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压缩空气动力膨胀机(发动机)关键共性技术
来源:未知    时间:2018年03月13日    分享:

压缩空气动力膨胀机(发动机)关键共性技术

——动能(北京)科技发展有限公司

动能(北京)科技发展有限公司是专业从事以压缩空气动力膨胀机(发动机)、清洁能源动力总成为技术核心的压缩空气动力及其储能应用的科技型企业。公司自主研发的压缩空气动力膨胀机(发动机)以清洁的压缩空气为动力源,不仅实现了零污染、零排放,还对空气起到了一定的净化作用。公司经过多年的努力,完成了以高压气体的采集、储存、发电及系统中央控制等多项高端技术的研发及产业化应用。公司核心技术方向在国内外同行中处于领先地位,其中多项核心技术填补了该领域的空白,并为新能源、节能与新能源汽车、节能环保等三个产业提供具有经济性、实用性、安全性的技术与装备总体解决方案。

一、技术开发的背景及其重要意义

(一)为新能源汽车提供新思路与新方向

当前我国环境污染严重,治理环境污染成为当务之急。根据相关资料显示,汽车是污染物总量的主要“贡献者”,共排放的NOX和PM超过90%,HC和CO超过70%,按车型分类,全国货车排放的NOX和PM明显高于客车,其中重型货车是主要“贡献者”,而客车CO和HC排放量则高于货车。鉴于此,目前我国政府在大力推广支持新能源车的生产及使用。

(二)为可再生能源储能及其应用提供技术支撑

首先,该项技术可以用于电力行业削峰填谷,解决风电和光电的弃风、弃光、调峰、调频,输出功率不稳定的问题。分时电价作为电力需求侧管理的重要手段之一,在世界各国电力工业经济中正在发挥着越来越大的作用,运用分时电价可以实现削峰填谷、移峰平谷、减缓发电侧电力投资,提高供电可靠性,减少用户电费等。近年来我国电力紧张局面日益严重,国家大力推广了电力需求侧管理政策,很多省份的分时电价制度也在大力调整和推广。储能技术的应用在削峰填谷中起到了积极的作用。

其次,解决弃风、弃光、输出功率不稳定问题。电源电网不协调,新能源消纳难,市场作用有待加强,是我国电力资源优化配置过程中面临的主要问题,据国家电网统计数据显示,2016年我国弃风弃光量达465亿度。

(三)推广应用该项技术的意义十分重大

推广应用压缩空气动力膨胀机(发动机)关键共性技术对我国具有重要意义。一是可以摆脱对石油、锂、铅等不可再生资源进口的依赖;二是膨胀机核心技术及部件制造完全自主知识产权,摆脱了现有发动机核心部件依赖进口的局面;三是膨胀机在做功时无热源及磁性,应用在军事设施上,提高了隐蔽性;四是我国煤炭储存量很丰富,同时光资源和风资源条件非常好,利用压缩空气储能形成对风、光发电的清洁能源产业链完整闭环,提高清洁能源的消纳能力,具有非常重要的战略意义。

二、关键技术和装备的创新点

(一)压缩空气动力膨胀机(发动机)共性技术装备

利用压缩空气推动发动机做功,该技术没有改变发动机的做功原理,只是把发动机的动力来源由原来的汽油、柴油、天然气换成了经过除水、除尘、除油处理的清洁空气,在技术层面上是非常安全可靠的,压缩空气膨胀机功率实现了50kw-3000kw全覆盖,可以满足多个领域的应用。因膨胀机排出的尾气为-17℃左右的洁净空气,真正实现了零污染、零排放,同时起到了一定的净化空气、抑制温室效应的进一步恶化的作用。

