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空 天 力 量 杂 志表 4 : 基 础 设 施 能 源 科 技 展 望 (L = 保 持 领 先 ;F = 保 持 跟 进 ;W = 保 持 关 注 )领 域 近 期 (2011-15 年 ) 中 期 (2016-20 年 ) 远 期 (2021-25 年 )能 源 和 水 效 率-- 实 施 智 能 电 网 技 术 , 包 括 先 进 建筑 能 源 与 水 源 管 理 系 统 (F)-- 开 发 能 分 析 能 源 和 水 源 系 统 相 互依 存 的 综 合 模 型 (F)-- 研 究 低 能 耗 供 热 和 制 冷 技 术 (F)-- 自 主 的 、 可 利 用 多 种 燃 料 的 智 能电 网 (F)-- 智 能 建 筑 技 术 (F)-- 结 合 可 再 生 性 能 源 和 核 能 的 综 合能 源 系 统 , 以 及 创 新 性 能 源 储 存与 节 水 技 术 (F)可 再 生 能 源-- 在 适 当 的 空 军 设 施 扩 大 生 物 发电 (L)-- 应 用 石 油 替 代 燃 料 技 术 (L)-- 注 重 提 高 现 有 风 能 与 太 阳 能 技 术的 效 率 (F)-- 利 用 太 阳 能 进 行 热 化 学 法 发 电 和生 产 燃 料 (L)-- 利 用 光 伏 技 术 减 少 后 勤 燃 油 消耗 (F)-- 在 前 进 作 战 基 地 机 场 实 施 塑 料 - 战术 燃 料 转 化 技 术 (F)-- 灵 活 的 现 场 能 量 采 集 / 消 费 — 光伏 、 太 阳 能 、 风 能 、 生 物 质 等 (F)-- 利 用 微 生 物 燃 料 电 池 促 成 废 物 变燃 料 能 力 (W)-- 光 — 电 直 接 转 换 技 术 新 概 念能 源 储 存-- 基 地 电 网 采 用 自 适 应 储 存 技 术 ;新 兴 电 池 技 术 (L)-- 电 化 学 流 电 容 器 — 储 存 容 量 提高 10 倍 (L)-- 利 用 金 属 氢 化 物 — 提 高 20 倍 (L)-- 开 发 利 用 钠 - 空 气 电 池 — 提 高10 倍 (L)-- 超 导 磁 能 储 存 , 这 是 一 种 颠 覆 性技 术 , 能 实 现 快 速 充 电 与 放 电 周期 (W)文 化 变 革-- 制 定 能 量 评 估 和 电 网 监 测 措 施 (L) -- 以 能 耗 为 衡 量 任 务 影 响 的 一 项 标 准 (L)-- 把 能 源 效 率 作 为 关 键 性 能 参 数 (F) -- 快 速 应 用 和 插 用 新 兴 能 源 技 术 (L) -- 采 用 核 能 技 术 (W)风 力 发 电 , 或 光 伏 电 池 ) 可 以 为 能 源 自 给 的设 施 提 供 过 渡 性 的 供 能 手 段 , 最 终 , 液 态 燃料 的 生 产 仍 要 求 开 发 新 的 阳 光 促 变 燃 料 技 术 ,比 如 像 能 源 部 在 桑 迪 亚 国 家 实 验 室 资 助 的 试验 项 目 ( 反 旋 环 接 收 反 应 回 收 器 )。 远 期 的 可能 性 包 括 研 制 微 生 物 燃 料 电 池 , 这 种 燃 料 电池 相 当 于 生 物 反 应 器 , 能 把 储 存 在 有 机 化 合物 化 学 链 中 的 能 量 直 接 转 换 成 电 能 而 不 增 加碳 排 放 。能 量 储 存表 4 的 第 三 部 分 说 明 高 效 储 能 系 统 , 即储 能 对 需 求 变 化 迅 速 做 出 反 应 , 及 时 稳 定 电网 的 电 压 和 频 率 , 对 于 保 障 主 要 基 地 的 运 行是 必 不 可 少 的 。 超 级 电 容 器 具 备 快 速 充 电 /放 电 能 力 , 因 此 对 解 决 负 荷 均 衡 、 用 电 高 峰修 平 , 以 及 电 网 稳 定 等 问 题 具 有 相 当 大 的 潜力 。 与 普 通 电 池 相 比 , 超 级 电 容 器 能 提 供 高数 十 倍 的 电 量 密 度 、 快 数 百 倍 的 充 电 / 放 电速 率 、 长 数 千 倍 的 寿 命 , 而 同 时 能 够 节 省30-80% 的 成 本 。 然 而 , 目 前 的 技 术 仍 然 存 在能 量 密 度 低 ( 大 约 低 20 倍 )、 成 本 高 和 自 身放 电 等 问 题 , 因 此 限 制 了 其 推 广 使 用 。 对 中期 发 展 , 联 邦 政 府 做 出 巨 大 投 资 , 旨 在 提 高电 池 、 固 体 氧 化 物 燃 料 电 池 、 光 伏 电 池 、 高温 半 导 体 和 相 变 材 料 的 效 率 。 就 远 期 目 标 而言 , 新 的 高 温 超 导 材 料 将 使 磁 能 储 存 系 统 成为 可 能 , 从 而 缩 短 充 电 / 放 电 之 间 的 延 时 ,并 提 供 几 乎 实 时 的 可 用 功 率 , 短 期 内 非 常 高的 输 出 功 率 和 高 能 量 密 度 。文 化 变 革如 表 4 的 第 四 部 分 所 示 : 体 制 化 的 改 变不 仅 涉 及 物 质 的 发 展 , 而 且 还 有 人 员 的 进 步 。电 网 监 测 和 评 估 能 加 强 个 人 与 集 体 的 节 能 意识 , 转 而 激 励 行 为 改 变 。 也 可 以 利 用 社 会 媒68