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【2015两岸四地绿色能源创新论坛】中国科学院院士卢强:能源互联网群建设与新型储能技术

2015年12月16日 16:26   来源:易好博大发888

为探索一带一路绿色能源产业最佳发展路径,增进两岸四地深港澳台交流合作,探索国际合作新模式,中国科学技术协会国际联络部、中国可再生能源学会光伏专业委员会、深圳市科学技术协会、深圳市福田区科技创新局(科学技术协会)、深圳市坪山新区经济服务局、深圳市新能源行业协会、深圳市太阳能学会、深圳产学研合作促进会于2015年12月11-12日在深圳联合召开以“新发展,新绿地”为主题的2015两岸四地绿色能源协同创新论坛暨深圳第十届新能源科技年会。中国科学院院士、清华大学教授卢强分享“能源互联网群建设与新兴储能技术”的主题演讲,以下是演讲内容:

各位专家、各位朋友,今天这个两岸四地关于绿色能源的论坛,我在这能够做一个简短的发言,我感到十分荣幸。我发言的题目是“能源互联网群建设与新型储能技术”。

我今天讲一个新的东西,就是最近三年中国在组建新能源和智能微网上面的一个不可缺少的系统,就是储能系统。自从有电力系统以来,人类碰到的最大的难题,就是电能不能大规模的、工程化、长寿命的存储,如果这个问题解决了,很多问题都迎刃而解。它的经济性、安全性、电能质量、风电和太阳能带来的波动等等问题都可以解决,在这方面,人类还没有彻底地解决问题,所以我们在这方面做了一些工作,取得了中美两国发明专利的授予,这也算是一个真正的发明的工作。现在全世界都在说微电网和智能微电网,这里面缺少一个储能系统,它就不能构成智能微网。所以有足够的储能设备和快时间响应、大规模、长寿命的储能设备是建设智能微网、更好地利用太阳能和风能,以及小水电等等清洁能源所不可缺少的,所以储能系统是建设智能微网的一个必要条件。

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智能微电网有储能系统,就可以做优化设计,如果你没有储能系统,有多少水来了就发多少电,没有水就不发电,那你就是一个小水电站,谈不上一个智能微网。如果是太阳能,你有太阳就发电,没有太阳就不发,所以你就是一个小型的太阳能发电站,你也不能成为微网。风电也一样,所以这里强调的是储能。全世界都知道储能的困难,这是人类至今碰到的一个大的难题。

在中国这样一个人口大国,将来向城镇化发展,在这个过程中可以涌现出数以十万计的中小型城镇,它既不是城市,也不是农村,它就是一个小的城镇,在中国会出现井喷式的发展,这样中国就会建很多的智能的微网。每一个微网如果都单独的跟大电网相连,我们就要用很多的变压器,整个的配网非常纷乱,并且空载变压器太多,会增加低压侧损耗,这是不必要的。把这些已经建成的孤立的微电网,自己连成一个小型的配电电力系统,有一台变压器,最多两台变压器上网足以,不要每个小微网都要一台发电机和大系统相连,那是没有必要的,所以要注意发展微网群。智能微网群的好处我已经讲过了,如果不是这样的话,配网会非常纷乱,而且低压损耗会非常多,因为空载变压器太多了。

下面我要向大家推荐一个近三年的中国的发明,这个发明,不是我说它是发明它就是发明,这是得到了中国和美国授予的发明专利的。也就是说在今天以前,世界上还没有这样的系统,我现在介绍这样一个系统给大家。这个系统叫做压缩空气储能系统,我把它叫做压气储能电站,它的简称就是CAES。这样的储能系统在造价上、灵活性、可靠性完全可以跟抽水蓄能系统匹配,但是抽水蓄能对条件的要求很高,它有很高的地理条件的限制,不是什么地方都可以做的,所以我们还要有新的创造。