(二)以压缩空气为动力的新能源汽车

在汽车运行过程中完全利用经过净化处理的压缩空气作为动力源,汽车排出的尾气为-17℃左右的洁净空气,如果压缩空气动力汽车的使用达到一定保有量的话,不仅可以起到环保、节能的作用,同时还可以起到一定程度的净化空气、抑制温室效应的进一步恶化的作用。我们收集汽车排出的-17℃左右的洁净尾气代替车辆空调使用,消除了车辆因使用空调而造成的氟利昂对大气层的污染,实现了真正意义上的零污染、零排放。 

(三)压缩空气储能装备

以该技术路线为核心的压缩空气储能发电系统集成,因其具有较好的经济性,占地面积小,可模块化组合的优点,可以植入到城市的“毛细血管”,也就是终端用户。又因压缩空气不具备爆炸、燃烧的特性,因此是储能发电在城市建筑内应用的最安全可靠的技术解决方案。 

(四)压缩空气加气站综合解决方案

利用谷电、弃电对空气进行压缩,为空气动力车加气,3-5分钟可完成对车辆的能源补充,该加气站具有占地面积小、不燃不爆的特点,安全性高,零污染,能源使用成本较低,将填补国内外多项行业空白。(目前多国已提出燃油车退市时间表,因此未来加油站面临转型,在建设压缩空气加气站过程中,现有加油站及部分设施可直接转换为加气设备,杜绝了现有加气站设备在转型过程中的资源浪费)。

三、应用领域和应用前景

(一)应用领域

首先,该项共性技术可以广泛应用于交通装备。该技术可以完全以压缩空气作为动力源,实现压缩空气动力储能整套技术运用,开发陆上交通、水上交通的应用(如公交车、摆渡车、旅游观光车、环卫车、旅游船等)。

同时,该项共性技术也可以广泛应用于电力行业:一是谷电峰用对城市电力消纳提供有效解决方案;二是可广泛应用于分布式发电、智能微网,形成了多项互补;三是应急及备用电源,替代柴油发电机,实现零排放,消除安全隐患;四是解决电厂调峰、弃风、弃光、弃热等问题,提高能源的综合利用效率;五是天然气压差发电应用;六是军事领域及高寒和高原等环境恶劣地区的应用。

(二)应用案例

1.全球首个30m3/35mpa压缩空气储能站及以下应用示范项目

建设规模:利用峰谷电进行压缩空气储能发电:30m3/35mpa压缩空气储能站及以下用于50-3000kw活塞式压缩空气动力膨胀机做功。

1:压缩空气储能站主要技术经济指标

序号

项目名称

单位

数量

备注

1

产品方案及生产规模

kw

500/12h

空气动力膨胀机

2

原材料用量(钢材)

T

30

支架、撬铁


空气

m3

30/35mpa

压缩空气

3

动力消耗量

m3

30/35mpa

压缩机


(1)供水





最大小时水量

m3/h

0.3

设备用水0.01


日供水量

m3/d

3

生活用水







(2)日供电

24/h

4500kw



设备容量

kw

185

压缩机


空气动力膨胀机

kw

500


4

废水排放量





最大时

m3/h

0.2

生活污水0.01


日排水量

m3/d

0.002


5

项目定员

7



其中:直接生产人员

2



技术人员

2



管理人员

3


6

占地面积

400



建筑物总建筑面积

280


7

经济数据





总投资

万元

546



设备投资

万元

476



流动资金

万元

40



年均营业收入

万元

97.3

生产经营期平均


年均增值税

万元

5.83

生产经营期平均


年均营业税金及附加

万元

0.6996

生产经营期平均


年均总成本费用

万元

63

生产经营期平均


年均利润总额

万元

34.3

生产经营期平均


年均所得税

万元

6.94

生产经营期平均


年均税后利润

万元

26.66

生产经营期平均

2.以压缩空气为动力的新能源汽车示范项目

改装了金龙52座柴油公交车为压缩空气动力车,并进行了2年连续试运行,获得了可靠的数据。

2:新能源车辆参数对比

项目

空气动力公交

电动公交

燃气公交

整车质量

13.5t

18t

13.5t

巡航里程