从技术层面看新能源发展似的

从技术层面看新能源发展

编者语：在我国一个长期国策要大力发展新能源，在不久将来这种新能源发电成为我国电力系统建设中不可缺少部分。比如说达到10%以后就必须要研究它的对电没有到10%的时候要研究它对电的影响，而占领这些新能源高端市场必须掌握核心技术，简单比如说出口一些电池等等这些，拿不到核心的利润，高端的利润。此外我们说这些核心技术，变频器等等，还可以应用在其他的节能领域，包括刚才讲的新能源汽车，最近国家大力发展高速列车，城市轻轨等等，还有周总介绍的轧钢系统，还有船舰，部分军舰以及航母等等。

2010年1月19日下午，2009中国电气行业发展高峰论坛暨中国电气行业十大评选颁奖盛典在北京钓鱼台国宾馆完美落幕。这次盛典旨在鼓励和肯定那些为中国电气行业的发展做出了突出贡献的企业和人物，并为他们提供一个展示自己形象，提升产品知名度的舞台。

清华大学电机工程系教授 博士生导师 电力电子与电机系统研究所负责人 李永东

盛典规模空前宏大，原机械工业部电工局局长、中国电工技术学会名誉理事长周鹤良，中国电工技术学会电气节能专委会秘书长、深圳市节能专家委员会主任委员王占奎，清华大学电机工程系教授、博士生导师、原电力电子与电机系统研究所负责人李永东，中国机械工业联合会重大技术装备办公室处长周思刚，以及陆俭国、陈德桂、卢强、尹天文、王春岩等众多行业内知名专家学者受混合材料3条材料开发路径邀出席本次盛典，并与超过两百位电气行业顶尖级企业精英就新能源对电气行业发展的影响展开巅峰论道。会上，先是特邀嘉宾周鹤良就微型电动汽车现状与前景作了具体透析，随后是李永东教授对关于新能源及节能的主题演讲。两位专家的精彩发言获得现场与会人士热烈掌声。

以下是4)⑵-氨基⑵-脱氧-β-D-葡聚糖清华大学电机工程系教授 博士生导师 电力电子与电机系统研究所负责人李永东演讲实录：

李永东：很容幸我最近20年见证了我们国家工业和自动化产业的发展。古人讲前30年睡不着，后30年睡不醒，我是前十年有心栽花花不开，主要跟很多国营大所，各种计划国家的计划和合作，但是真正见效益是后十年无心插柳柳成荫，很多民营企业家最近十年进步非常快。刚才郭总和周老从管理和国家角度为什么提供很好的建议和指导。

我报告的重点从技术层面看一下新能源积极发展意味着什么？主要分这么几个方面，大家知道目前人类面临世界性难题是能源短缺和环境污染，据统计石油储量只够使用30到50年，我们国家开采量只有世界1/10，今年我国石油进口量达1.6亿吨，2020年将达2.5亿吨，对外依存度大于55%，油价一会高，一会低，是被后面金融家操作。在我们需要的时候价格说取乐，因此我们流失了很多外汇。此外我们国家需要煤炭很多用于火力发电，尽管煤炭储量很大，但是我们只占世界人均1/2，火力发电需要大量水。

大家知道北方地区是缺水的，此外大量煤炭没有经过深加工被烧掉，造成对环境污染，世界十个环境污染严重的国家世界上有6个是我们国家。二氧化碳，二氧化硫排放我国已经超过美国，居于全球第一。因此我们领导人去受到压力也比较大，汽车尾气排放造成全球温室效应已经造成我们国家空气污染，尤其北京这种大城市，很难见到蓝天，污染对生育是一个杀手。我们国家的特殊问题是能源效率也比较低下，低于世界平均水平10%，单位GDP能耗是美国3.5倍，欧盟5.9倍，日本9.7倍，印度的1.6倍，比世界平均水平还是要高三倍，而GDP只占世界的7%。每年平均给法国一个人提供三双鞋子，法国人口是6、7千万，还有一些电子垃圾，这些造成污染。当然我们希望提出一些解决之道，一个是节能，节能再节能我们认为怎么强调都我国面板进口关税从3%提到5%不过分，占工业用电30%以上各类风级，泵类负载，工矿变化比较大，采用交流调速实现定速运行，节能效率比较明显，以平均节电20%，计算对全国来说年节电600亿吨，同时可以相应减少2000万吨发电用碳，这个产业改造以后可以形成一个庞大市场，意味着技术的进步。目前为什么西门子、ABB国外大公司，纷纷来我国主要看中这个市场。

