5月19日至21日,“第八屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)”在深圳隆重召開, 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會(huì)。

神華集團(tuán)北京低碳清潔能源研究所分布式平臺(tái)負(fù)責(zé)人John Lemmon博士在“能源互聯(lián)網(wǎng)與多能互補(bǔ)專場(chǎng)”,發(fā)表了題為“能源互聯(lián)網(wǎng)—實(shí)現(xiàn)零碳排放可持續(xù)性的多能源方法”的精彩演講。

演講內(nèi)容如下:

John Lemmon:各位下午好!我叫John Lemmon,在北京低碳清潔能源研究所工作,是這里的國家特聘專家。我現(xiàn)在也在參與能源互聯(lián)網(wǎng)的概念。除此之外,我們更把它進(jìn)一步拓展到了零碳的能源概念。

我想稍微介紹一下我現(xiàn)在工作的機(jī)構(gòu),以前是隸屬于神華集團(tuán)的,這是非常有命的能源集團(tuán),最近神華集團(tuán)與中國國電進(jìn)行了合并,最后有了新的國家能源集團(tuán),現(xiàn)在應(yīng)該是全球最大的清潔能源公司之一。實(shí)際上這里我列出了中國能源集團(tuán)的八大業(yè)務(wù)板塊,這里列舉了一些數(shù)字,我們看到煤炭產(chǎn)能、煤電發(fā)電的裝機(jī)容量、風(fēng)電裝機(jī)容量,等等都可以看出來國家能源集團(tuán)是全球最大的這類公司,而且是屬于全球五百強(qiáng)。我現(xiàn)在為這個(gè)集團(tuán)工作做研究。

NICE,我們有全球的布局,在北京,大概有300人的團(tuán)隊(duì),主要做4個(gè)領(lǐng)域:分布式能源是六大板塊中的一個(gè),我主導(dǎo)這方面的研究。最近在美國加州、硅谷又開了一個(gè)研究所。我們還在德國開了一個(gè)辦公室,主要專攻光伏生產(chǎn)的可再生能源,我們研究所是總部,隸屬于中國能源集團(tuán)的全球布局的研究所,我們?cè)谌蚨加袌F(tuán)隊(duì),大家共同工作。

研究所有哪些目標(biāo)?一是把集中式的高碳電網(wǎng)轉(zhuǎn)向未來的低碳分布式電網(wǎng),現(xiàn)在這種高碳的集中性電網(wǎng)也是有它的特性,比較安全,相對(duì)來說抗意外能力更強(qiáng)。但是我們用可再生能源,可再生能源有間斷性,所以我們現(xiàn)在做電網(wǎng)又一定要強(qiáng)調(diào)可靠性,所以我們需要在可靠性和靈活性之間取得更好的平衡,在這里我們需要一些關(guān)鍵的技術(shù)來幫忙。儲(chǔ)能是其中一種,同時(shí)還涉及到了掌控方式、算法和數(shù)據(jù),我不光只是說化學(xué)能的電池,也可以是蓄水、水能或者虛擬的方式,比如需求響應(yīng),其實(shí)是有很多其他的技術(shù)都可以用到的。

我覺得這張圖很有趣,中國現(xiàn)在已經(jīng)有不少可再生能源用來發(fā)電,如果我們看一下棄風(fēng)棄光的情況,還是相對(duì)比較嚴(yán)重的。這是風(fēng)電的棄風(fēng)現(xiàn)象,中國的棄風(fēng)率是全國最高的。而且在這個(gè)風(fēng)能使用上占比也并不高,所以你可以看到中國的棄風(fēng)率有17%,這是相當(dāng)大的損失。我們也面臨另外一個(gè)能源棄用的問題,我們?nèi)匀幻鎸?duì)熱電廠的產(chǎn)能過剩,紅色代表的是需求的增長(zhǎng)曲線,而黑線代表的是煤電廠的產(chǎn)能,你可以發(fā)現(xiàn)我們有過很嚴(yán)重的供應(yīng)過剩,兩條曲線其實(shí)都在往下走。其實(shí)有的資產(chǎn),現(xiàn)在供應(yīng)已經(jīng)過剩了,這其實(shí)對(duì)于儲(chǔ)能來說也是一個(gè)挑戰(zhàn)。所以我們提出了能源互聯(lián)網(wǎng)的概念,能源互聯(lián)網(wǎng)可以叫做由網(wǎng)絡(luò)來促成的大規(guī)模電力網(wǎng)絡(luò),我相信這并不是一個(gè)陌生的概念,涉及到了從生產(chǎn)到輸送到配電側(cè)到用戶側(cè)的整條鏈條,最終是為了提高效率。不光是系統(tǒng)層面,包括設(shè)備層面,這是非常完整的體系。而且不光只是想生產(chǎn),我們看到不同能源形式之間怎么樣能夠把他們協(xié)調(diào)起來進(jìn)行應(yīng)用,所以整套系統(tǒng)是非常的復(fù)雜的,涉及到各種能量來源,而且它的量級(jí)在不同的地方不一樣,有的是KW級(jí),有的是MW級(jí),而且它也卡跨多個(gè)學(xué)科,有數(shù)學(xué)、物理、經(jīng)濟(jì)等等,不同的地點(diǎn)需求有極大的波動(dòng)性。所有這一切都必須要有相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益才能運(yùn)轉(zhuǎn)起來。

