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中国工程院院士顾国彪:能源转型中的储能发展问题

2019-8-7 11:27| 发布者: admin| 查看: 182| 评论: 0|来自: 北极星储能网

摘要: 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 ...

现在规划目标,到2020年筹建6000万千瓦抽水蓄能,到20301.5亿千瓦,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

 

87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20301.5亿千瓦,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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