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”现在规划目标,到2020年筹建6000万千瓦抽水蓄能,到2030年1.5亿千瓦,到2050年抽水蓄能电站3亿千瓦。抽水蓄能电站应该占总的发电装机容量10%左右。“
——中国工程院院士顾国彪
8月7日由华北电力大学、中国可再生能源学会主办的“第一届中国储能学术论坛暨风光储创新技术大会”在北京召开,会议为大力推广风能、太阳能、储能创新技术,推动风光互补、太阳能+储能、风光储技术以及智能微电网、能源互联网技术在综合能源服务领域的应用;搭建风能、太阳能与储能产业科学技术、创新应用的交流与合作平台,推进风电、太阳能发电无补贴平价上网项目技术发展,推动储能技术进步和创新。
主旨发言环节,中国工程院院士顾国彪作“能源转型中的储能发展问题”报告。
中国工程院院士顾国彪
今天非常高兴,杨校长、李宝山理事长都是行业里面非常重要的人物,我今天非常高兴给大家谈一谈,但是我这个只是跟大家探讨一下,可再生能源、新能源的想法,给大家做个交流。时间关系我简略过一下,有些重点问题可以底下来交流。
因为现在都讲能源革命、能源转型的问题,化石能源、可再生能源,我这个PPT是早期的,对可再生能源的发展提出一些看法。
现在我们提出创新驱动的战略,建设创新型的国家,是我们国家大的战略。这里面有一些经济学家的论证,我们国家的廉价劳动力和资源消耗的阶段,这个阶段已经过去。
2010年的时候低碳能源排放的问题,2010年达到9.5—10%新能源,2020年实现20%新能源,我自己科学研究的经历是60多年,到现在为止62年,水电现在慢慢走向抽水蓄能,储能也是有各种各样的方案,今天下午大家会讨论,我只是简单的谈谈我的想法。
首先大家知道,奥巴马上台提出智能电网,我当时就和美国的能源办主任交流,开会的时候我跟他不客气的提出,这些工作我们早就做了,不要来忽悠我们。大家知道,我们国家经济发展转换方式,后来提出分布式能源方案。发展智能电网的关键问题,我不是专家,不细谈了。
控制设备,界面与决策,怎么样来实现电网的运行与调度,优化我们的能源分布。
智能电网的基础设施,无论电网的结构也好、发电技术,我提出来先进的储能技术,包括现在电动汽车的问题。为了应对三峡电站的争论,大家知道三峡电站争论了好几次,上上下下好几次,一方面坚持自己的方向,风电、太阳能、光伏、生物质发电、海洋能发电。
可再生能源发展中最大的问题,是间歇性、波动性问题,对大气的气象怎么预测,预测完以后对十个小时左右进行预测,向电网是一个小时之内报告风电的情况,用调度来处理如何把风电纳入到我们电网里,这是一个间歇性的问题。但是我们国家最大的特点,风电、太阳能负荷中心距离太远,可再生能源集中的地方电网薄弱,上次我记得在电力系统讨论的时候,我说这样的情况在西北酒泉地区建这么大的风电站迟早会出问题,我这个话刚刚说完,突然打电话过来,那边几百台风机跳闸了,一个小小的故障差一点引起电网的问题。我们的特点,可再生能源集中地区的电网薄弱。现在讲远距离输电,80万伏的线路建起来以后,我们大家想一想,从那边输到这边,从酒泉地区输到长沙地区,就从消耗风电输电的情况要提高稳定性。
这个是我们当时在讨论风电发展的时候提出了很多目标,现在看来,到2020年达到1亿千瓦的目标基本实现了,这是没问题,目标已经实现了。现在问题是,怎么样把我们的智能电网建设能够使得我们新能源稳定,刚才介绍了,我们风能利用率很低,从装机容量来讲已经占的比重很高了,已经占了整个装机容量百分之多少,装机容量核发电量反映了一个问题,我们如何对应关于风电的问题。
现在我们对海上风电比较关注,大家知道海上风电有好几个,潮间带和潮下带风电场,是潮位以下5米海域。还有近海风电场、深海风电场等。
风力发电面临的问题,我后来做风电的问题,因为水电三峡机组要放一放,放到多少年以后,各种各样的风力发电机,多种机型协同发展的问题,各有特点,尤其是从德国、荷兰引进的机型,同时如何和海上风电结合起来。还有海流发电,水的速度在0.1—0.5的速度情况下就可以发电。还有长江支流发电问题,当时我讲一定要和海上发电结合起来,关键是储能技术怎么样配套。
说道风力发电的问题,主要是感应机最间,最早的感应机调制性感应机,当年我们做小容量的,为了解决海岛发电问题,海岛至今靠柴油机,柴油供不上来以后没电,现在能不能发展大容量也是我们需要讨论的。后来双馈电机,海上风电究竟有什么样的机型我们也谈论了,直驱、半直驱,不管哪一种都要合理的储能技术,这是风力电机特性与电网的关系要研究透。