此外就是我们现在大力倡导新能源，新能源包括水电，风电，太阳能，生物质能、核电等等。如全球风能资源实际上是很大，每年高达50万1000瓦小时，是水能资源十倍，2020年全球电力需求两倍。加入我们都用把风力资源利用起来，全球2020年的电力需求都够，还不致，是一种清洁可再生能源。最近20年风力风电单台功率增加100倍，成本大幅度下降，已接近火力发电的成本。全世界有5万兆瓦的风电机组在工作，在欧洲丹麦这个国家有一半电是风力发电这个国家比较小，在欧洲整个大电以后也可以有。我国风电08年年底装机总量达到9500兆瓦已经超过国家计划好几倍，新增容量08年3600兆瓦，比07年增长速度是100倍。

能源是多种多样的，但是新能源最近几年我们研究比较热是这几个，一个是风力，一个是太阳能，还有核能，水能小水电当然也算是一种新能源。我国风能陆上可开发容量储量是2.53亿KW，海上就更多了，太阳能总量是502万KJW/平方米，地热、生物质能也非常丰富。

这个是我们国家风力功率密度，大家看一下就是所谓沙尘暴来源都是在这儿，戈壁沙漠都吹到我们北京，这个部分装上风力发电对沙尘暴也有一些阻挡作用。新疆、内蒙、东北，记得有一次达坂城风非常大有一次把火车都掀翻了。到2008年我们国家建立很大风电场200多个，总装机容量9500兆瓦，主要在内蒙，新疆，现在包括江苏，河北，辽宁都有。

这个是过去一个统计，从这个趋势可以看到发展是成指数曲线在增长，而不是线性的，将来是每年基本上都是翻倍，比以前总容量翻倍。

前面我们讲是市场，其实这里面涉及几个核心的技术，主要是风能机，发电机和控制。风能及主要是定桨矩失速控制，主动失速控制风机，这个效率就是风力能源利用率比较低了。后来发展成一种变桨矩，改变叶片风角使发电提高，代表产品是丹麦的维斯塔斯，核心技术包括发电机以及电动性，最早用比较多是出容势（音译）发电机，现在双倍发电机。新发明，发展起来是用包括电力磁等等。其实最核心还有一个电控，一个是风力特别大的时候需要限速，否则会把桨液挂断了，除外还有风力发电运行方式研究，不同类型的控制方法研究，以及最大功率跟踪等等，还有风力是大范围，大时间尺度是随机，冬天比较多，夏天比较少，这个时候需要一定的储能，我们讲风力发电已经产能过剩不是指这些核心技术产能过剩，是指总机场我们我们国内有60、70家，大部分核心技术电控问题都是引进国外，这个国外不但不够，而是远远不够。

我国风力发电的前景与对策，这个是原来规划2010年时装机20GW，2030年发电将占全国总发电量的10%，对电将产生影响，丹麦占50%为什么没有影响，因为他国家比较小，它的电是在整个欧洲的大电。假如我们国家占10%对我们国家影响是非常大。

因此还有一问题就是成本问题，国外进口这些东西毕竟非常贵，我们必须在核心技术有所作为，尤其是变频器等部分，加强国产化使成本进一步下降，还有就是大力发展更大容量的离岸型风力发电系统。在十一五我们国家投入巨资，几个亿，展开了研究情况，最近我们刚刚进行了一个汇报，全国很多厂家包括组机场、变频厂，这些是国内著名企业已经建成生产线，应该说通过十一五计划我们掌握了核心家属，在十二五计划当中国家要进一步加大投资产业化。

离岸型风力发电有一个特点，它的维修非常麻烦，这个要直升机调动，所以说可靠性要求非常高，功率也很大，那样效益才能出来。这是我们国家西北陆上三峡一个工程，风力发电量超过三峡，甘肃西北有很强的风电资源，但是大家知道知道他的风电输电很弱，到兰州已经一千多公里，要到上海，到北京就更远了，要把这个风力能源输送过来将来要加高压直流输电系统。

此外蓬勃发展还有其他的新能源，比如说太阳能发电，我们国家太阳能的资源也是比较丰富，像青藏高原，因为离太阳比较近，四川少一些。这是功率密度，风力发电有一个是采用光伏电池，白天的电希望存储起来晚上也可以用还有可以用太阳能，热，不同的槽型，积聚太阳热量。在太阳能发电系统当中有这么几个环节，比如说有电池组，这是目前我们国家生产比较多的多晶硅，而且出口占全世界量很大，控制器，还有储能还有变换器，多晶硅我们出口分量很大，但是消耗能源很大，而且造成环境污染，因此在国务院会议当中提出这个多晶硅已经是过剩，发展一些新型太阳能电池组是各式各样太阳能电池组比较，效率等等，目前这个价格也在急剧下降，接近使用。这是它组成部分有串联，并联，有直接串联，还有直接并联低压等等，但是安装位置很不一样，比如说有按在房顶上，这个可以伸出来，甚至可以贴在玻璃门墙。

