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主题：【原创】小议 中国新能源的利用路线 一 太阳能 -- hansens
太阳能的利用模式：
美国沙漠建太阳能发电厂的方案，利用过程如下
1、 太阳能电池模块（输出5V直流）
2、 进行太阳能发电厂进行直流—交流转换，并升压到10千伏-35千伏就近送入电网
3、 如果发电厂在沙漠地区远离负荷中心，超过100公里就应该建设110千伏的输电线路、200-300公里就应该用220千伏的线路（如果建设在沙漠地区，200-300公里的输电线路是至少的，如果按美国的环境，从亚利桑那州到负荷中心500公里都是少的，不过加利福尼亚就比较爽了，城市附近就有大量的荒漠地区）。
4、 电力从200千伏的线路上下来，要一路变压成为110V或220V的电压进入家庭，如果再用于给电动车充电，那还得做一次 交流—直流转换，最终在电池组上降压到4V直流给锂电池充电。
如此复杂的过程中间环节的损耗至少要超过30%，甚至更多。如果从太阳能模块开始算起的一系列中间环节的投资很可能要超过总投资的50%（此处为拍脑袋），输电环节要还要考虑太阳能是间歇性能源，为其输电的电网利用率低。如果是直接太阳能发电方式，利用率小于50%，如果在电源侧有储能设施，则储能的成本也相当的高。
成本如此高昂的发电方式对于中国来说甚至还要打折扣。中国西北的沙漠地区距离东部的负荷中心过远，由于纬度的问题日照条件对比亚利桑那、加利福尼亚来说也要差不少。青藏高原的环境过于恶劣。作为集中太阳能发电设施，陕西、甘肃的沙漠地区可能是少数有大规模集中发电潜力的地区。
现阶段欧美的家庭分散太阳能发电，电网采购多余电力的方式，相对于大规模发电节省了远距离输电和储能的环节，其过程为：
1、 太阳能电池模块（输出5V直流）
2、 直流--交流转换和升压为110V或220V供家庭使用（多余电力反馈给电网、不足电力由电网补充）
3、 由于公共电网的供电模式由集中供电模式，转变为集中供电+众多不稳定小电源补充，必须大大提高电网的智能化和健壮性，这也会带来一定的成本（谁能补充下具体的估算）
这个模式相对于集中供电要好一些，不过家庭供电受限制于屋顶的面积，只能作为家庭用电的补充，对于欧美这样的独立住户可能还行，但是对于中国这样大规模集中居住的国家，城市家庭阳光都珍贵无比，哪里有多余的用来发电。
中国现阶段太阳能的利用模式探讨：
太阳能直接充电模式
1、 太阳能电池模块（输出5V直流）
2、 为标准的动力锂电池模块充电（5V直流正好对应锂电池的充电电压，如遇到阳光不足的情况，可以用夜间的低谷电网电力做补充充电）
3、 动力锂电池模块用于近距离的客货运输，动力机械、家庭用电（直流方式）。
该模式在容量上按照太阳能发电能力的上限设计，也就是太阳能电池在充电之外不产生多余电力（不足部分可以由现有电网的电力补充），可以避免了电力上网带来的一系列问题。这个模式不强求完全替代现有电网，仅作为对现有电网的补充，可以完全避免了一系列的直流—交流转换，升压、降价的损耗和投资。
该模式仅用于满足动力用电池，部分家庭用电的目的，不强求适合于现在的220V家用电器使用。其发出的电力100%得到了利用，并且主要用于替换现在能源成本最高的车用汽柴油，成本替代的效益可以做到最大。
下面是一个具体案例的计算
按照比亚迪的F3DM的电池、车辆数据，我可以计算如下：
1、1.5吨总重的10座纯电动小面包，百公里耗电 15度，需要成本为3万元的电池2套，充电快速更换电池设备成本1万，车辆成本3万，总计10万。
2、一套日发电能力15度的太阳能发电设施，成本为 2万。
3、以上一次性成本为12万。
4、算上维护成本（电池板和纯电动车的维护很简单）、场地租用，每年不超过1万。
5、3年的总成本是12+3=15万。
6、收益：假设乡镇距离县城（市）20公里，平均每日跑4个来回，平均单程座5人，每人次收费5元。每日收益为200元。年收益为7.3万。2年回本。（这个估计没有计算税费，对平均上座率的估计也是拍脑袋的）
对照组：
1、 汽油小面包，车辆成本4万，（一次性成本）
2、 汽油车维修、场地租用等成本也按照每年1万计算。
3、 每日80公里的行驶里程，耗油率按照百公里7升计算，90号汽油按4.55计算，日成本为25.48元。
4、 三年的总成本是 4+3+25.48*365*3=9.79万。
如果按照行驶里程对比
1、 电池车按照4000次循环计算，2组电池、每组电池每次循环行驶里程80公里总行驶里程为64万公里。64万公里，把一次性投资摊入，每公里成本是 0.18。
2、 汽油车小面，按照50万公里淘汰计算（不计维修成本），每公里汽油成本是0.3185加上一次性投入4万购车款摊入，每公里成本是0.3185+0.08=0.3985.