我希望能够对海上风力发电机进行探讨,各种各样的机型如何联合运行,储能系统配置,配合大电网调度,我们超级计算及解决调度的问题。
现在电动汽车也发展的个,既要检讨自己,因为我90年去美国开会,他们宣传美国的电动汽车要在95年之前要把美国的一半改为电动汽车,现在看没有实现,我们上了这个当,我回来以后给中央领导写了“大力发展电动汽车”,因为那个年代电池的发展非常理想,以为这个东西很快就可以应用,实际上电池的能量、效率、安全性的问题,现在最大的就是安全性问题,2008年以来,磷酸铁锂电池已经被世界上认为是新能源汽车首选的动力来源。燃料电池如何发展,要提醒大家,10年之前当时美国的公司向我们宣传燃料电池,那时候我们要召开2008年奥运会,利用奥运会推进燃料电池发展,后来我跟他讲,我说我们有化学研究室,燃料电池应用在电动汽车有很多问题,现在的电池成本我们用不起,我说我的学生在德国宝马,他跟我讲德国人是亿万富豪才用得起,我说我们用不起,燃料电池我们要改变,用什么东西来替代,这样才可以发展。另外,燃料电池还有制氢的问题,氢的储存,为了这个事我也给中央领导写过报告,氢的储存、运输各方面都还要进一步发展,氢能的利用肯定是很好的事情,但是如何利用的问题是一个大问题,当前磷酸铁锂使用比较多,但是也有问题。现在关键是安全问题,我在家里头试验过,把电池拆开做试验,差点着火把我家烧了。我有学生在美国特斯拉做电动汽车,很多芯片控制,万一中间某一个地方失控,只要有一个地方失控,他用几千个电池,电池在美国市场最好的,几千个电池串并联起来,但是管理系统万一出一点问题,特斯拉去年烧掉了二三十辆,所以这个东西不要盲目的跟踪,但是我们要解决我们关键的问题,我现在正在解决电池的安全问题,我现在做的工作已经从电机、电池走到了电化学和如何解决电池设备的冷却问题,上它能够在恒温情况下,包括三峡发电机,做到了基本上是在60度左右运行,一定要有防火、灭火、绝缘,现在我的几个学生正在做,如何解决磷酸铁锂电池的安全问题,这里面有很多工作可以做。
锂电池的问题,强充强放寿命短,半充半放容量小,锂的活性问题,我在家里试验电动自行车,操作的时候开关失误,本来要断开,结果没有想到放在一起中间没有加电感,着火了,差点把我家里烧了。所以超级电容现在如何和电池之间配合起来,又要有很多安全的问题。
能源研究所,说现在我们的新能源汽车没有一个是真正的新能源,因为用的是我们的火电,如何成为低碳能源,我一直给发改委的领导提出,我说新能源汽车这个概念通俗讲应该叫电动汽车,这个问题我们要寻找一个新的技术路线才能生产出低碳汽车,我现在正在支持一个企业家用甲醇,甲醇原来一个老的机械故障,甲醇有什么缺点,低温启动问题、动力问题,现在我们正在做利用甲醇、利用汽车的尾气产生少量的氢气,叫纯氢汽车,现在试验进入试运行,在东北做的很好,如何产业化。
电动汽车宝马公司的,城里是电动的,郊区是混合型的。串联混合型,电动汽车用少量的电池,然后用甲醇制氢,推动发电。
还有现在我们充电站的问题,我本来建议能不能利用风电来给电池充电。
储能技术,容量最大的是抽水蓄能,现在包括压缩空气,因为他的优势当然都有,我现在推动的是做抽水蓄能。
大家知道,储能的毛病大家都知道,什么电池好,铅酸电池、锂电池、液流电池、超导、压缩空气储能、飞轮储能?现在因为有了碳纤维以后,磁浮做得很好,现在在北京的地铁应用了飞轮储能。最大的储能还是抽水蓄能,大家知道我们北京也有储能电站。他的问题在什么地方?抽水蓄能主要的特征,它的变化比较低,一天要变化多少次,一会儿是电动汽,一会儿是发电机,来回变化很多,发电机的线圈很容易损害,损害的原因,我们做了一定的技术解决这个问题,把温度始终保持在6度左右,而且是无功德循环的体系,我现在正在推动难忘的85V抽水蓄能的发展,这个是我看了是最大的一个亮点。
现在规划目标,2020年筹建6000万千瓦,到2030年1.5亿千瓦,到2050年抽水蓄能电站3亿千瓦。抽水蓄能电站应该占总的发电装机容量10%左右。
抽水蓄能电站占总装机容量比例,2020年统计,奥地利20.14,日本10.7,瑞士1.02,西班牙2.92,意大利9.52,德国5.14,法国7.35,美国2.44,中国1.6。为了这个事情德国希望找我去,希望和我们合作蒸发冷却技术,我给他们讲了半天都不懂得,虽然请了工作人员讲,但是他们不理解,让我们考察阿尔卑斯山抽水蓄能电站和电网的情况,当时我们讨论,讨论完以后几位专家到阿尔卑斯山去调查这些情况,这是9年之前的事,当时没有推动,现在开始大家理解了。