压缩空气储能这个道理很简单,我用一分钟的时间介绍一下。现在大量的清洁能源被白白的放弃,这些都是百分之百的清洁能源,我们把它放弃掉了,这太可惜了。比如说我们的风电,大家知道中国装机世界第一,风机的平均年利用小时数只有不到1700小时,所以的其他风都被丢弃掉了,这样丢弃掉的风电、光电、小水电,这些清洁能源我们都应该把它储存起来加以利用。利用那些被遗弃的清洁能源是最绿色的能源,这就是我们发明这个系统的初衷。它就是把空气用压缩空气机进行压缩,压缩到多少压力呢?10兆帕到12兆帕,也就是100到120个大气压。压缩下来的空气就把它储存在能够承受这么大压强的储气空间,储存了以后,你要发电的时候,有一个调速器可以调节出口的风量,不挤压的空气的分子有了出路以后,它会沿着你的管道高速喷射至气轮机,气轮机带动发电机组发电,这就是整个的原理。这中间还有很多其它的设备都干什么用呢?是为了想尽办法提高效率,我们还要有其它的设备,这里面最重要的一点就是储热。我们在压缩空气当中必然会产生大量的压缩热,这个压缩热如果不用冷却水去冷却,温度最终会上升到1850度,所以必须要让它冷却,这个冷却是常温的水进来,高温的水出去,这个水能到100度,这是一个热的资源,大量的热水储存起来冬季供暖。我这里讲的冬季供暖主要是华北和东北,因为所有的城市都建立了供暖网络,每家每户都有暖气片。现在供暖都是用小锅炉烧煤,烧热水供暖,我们这个装置用自然的方式,把常温的水变成热水,一个20兆瓦的电站可以供1万户人家的热水。在东北和华北,如果我们建设足够多的压缩空气储能发电站,就可以把那些烧煤供暖的锅炉取代,我们的天空至少会蓝一点,可能也能蓝得很多,因为现在一到冬季,污染就特别的严重,这显然是供暖小锅炉造成的。

现在国家电网公司给我们这个项目很大支持,并且我们融合了中国科学院周远院士的团队和我们合作,在一年半的时间内建成了这样一个物理的发电系统,这个系统占地1000平米,在清华大学找不到这种地方,所以我们在安徽省芜湖市高新开发区建立了这样的一个科学实验示范工程,一个真正的500千瓦的压缩空气储能发电站,目前已经建成,通过了验收,也取得了中美两国的发明专利授予,一直运行至今,完全正常,它的所有的参数符合我们最初的设计值,说明我们的设计理念、方法、理论是正确的。再往下走一步是干什么呢?我今天等于是做一个推广,我们要建设更大一点的工程,500千瓦毕竟太小,我们想做20兆瓦的电站。20兆瓦其实也很小,但是你别看它小,我做1000个20兆瓦的电站,那就比较大了,而且它是分散式的,什么地方需要我就建在什么地方,而不是集中在一个地方,又用高压远距离输送,它是分布式的。

百闻不如一见,请放6分钟的视频。谢谢各位,我的介绍到此结束。

主持人:非常感谢卢强院士精彩的介绍,因为院士到深圳也不容易,我们还是留一到两个问题,如果希望跟卢强院士交流的可以提问。

提问:它的成本是怎么样的?

卢强:
这个实验电站没法算成本,它是个科研项目,一个20兆瓦的正规工程大概是1.8个亿的投入,它一小时可以发电2万度电。这个应该请发改委的同志呼吁一下,你用的是废弃的电,你不用,它的价值是零,你用了它,应该不能超过3分钱一度,你按照正规的价钱卖出去,一度电能够收益5毛钱,回收期我精确的算过,是6.5年回收,总投资1.8个亿。一度电净收益5毛钱,这是非常保守的估计。

提问:我比较关心小规模的储能系统,那个最小可以小到多小?

卢强:
欧洲有一个专家问过,他们希望能做更小的,我们一直在想怎么更大,他们想更小,最小的我们可以做到100千瓦。但是做小了之后,单位千瓦的造价就提高了,总造价当然是降低的,但是平均单位千瓦的造价提高了。电站越大,单位千瓦的造价就降低了,但是总投资肯定是提高了。小到100千瓦,一个家庭,一个小区可以用,我们有很好的隔音设备,在压缩空气的时候噪音很小。我一直想怎么做大,您提出做小也有用,这个非常好,特别是欧洲,他们比较欢迎小的。

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