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顾国彪院士:新型城镇化能源系统不走老路
  作者:顾国彪    日期:2014-12-30     信息来源:综合办公室 【背景色 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色) 】  【字体:
 

    新型城镇化的能源系统绝不能走“先污染再治理”的老路,应将风电、电动车、光伏联合起来,然后通过超级计算机进行管理,才能建成真正的智慧城市。

  美国通用汽车公司提供的汽车效率曲线显示,汽车一二档的效率,一般在15%以下,到四档才能达到25%~30%。所以传统燃油汽车在高速公路上效率尚可,但是在城市工况条件下,环境污染问题就会很突出。也正是基于此,世界各国都提出要推动新能源汽车和电动汽车,并纷纷出台了宏大的目标。

  电动汽车≠新能源汽车

  电动汽车不等于新能源汽车,需要视其适用的能源类型而定。如果能将天然气、生物质制油、太阳能、风能、氢燃料等新能源用作汽车动力源,方可称为新能源汽车。

  以如今风投正劲的美国特斯拉公司为例,其采用的柱状18650钴酸锂电池技术较为成熟,功率高、能量密度大、且一致性较高。问题是安全系数较低,热特性和电特性较差,成本也相对较高。

  但由于其核心技术在与电池控制系统,是采用网络控制领域用程序控制成百上千台服务器的模式,引入了分层管理的方法控制这些“活跃的圆柱体”。在每个电池片、电池砖和电池组中设计了监控单元和保险,一旦电流过大或电池过热时立刻断开输出。凭借这些核心技术,特斯拉才能赢得市场的认可。

  当下,电池研发的瓶颈制约了电动汽车的速度与方向,高效的电机及系统仍是核心技术,超级电容及安全型锂电池或其他高能源密度型电池是核心,发展纯电动汽车应与充电站、供电网联合发展并尽可能利用新能源。

  但电动汽车的电池问题并不容易解决。从产业的规律来看,电子产品一般两、三年就要升级换代,机电产品基本是二三十年进行换代,化学产品则需要两三百年才可能完成。新一代的化学电池从被发现,到真正要用到电动汽车上,还要有一个相当长的过程。

  从研发角度而言,各类型的产业链相关企业应该摒弃“小农经济的思想”,组成产业联盟,好好研究未来发展思路和路径,将电网公司供、电池厂、电动汽车等组合起来,解决现实问题和矛盾。

  当前现实可行的策略是,在电池未完美解决前,合理发展高档电油混合车型,需要选择高效电动机、高效燃油发动机及高效发电机,以及合适的电池联合成一个高效的混合系统。经测算,这样的匹配总效率可达:0.95x0.95x0.95x0.37=0.3左右,比城市小汽车效率0.1要减少油耗三分之二左右,两套变流器的效率若再提高则效果更好。

  由此看来,电动汽车要成为新能源汽车需要解决储能系统、新能源系统、智能电网如何协同发展的问题,我一直建议成立跨产业联盟实现共创共赢,可以通过市场化手段,比如进行碳减排量交易方式促进发展等。此外,电动汽车的发展还应要纳入整个能源系统,并结合当下新型城镇化的时代特征进行推动。

  城镇化能源系统:新型+智慧

  对于当前陷入困境的新能源发展,同样需要结合新型城镇化进行综合规划和考量。

  目前,新能源发展面临诸多挑战亟待解决,比如:各种新能源发电方式的间歇性、波动性该怎么办?新能源资源聚集区与负荷中心距离远怎么办?新能源聚集地区的电网薄弱怎么解决?等等。对于电网发展,有两大方向,一个是利用特高压电网,将资源富集区的能源输送至负荷中心。另一个就是发展先进适用的储能技术,建成一个真正的智能电网,对于电力行业而言,是一个很好的机遇。

  具体而言,风电的挑战就在于,风能很丰富,需要研究这样的能量怎么储存起来,或者是在不稳定的状态下如何使用等问题。通过长走廊组合成一个风电群,和大电网络联合,是必须要好好研究的课题;对于太阳能而言,我的观点是,光伏并非发电,只能称为电池,因为它是一个储能手段,需要依赖储能技术的发展,同时需要通过电网现代化,并结合我们的国情去发展。

  面向未来,建设真正的智慧城市和新型城镇化,绝不能走“先污染再治理”的老路。从宏观架构应该包括双向智能电网、新的燃料、储能选型等要素;从产业角度来看,智慧城市(新型城镇化)的能源系统应该将风电、电动车、光伏联合起来,通过超级计算机来进行管理,从而把智能电网、新能源、电动汽车、储能融为—体,进而解决电网昼夜峰谷差问题和不稳定的新能源接入问题,最终建立一个高效、稳定的电力生产和消费体系。

  建设智慧城市以及新型城镇化能源系统的关键是政策、创新机制建设问题。核心的政策和机制应该包括3个层面:政策层面需建立风(光)、储、车、电产业联盟,以克服体制性障碍;产业层面应建立产、学、研、用实质性的结合,达成互利共赢体;科研层面要建立新的人才、成果评价及奖励机制等。