这个是欧洲，德国用比较多，国家政策比如说太阳能发电，国家自己家里面建一些国家可以补贴一半，政策鼓励，此外发电用不了还可以向电卖，我们电表不承认，想卖也卖不了。有各种各样的形状，在我们清华大学有一个节能楼，很大一部分是采用太阳能，目前讲在我国为什么推广比较少呢，就是成本。比如说国外很多别墅，上面都可以采用加了太阳能板。这里面也有很多技术，比如说太阳能电池转换效率很关键，变换器结构，最大频率跟踪，并研究，系统控制，我们要从中国制造到中国创造，核心要掌握什么？主要就是技术，这里面大家很多资金，比如说找好的产品，但是产品是从这发展起来的，或者说希望有志于新能源的企业。

关注一下最新的技术发展，这是我们国家太阳能发展一些展望，2010年总容量达到300兆瓦。2015年大规模的并系统，主要希望降低成本，提高转换效率，进一步还可以发展外空间太阳能发电，就是怎么把它收回来的技术。其他新能源我们国家研究比较早，地热，小水电等等，最近几年还有燃料电池。地热我们国家西藏羊八井有地热站。潮汐和小水电，我们国家小水电资源非常丰富在四川，很多可开发量一千瓦。燃料电池是最近十年发展比较热的，最大好处没有污染，比如说它的排放物是水，甚至可以直接喝，但是问题是这些成本。磁流体发电我们国家研究也比较早，但是现在接近实用并不太多，还有核能发电。

但是这些新能源发电都一个特点，包括传统发电不电子束能储存，新能源还有它很多是比较随机，比如说太阳能，白天比较多，晚上没有，风能是冬天比较多，夏天很少，所以说进入一个大电力系统以后我们是希望非常稳定，需要把发出来电存储存起来，存储方式也是一个重点，传统有抽水蓄能。还有压缩空气，传统我们比较熟悉是蓄电池。

最近几年发展比较多是这三种，一个超导储能、超级电容、飞轮储能。超导储能利用超导线圈温度下，需要一个冷却装置，和低温容器就需要更高的加工精度，转换效率非常高，但是成本比较高，要实现低温负270度还是很复杂，一个大系统需要可以进一步降低成本。这是一个超导低温，比如说叶片的储蓄罐，可以把电的能够送到前圈。

超级电容最近也实际上发电更块一些，更接近使用，进行它充电负责快，不像蓄电池，刚才说电动汽车传统蓄电池我们要冲几个小时，最快要一个小时一个小时。但是你要定上一个超级电容损时这些能量，能量需求可以用超级电容提供，这样结合优点效率也非常高，最近几年超级电容储能非常快，上海已经采用，到站不到一分钟把能量存进去。我到国外看到欧洲已经开始研究超级选试验机夹具首选厂家电容储能地铁，每次地铁自动把能量储到超级电容。

此外还有更大的就是说储能装置是飞轮，高速飞轮，低速飞轮，能量密度非常大，功能密度比较小，在其他新能源发电中也有广阔应能，飞轮也是一个得大固体高速旋转，经常是一万转，几万转，做好以后能量也是非常大，核心是要通过电力装置把能量给电这是一个飞轮。现在有成熟的比如说飞轮储能装置在卖，这是各种储能装置，有的是充电非常快，但是能量密度，有的是能量密度比较大，但是充电非常慢，所以要结合起来。

最后给出结论，在我国一个长期国策要大力发展新能源，在不久将来这种新能源发电成为我国电力系统建设中不可缺少部分。比如说达到10%以后就必须要研究它的对电没有到10%的时候要研究它对电的影响，而占领这些新能源高端市场必须掌握核心技术，简单比如说出口一些电池等等这些，拿不到核心的利润，高端的利润。此外我们说这些核心技术，变频器等等，还可以应用在其他的节能领域，包括刚才讲的新能源汽车，最近国家大力发展高速列车，城市轻轨等等，还有周总介绍的轧钢系统，还有船舰，部分军舰以及航母等等。

这个是世界最大的油轮，这个是比泰坦尼克号大得多，将来军舰也要采用全电化的，这样它的动态性能非常好。在大容量变频装置，最近大家关注创业板也好几个公司专门搞大容变频机已经上市了，有幸我跟他们合作比较多。因此见证了他们这些企业的成长，尤其最近两年国产的高压大容量变频机占国内市场60%以上，这是非常了不起的。

因此希望在座企业各位朋友，进一步通力合作，把我们中国这种企业要大略高端掌握核心技术将来还可以打向国外，谢谢大家。