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中國工程院院士:新型城鎮化能源系統不走老路

2014-12-18 11:14:09 能源評論   作者: 顧國彪  

新型城鎮化的能源系統絕不能走“先污染再治理”的老路,應將風電、電動車、光伏聯合起來,然后通過超級計算機進行管理,才能建成真正的智慧城市。

美國通用汽車公司提供的汽車效率曲線顯示,汽車一二檔的效率,一般在15%以下,到四檔才能達到25%~30%。所以傳統燃油汽車在高速公路上效率尚可,但是在城市工況條件下,環境污染問題就會很突出。也正是基于此,世界各國都提出要推動新能源汽車和電動汽車,并紛紛出臺了宏大的目標。

電動汽車≠新能源汽車

電動汽車不等于新能源汽車,需要視其適用的能源類型而定。如果能將天然氣、生物質制油、太陽能、風能、氫燃料等新能源用作汽車動力源,方可稱為新能源汽車。

以如今風投正勁的美國特斯拉公司為例,其采用的柱狀18650鈷酸鋰電池技術較為成熟,功率高、能量密度大、且一致性較高。問題是安全系數較低,熱特性和電特性較差,成本也相對較高。

但由于其核心技術在與電池控制系統,是采用網絡控制領域用程序控制成百上千臺服務器的模式,引入了分層管理的方法控制這些“活躍的圓柱體”。在每個電池片、電池磚和電池組中設計了監控單元和保險,一旦電流過大或電池過熱時立刻斷開輸出。憑借這些核心技術,特斯拉才能贏得市場的認可。

當下,電池研發的瓶頸制約了電動汽車的速度與方向,高效的電機及系統仍是核心技術,超級電容及安全型鋰電池或其他高能源密度型電池是核心,發展純電動汽車應與充電站、供電網聯合發展并盡可能利用新能源。

但電動汽車的電池問題并不容易解決。從產業的規律來看,電子產品一般兩、三年就要升級換代,機電產品基本是二三十年進行換代,化學產品則需要兩三百年才可能完成。新一代的化學電池從被發現,到真正要用到電動汽車上,還要有一個相當長的過程。

從研發角度而言,各類型的產業鏈相關企業應該摒棄“小農經濟的思想”,組成產業聯盟,好好研究未來發展思路和路徑,將電網公司供、電池廠、電動汽車等組合起來,解決現實問題和矛盾。

當前現實可行的策略是,在電池未完美解決前,合理發展高檔電油混合車型,需要選擇高效電動機、高效燃油發動機及高效發電機,以及合適的電池聯合成一個高效的混合系統。經測算,這樣的匹配總效率可達:0.95x0.95x0.95x0.37=0.3左右,比城市小汽車效率0.1要減少油耗三分之二左右,兩套變流器的效率若再提高則效果更好。

由此看來,電動汽車要成為新能源汽車需要解決儲能系統、新能源系統、智能電網如何協同發展的問題,我一直建議成立跨產業聯盟實現共創共贏,可以通過市場化手段,比如進行碳減排量交易方式促進發展等。此外,電動汽車的發展還應要納入整個能源系統,并結合當下新型城鎮化的時代特征進行推動。

城鎮化能源系統:新型+智慧

對于當前陷入困境的新能源發展,同樣需要結合新型城鎮化進行綜合規劃和考量。

目前,新能源發展面臨諸多挑戰亟待解決,比如:各種新能源發電方式的間歇性、波動性該怎么辦?新能源資源聚集區與負荷中心距離遠怎么辦?新能源聚集地區的電網薄弱怎么解決?等等。對于電網發展,有兩大方向,一個是利用特高壓電網,將資源富集區的能源輸送至負荷中心。另一個就是發展先進適用的儲能技術,建成一個真正的智能電網,對于電力行業而言,是一個很好的機遇。

具體而言,風電的挑戰就在于,風能很豐富,需要研究這樣的能量怎么儲存起來,或者是在不穩定的狀態下如何使用等問題。通過長走廊組合成一個風電群,和大電網絡聯合,是必須要好好研究的課題;對于太陽能而言,我的觀點是,光伏并非發電,只能稱為電池,因為它是一個儲能手段,需要依賴儲能技術的發展,同時需要通過電網現代化,并結合我們的國情去發展。

面向未來,建設真正的智慧城市和新型城鎮化,絕不能走“先污染再治理”的老路。從宏觀架構應該包括雙向智能電網、新的燃料、儲能選型等要素;從產業角度來看,智慧城市(新型城鎮化)的能源系統應該將風電、電動車、光伏聯合起來,通過超級計算機來進行管理,從而把智能電網、新能源、電動汽車、儲能融為—體,進而解決電網晝夜峰谷差問題和不穩定的新能源接入問題,最終建立一個高效、穩定的電力生產和消費體系。

建設智慧城市以及新型城鎮化能源系統的關鍵是政策、創新機制建設問題。核心的政策和機制應該包括3個層面:政策層面需建立風(光)、儲、車、電產業聯盟,以克服體制性障礙;產業層面應建立產、學、研、用實質性的結合,達成互利共贏體;科研層面要建立新的人才、成果評價及獎勵機制等。

(作者系中國工程院院士)




責任編輯: 曹吉生

標簽:新型城鎮化,能源