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管研院深耕新材料進軍新能源

餘熱溫差發電研究邁出關鍵一步

管研院深耕新材料進軍新能源

2021/08/27 信息來源: 中國石油報

中國石油網消息(記者陳青)一片4厘米見方的熱電器件,通過導線與LED燈相連,當40至50攝氏度的廢熱流過,LED燈就會亮起。8月20日,石油管工程技術研究院國家重點實驗室研究人員,給記者演示了最新開發的兩套低成本千瓦級熱電溫差發電系統原型機的工作過程。這項成果為集團公司利用熱電轉化變餘廢熱為再生能源,提高能源利用率,促進節能減排,為新能源發展提供了技術儲備。

油氣勘探開發過程中存在大量未被充分利用的伴熱。餘廢熱高效利用是新能源領域前沿研究熱點之一。

“熱能—機械能—電能的轉換,存在成本高、產生二次餘熱等問題。”管研院餘熱溫差發電項目負責人蔣龍說,熱電轉換技術可實現熱能與電能之間的直接轉換,具有無機械傳動、設備簡單可靠、對熱源要求低、零碳排放等特點,對低品質餘熱利用有顯著優勢。

當前,我國餘熱資源約占燃料消耗總量的17%-67%,而餘熱利用率僅為1/3左右,潛在熱電轉化容量巨大。

在集團公司基礎研究和戰略儲備技術研究課題“石油煉化餘熱溫差發電關鍵技術研究”資助下,管研院突破已有材料熱電性能不足的瓶頸,成功研制出兼具高功率因子和低熱導率的新型熱電材料,熱電性能優值提升21%至46%。

采用此新型材料,並對熱電器件及溫差發電系統進行優化設計,管研院研制出平鋪式與圓筒式兩套千瓦級低成本熱電溫差發電系統原型機,經試驗驗證,實現了在3攝氏度溫差條件下的穩定電流輸出。其中,平鋪式系統有望用於石油煉化餘熱鍋爐、換熱器、樓宇井場照明等場景;圓筒式系統有望用於各類油氣管道或油氣井下的地溫發電,為井下工具提供原位動力。

相關成果在中科院SCI一區頂級期刊上發表論文2篇,影響因子分別達到9.2和13.3。

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