这是那个水库,我带了我们的学生,带了我们现在德里所长去看,就这么一个水库。3100米的高度,十几个电站,就这么一个小的水库,利用它的高差,德国人在那边做的实验。风电、太阳能,后面是抽水蓄能,晚上我们储能,白天发电,风电、太阳能百分之百的利用,当然这里有一个条件,要有山有水。
电力系统的储能问题有一个想法,不同的储能装置应该有合理的配置,当地如果有风、有太阳能怎么来配置,这是研究的课题。充电站应该怎么样分布,包括电动汽车,电动汽车将来会遇到很大的困境,一旦我们国家的补贴取消以后,电动汽车恐怕有很多会跨掉,如何解决我们清洁能源的问题,因为我做了很长时间的风电,风电企业日子一直不好过,什么原因?开始不好,后来发现问题。希望我们在智能电网中间把各种各样的,我们现在也在走分布式能源系统,分布式能源系统怎么样来利用当地的新能,结合合理的储能系统,我现在也在提出新型城镇化的能源系统,将来大城市北上广发展的问题,大家可能知道四环是一条界限,四环之内叫中央,四环之外是北京市,交通、环境污染问题。有领导找我,他希望我们建立一个50万千瓦的,方案讨论好,什么准备都做了以后,军事重地,不能干了。最近他们又来找我,小电站的改造,都是好事。我自己感到,无论是什么政治情况的变化,储能技术发展的问题,风光新能源如何利用?智能微网的发展,联盟共创共盈。负荷变化以后,发电机锭子和线圈脱离的问题,电化大的发电机,我们家做了40万的发电机,做的非常好,周边其他几个都是空的,我们一个发电机月25年了,现在利用它来调频,我现在正在推动发电机抽水蓄能,我希望建成一个共创共盈的联盟。为什么原因?给大家讲个笑话,跟宝山领导汇报一下。我做的几个发电机,受寿命长了,长了以后制造厂搞空冷的一些同志跟我说,顾老师,你这个不要发展的太多了,电站的效率应该反馈到制造厂,否则制造厂还会用老的技术,希望3年换一个险圈,5年、15天以后,60年走的更快。
组委会让我讲共创共盈的问题,也不太好讲,涉及到体制问题、机制问题,我给中电投的领导,作为投资公司把我们电站的效率和我们制造厂的利益捆绑起来,这样我们搞科研工作才有希望。同时我说,包括三峡电站做完以后我们已经运行了,到2018年,那个几乎是退出了这个舞台,两台机组每天净增多少亿,这个事情是一个大问题。包括能源发展,我们现在推进智能微网的发展,其中有储能技术,什么环境下用什么样的技术,如果这里用抽水蓄能或者电池,如果当地电动汽车好我可以用利用的系统,为了解决这些问题,我们现在正在解决云计算的问题,风冷以后整个系统效率可以节约30%的能量,超级计算机。我们这个事情做完了以后,我们没有得到利益,我们个亏在哪儿,包括给三峡电站,亏损了,没有钱,领导也不给,三峡电站也不理解,等到我们做完了运行了几年以后,院长发了善心给了我们奖励。所以我这个队伍很难维持下来,所以没有办法,现在说电池的问题,什么原因,我一直想智能电网、新能源、电动汽车、储能融合在一起,把我们的体系建立一定的关系,只有这样才可以把我们超级计算及和云计算推广。
这里头最大的问题,政策的导向,今天有领导在,希望建立风光储产业链,否则我们搞科研的人非常艰难,我们拿不到经费,我干什么,我一会儿干水电、一会儿干风电、一会儿干计算机,现在干什么?设备,没办法,为了维持这个队伍生存下去,所以希望产学研用包括金融实质性的结合。
第二个,人才、成果评价及奖励机制,有很大问题,我经常说很难听的话,SCI+EI=傻瓜,我为什么讲这个话呢?我现在做的研究工作,就是从中,哪个地方破了哪个地方补一补,边缘的擦边球的技术,我的队伍跑了好几次,我的队伍跑了三次,我给胡锦涛总书记讲,胡锦涛总书记为了推动资本创新,那时候加强,他们就是当年工作的时候团队在一起。最近又碰到了问题,三峡现在做完以后又要上,没有经费,包括现在强调的问题,实际上我说真正有用的好的技术不能放掉,核心的关键技术不能放掉,特别像我们现在做的冷却技术,我们讲冷却介质是什么、什么条件怎么用,不能写论文,写了论文我们几十年,差不多六十年研究的结果就出去了,对人才、成果评价级奖励机制。
今天就讲这些,谢谢大家!
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