剛剛聽到了很多政策,除了政策還有技術(shù),光有技術(shù)也是不夠的,所以除了技術(shù)之外,還要政策,與此同時(shí),我們還需要有錢,有財(cái)政或者資金的支持。有投資者愿意投到這個(gè)行業(yè)來,科技、資金、政策缺一不可,才能讓整個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)的概念真正貫徹起來。我們希望達(dá)成什么樣的成效呢?我們能夠減少可再生能源與供應(yīng)、需求的波動(dòng),同時(shí)能夠給實(shí)時(shí)向需求的反應(yīng),如果我們用圖像解釋,從左邊的情況,沒有需求響應(yīng)的機(jī)制變成一個(gè)有迅速需求響應(yīng),有網(wǎng)絡(luò)來控制的響應(yīng)結(jié)構(gòu)。我們?cè)谶@方面做了一些其他的研究,如果我們真正利用起數(shù)據(jù),用分析法分析這些數(shù)據(jù),我們其實(shí)可以把電廠的效率和利用率都提高很多,甚至剛剛提到的棄風(fēng)、棄電的情況,能夠從15%降到4%,它會(huì)有相當(dāng)多的好處。但是現(xiàn)在在研究院,因?yàn)槲覀兪羌瘓F(tuán)下屬的研究院,我們也會(huì)做一些長(zhǎng)期的規(guī)劃,我們知道在市場(chǎng)里面做出很多變化,才能真正實(shí)現(xiàn)要達(dá)到的愿景,我們看一下在哪些領(lǐng)域應(yīng)該首先促成一些變化。

首先是智能控制、高級(jí)算法方面,另外一方面是高級(jí)材料與設(shè)備。在這里,我們要怎么做呢?我們要有更多的創(chuàng)新把這些新的方法和材料、算法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。在未來,希望我們整體的能源結(jié)構(gòu)變得效率越來越高,這就是說能源的效率、成本和環(huán)境友好之間做出平衡。首先降低成本,其次提高效率,我們還需要找到合適的模式以及優(yōu)化的材料組合,包括我們使用的各個(gè)組件。當(dāng)然了,最終這些技術(shù)都要進(jìn)行商業(yè)化。所以我們要有很好的價(jià)值主張。當(dāng)我們做現(xiàn)有技術(shù)對(duì)未來全新技術(shù)的衍生研究的時(shí)候,我們要兼顧這幾個(gè)特性。

儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本,現(xiàn)在有些比較成熟的技術(shù),有些目前正在開發(fā)的技術(shù)和未來的技術(shù),大家現(xiàn)在看一下,從500美金到400美金是鉛炭電池,未來還會(huì)有鈉硫電池和鋰離子電池,這些的成本差不多都是在300-500美金之間,而且他們的使用壽命都不夠持久。在未來的技術(shù)趨勢(shì),哪些技術(shù)趨勢(shì)讓成本越來越低、效率越來越好呢?因?yàn)槲覀兊膬r(jià)格一定要降到200美金/KWH,尤其是抑峰平谷,還有調(diào)頻考慮,哪些技術(shù)是我們可以優(yōu)先進(jìn)行改革的?我們現(xiàn)在圈出來的是鋰離子電池、流質(zhì)電池,還有鋰金屬負(fù)極。如果做化學(xué)家,他們研究材料學(xué)和性能,他們就會(huì)說,我們做性能研究就好了,對(duì)于整體的電池效率的提升是最大的,但實(shí)際上我們有硬件和軟件。整個(gè)能源存儲(chǔ)的成本,在右邊有軟件,這些軟件也可以看到怎么樣在未來更好的控制整個(gè)的軟硬件的搭配,包括整個(gè)價(jià)格組合,幫助我們得到更低的成本和更高的效率。

現(xiàn)在我們做一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù),能極大的幫我們減少成本。我們現(xiàn)在做建筑物外部的轉(zhuǎn)型,希望未來建筑物轉(zhuǎn)型本身能成為儲(chǔ)能組件的一部分。有些技術(shù)是過渡性技術(shù),有些是顛覆性技術(shù),顛覆性技術(shù)現(xiàn)在有一個(gè)算法,這種優(yōu)先的控制算法,比如說算法能夠幫助我們更好的進(jìn)行多效能源的互補(bǔ),市場(chǎng)的計(jì)算,AI和人工智能、大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)等等,從能源和材料、設(shè)備的這端,我們就希望能夠用越來越多的先進(jìn)的材料,我們?cè)僖膊豢赡苡眠^去的火電發(fā)電,至少要水電或者其他的可再生能源,所以我們希望有一個(gè)多效的能源來源來幫助我們。還有像設(shè)備端,可以用3D打印和更多的先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備來進(jìn)行成本的降低。短期來看,建筑物組件可以進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)作,和我們更好進(jìn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)的兼并。