从成本收益上看行驶里程超过40万公里，电池车才超过汽油车（以上没有计算两者在维修成本上的差异）。
从投资收益率上看，汽油车的成本还是有明显优势啊，不过现阶段电池车还是需要国家政策扶植才会有一定的竞争力。
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中美的输电距离都要以千公里级计算，直流输电都要以1000千伏级别进行。
中国目前直流输电占世界领先地位-800千伏，2000公里。
好像有一个补贴几万块的政策？那样就好很多了，降低投资不少。
电动车在乡镇一级应该有很大的推广潜力，值得试点。
目前能想到的难点在于
1.需要比较丰富的水资源
2.电解需要的阳极材料比较贵
3.氢气的大规模存储安全性差
优点在于
1.电解水的能量转换效率高
2.以氢为燃料的电厂可以完全兼容目前的电力运行体系。
3.没有能源的间歇性问题。
其实高原是比沙漠优秀的多的太阳能发电基地。
如果从发电开始算起，电解水、运输氢气，然后重新发电或者啥的，全流程效率算下来，实在低的一塌糊涂。
氢为燃料，估计也就是燃料电池了，这方面离成熟还是距离很大的。
你不会用氢气来烧锅炉把。
高原虽然高，但是辐射接受量不一定大，主要要看纬度。另外从青藏高原辐射最强的好像是阿里地区。在那儿建大规模电站？ 太疯狂了吧。
1.需要比较丰富的水资源
水分解为氢气可以用高温法：热化学法从1970年才开始进行研究。这其实也是一种加热直接分解水的方法，不过不是单纯依靠加热硬把氢、氧一步分开，而是通过某些化学药品（如二氧化硫、硫酸和硫酸铋）与水反应，分几步把水分解制得氢气，形成一个热化学循环，所以又叫做分步反应分解水制氢法，或热化学循环分解水制氢法。
在热化学法制氢中，不同的化学反应有不同的化合物──如硫、铋、钙、溴、汞、铁、碘、镁、铜、氯、镍、钾、锂等的化合物──作为中间反应物参加，反应温度大多为八、九百度，高的也仅有上千度。反应结束后，化学药品的数量不减少，可以回收循环使用，消耗的只是水；水被分解成氢和氧了。
可能是目前比较有前途的大规模能量存储，长途能量运输方式之一。
离网的小规模应用就差一些了。压缩机可不便宜。
就是氢气烧锅炉啊。你还害怕温度太高把炉底烧穿吗？这样做不需要对电网进行大规模改造，也不需要搞什么分布式能量采集系统。虽然中间环节多，电能兜圈子，貌似有脱KZ放P的嫌疑，但充分利用现有的资源，总效率不会低。电解水的副产品还不少。氢气还可以用来提炼高纯度的硅。如果电解氯化钠，还可以制氯气，也可以用来提炼硅。
青藏高原的纬度和新疆的沙漠比起来应该算是很不错的。大气稀薄，辐射能量比地面高很多；气温低，可以减少太阳能电池板的老化问题；降水不会比沙漠多很多，电池板工作时间也长。风沙大了一点，但不会比沙漠更大，正好适合开发性治理，也充分利用青藏铁路的运力。
现在对新能源的开发和利用有另起炉灶的意思，不管是针对电网的改造，还是电池的生产。
我的想法是应该有另一种选择，就是充分利用现有的工业基础，包括电网、火电机组、化学工业这些，主动的让新能源去适应现有的系统，降低综合成本，实现平滑过渡。
同样对汽车的发展，是着重发展电池技术，搞电动汽车；还是利用电、水和二氧化碳合成液体燃料，来适应目前很成熟的汽车内燃发动机。这些都可以讨论。
压缩空气也是不错的办法，可以方便的运输，但压缩空气时产生的废热也是不小的能量浪费，另外压缩空气也不那么容易大规模的存储，那么大的压力容器不好找，除非利用现有的自然洞穴。另外压缩空气的这种物理能量密度比燃料的化学能量密度还是偏低些。
不过都给人拿去投资保值了，价格虚高的很。
这个燃气轮机烧天然气，但是没有传统燃气轮机的压缩机段，加压的空气过热后直接进入燃烧室。
现在可以设想将分解水而得到的氢气替代天然气。
一个新方案：水解制造氢气，空气液化后分离得到液氧液氮，氢气和氧气用来大规模燃料电池发电（效率70%），反应后得到的水循环使用制氢。液氮做超导输电降温用途。这样在水源缺乏地区照样可以进行储能运行。
似乎也就是铅酸蓄电池的水平，比锂电池差不少呢。相对电池的好处也就是造价低，存储时间长。不过安全性也是麻烦。
目前另起炉灶的说法，听起来挺恐怖的。要达到刺激经济的作用，需要的工程量实在太大了。慢慢来好一些，我赞成平滑过渡。现在应该是尝试各种新能源技术手段，取得工业化经验，促进技术成熟的时候。对于大多数技术，应该还没到具体推广的时候。不知道这样的现状怎么刺激经济。
离网也许好一些，规模小，资金门槛低，可能能调动更多的资金。
南非政府成立了一个专门的公司，探讨黄金的工业化用途问题。这个公司什么都做，连没影子的事情都投资。
我给这个公司做过金催化剂。
从工程上说，这实在是个太疯狂的想法。但如果用超导体来储能，就很有现实意义了。相当于充放电次数趋于无限的电池啊。这个东西汽车上不好用，但集中化的应用应该没有问题。不知道现在可加工的高温超导材料的储能密度能达到多少。
完全没有竞争力