未來我們要開發(fā)更多顛覆性的技術(shù)。未來的能源互聯(lián)網(wǎng),我們正在著手幾個(gè)項(xiàng)目,其中一個(gè)是多效能源分布式系統(tǒng),很多時(shí)候人們把多能集成分布網(wǎng)絡(luò)看成單一的市場(chǎng),實(shí)際上它是非常全面的市場(chǎng)。這個(gè)系統(tǒng)里面有ADN,ADN解決的是入口端的問題,包括新能源和可再生能源,另外還有用氣的網(wǎng)絡(luò)。比如說氣體互聯(lián)網(wǎng),前面這位嘉賓講到了,現(xiàn)在還有水力發(fā)電。另外未來還會(huì)考慮熱損,所以我們把所有這些都聯(lián)系到能源的生態(tài)圈,這個(gè)生態(tài)圈指的就是分布網(wǎng)絡(luò)。在這里我們可以看到,我們有中國的科學(xué)家,目前和丹麥的科學(xué)家以及中國政府合作的項(xiàng)目叫CHPF能源樞紐項(xiàng)目,這個(gè)項(xiàng)目能把氣、熱、能全部聯(lián)系在一起,右邊有新資產(chǎn),把它叫做氣轉(zhuǎn)電還有熱轉(zhuǎn)電等等。我們還有過去的這些舊的資產(chǎn),比如火電發(fā)電廠、氣電廠,還有110KV的發(fā)電站、220KV的發(fā)電站。大家看到的這些方盒子就是跨行業(yè)的能源的樞紐,現(xiàn)在我們可以在整個(gè)生態(tài)圈里面把他們通過我們的CHPF的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起。這是我們和丹麥和中國政府做的全新項(xiàng)目,這個(gè)項(xiàng)目大家在網(wǎng)上可以查到發(fā)表的論文。

我們使用的工具盒或者工具箱,有一個(gè)分布式資源的虛擬化顯示技術(shù)。當(dāng)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里做研究的時(shí)候,我們可以看不同的荷載、不同的能效供應(yīng)、不同的可再生能源,還有像電流以及荷載,所以,我們叫它納米網(wǎng)。這種納米網(wǎng)能夠把傳統(tǒng)的燃料電池、不同的電池,全部都聯(lián)系到光伏發(fā)電、轉(zhuǎn)換器。所以我們整個(gè)做的是實(shí)驗(yàn)室里的場(chǎng)景,在實(shí)驗(yàn)室里,我們可以通過10G的具體設(shè)備和組件計(jì)算出最佳算法,這一切都是在云端進(jìn)行的。同時(shí)我們得到的具體數(shù)字還可以指導(dǎo)我們實(shí)地調(diào)控。所以這是非常快速反應(yīng)的框架。我們把它叫納米網(wǎng),它是比微網(wǎng)還要小的網(wǎng),差不多是幾個(gè)千瓦,而不是MW級(jí)別的網(wǎng),我們只是雛形,叫超迷你網(wǎng)和納米網(wǎng),這里可以看到水電還有傳統(tǒng)的熱電以及我們的熱損失,所有這些元素都考慮在里面。這個(gè)納米網(wǎng)就是我們能夠進(jìn)行多能互補(bǔ)市場(chǎng)很好的解決方案。在短期,我們還在開發(fā)不同的能源系統(tǒng)儲(chǔ)能的應(yīng)用。比如前面講的調(diào)頻、調(diào)峰,還有商用的平峰和填谷,包括加州和德國的解決高峰和平谷之間差距的商業(yè)化模式。

這是一個(gè)關(guān)于電網(wǎng)的動(dòng)畫片。目前我們正試圖用短期的時(shí)間做一些商業(yè)化的應(yīng)用,長(zhǎng)期的目標(biāo)是做多能互補(bǔ)市場(chǎng)。現(xiàn)在二氧化碳的排放和風(fēng)電場(chǎng)、熱電廠,這里還有太陽能發(fā)電,在輸電端、配電端,還有電池,同時(shí)在雛形里面還有非常先進(jìn)的可再生能源的系統(tǒng),同時(shí)我們還有調(diào)頻、算法、雛形、原形等等。我們還創(chuàng)建了整個(gè)小系統(tǒng)的微網(wǎng)或者納米網(wǎng),同時(shí)我們還在學(xué)校里面搭了雛形,差不多是1GW的微網(wǎng)。這個(gè)項(xiàng)目是丹麥的大學(xué),在配電端,我們現(xiàn)在看到的是多能互補(bǔ)和轉(zhuǎn)換,尤其是表后的轉(zhuǎn)換,包括像削峰平谷,未來我們還會(huì)進(jìn)行大規(guī)模的試點(diǎn)。目前我們只是從多種能效和能源的角度來看這個(gè)問題。

總結(jié),我們實(shí)驗(yàn)室主要是做商業(yè)化應(yīng)用,我們?cè)谶@里嘗試的技術(shù)都是希望進(jìn)行商業(yè)化的運(yùn)作,我們現(xiàn)在正在做的主要技術(shù)就是剛才講的納米網(wǎng),比微網(wǎng)還要小的網(wǎng)。希望跟大家有些分享。謝謝大家!