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1、我国新能源现状.问题 和对策-自主创新的机遇 顾 国 彪 中国科学院电工研究所 2011-9-25 辽宁朝阳市 *目录* (一)低碳的国策与国际承诺; (二)低碳能源中的能源电气学科; (三)能源新科技 1电网智能化2.电动汽车3.储能技术4.风电(太阳光. 热发电) 问题.瓶颈和对策思考 (四)电气工程创新的机遇 (五)政策与破解产业联盟与产学 研用结合课题 1.2005年十六届五中全会提出了要转变经济发 展方式； (一)低碳国策与国际承诺: 国策-转变经济发展的方式 1.2007年十七大提出“提高自主创新能力，建 设创新型国家是国家发展战略的核心”； 2.自主创新能力，建设创新型企业，是生
2、存与 发展的战略核心。 2.依靠资源消耗、廉价劳动力的经济发展模 式（传统的经济增长方式），因为资源枯 竭、环境污染的不可持续，以及劳动力成 本的优势，也就是经济学的劳动力红利阶 段也即将过去。 3.国家安全和经济发展（安全）的要求。 国策-争夺科技制高点 百年的金融危机，经济衰退孕育着新的科技革命； 建设创新型国家战略目标； 可持续发展战略方向； 争夺经济科技制高点战略重点； 国际承诺-低碳排放能源 2020年实现20的新能源(胡锦涛语） 2010年达到9.510(温家宝语） 哥本哈根会议要中国减排2020年为 2OOO年的40%中国承诺17% 本人认为:能源技术综合治理，无特效技术 （水电
3、，火电，风电，太阳光伏及热发电，地热能,储能等） 1. 节能优先； 2. 市场调节主导能源定价； 3. 能源供应准入制度； 4. 投资产权制度； 5. 能源储备； 6. 技术创新和激励机制。(我建 议内容a.b.c.d.e.f.g.h.i.及政策) (二)低碳能源中的能源电气学科 a.国家能源立法原则大纲(2006年) 说明：我国海洋海底蕴藏可燃冰(甲醇的水化合物)，是新 的能源开发科技问题. 其储量分布情况，开发的方法应有充 足的科技准备，因为一旦开发可能会引发一些意想不到的情 况出现，要有充足的研究及开发的依据。 a. 甲醇水化合物 b. 核能 微型燃机或燃料电池为基础的分布式电力系统，
4、并结合太阳能，风能以及其他可再生能源和相关的 储能设备，组成的分布式系统，可以是孤立系统， 也可在大电网近处相联络，增强电力供应的安全， 且充分利用各种可再生能源。 c. 分布式能源 （电网智能化） d. 能源转换 e. 地面交通能源改革 f. 新能源及利用 （1）对风能资源的调查， 特别是沿海，内陆的风资源 ，其可利用程度作出正确评 估，因为风电是近期可开发 ，其经济性能接近可用程度 。 （2）对低水头小水电发电 ，尤其是貫流式发电对环境 ，交通，生态的影响的评估 。因为小水电是最为经济可 发电的再生能源。 （1）化石能源（即煤，石油，天然气）迟早要用尽；（2）氢气与氧气的 燃料电池产生电能
5、，产生的水，无环境污染；（3）氢可以用其他再生能源 （即水能，太阳能，生物能等）产生，因此氢作为二次能源也可以再生；(4) 核反应堆产生的高温可以制氢；（5）其他工业过程（如炼钢）中制氢。 因此，美国提出用氢与电之间的转换，所谓氢经济，逐步替代化石经济（ 即煤，石油，天然气）经济，是为了解决能源危机的一种战略考虑。 g. 氢技术 （1）电力终端节能主要是电动机，对电动机的节能优化设计，利用永磁 材料指定节能目标，利用变频控制器在不同运行工况时调节降低能耗。 （2）照明节能是指半导体照明的开发，光纤利用的无源照明等。 （3）立法要颁布标准，纳入采购政策，制定目标与绩效，奖励机制。 h. 电力终端
6、节能技术 i. 煤的洁净及高效(节能低碳)利用 *(三)能源新科技*( 重点讲电气能源) 1.电网智能化. 2.电动汽车. 3.储能技术. 4.可再生能源(风电等) -现状.瓶颈.及对策思考- 1. 智能电网(特征) 多元电源 高品质电能 市场协调资产最优化 自 愈 性 抵御攻击 用户参与 自愈性（Self-healing）：不间断检测、分析、响应由嵌入传 感器和自动控制装置提供的实时信息，实现电力网络中故障 元器件的隔离或使其恢复正常运行，最小化或避免用户的供 电中断。全过程无需或仅需少量人为干预。 用户交互（Consumer participation）：智能电网运行中与用户 设备和行为进
7、行交互，将其视为电力系统的完整组成部分之 一，可以使电力用户发挥积极作用。 抗攻击（Resist attack） ：有效抵御人为或自然因素对电网的 侵害，实时隔离受损区域并重新调度电力。 资产优化（Optimize assets） ：通过引入先进IT和监控技术优 化电力设备和资源的使用效益，使运行和维护成本最小化， 提高资产利用效率，从整体上实现网络运行和扩容的优化， 降低运行维护成本和投资。 市场协调 （Enable electricity market） ：与上、下游电力市场 实现无缝衔接。有效的市场设计可以提高电力系统的规划、 运行和可靠性管理水平,电力系统管理能力的提升促进电力市 场竞
8、争效率的提高。 AMI 高级量测体系 ADO 高级配电运行 AAM 高级输电运行 ATO 高级资产管理 3. 智能电网的组成与功能 4. 智能电网的技术集群 集成信息与 通讯技术 量测技术 发电和电力 电子技术 控制设备 增强界面与 决策支持技术 集成信息与通讯技术 高效、全面的通讯基础设施是智能电网的基 本组成部分。电网成为实时信息和电力交换 的动态、互动媒介。先进信息技术提供的持 续自监测、自纠错能力使电网得以实现自愈 功能。 两大基本要素：开放通讯标准和可靠通信介 质。 特征：普适性、集成性、易用性、成本效益 、标准化、开放性、安全性、扩展性。 量测技术 用户专用量测包括用户网关、家庭用
9、户网络系统 与高级计量等。它们通常以电子计量设备(如AMI) 为基础，藉由先进通信技术，实现对电力运行状 态及交易相关参数的测量、控制等。 公用事业监测系统和高级保护系统。前者包括相 角量测单元(PMU)、广域量测(WAMS)、线路容量动 态监测、各种先进的传感器、具有监测功能的电 子设备(如电子变压器)等；高级保护系统包括故 障检测继电器及一些特定保护系统，如关键设备 监视、状态和预想故障监视保护等。 先进发电和电力电子技术 关键发电技术：分布式发电设施，如 微透平、光伏发电、风力发电等；分 布式储能设备，如蓄电池、超级电容 器、SMES等。 电力电子技术主要以灵活交流输电技 术(FACTS
10、)为代表。如统一潮流控制 器(UPFC)、静止无功补偿器、交直流 变换器等。输电网采用高温超导电缆 与复合电缆、电线等。 控制设备 电力系统中的保护控制类设备 包括数字型保护继电器、智能 分接头变换器、动态分布式电 力控制设备等。通过在各种设 备中安装电压或频率感应芯片 ，使设备更好地适应电网运行 状态变换，及时做出调整。 增强界面与决策支持技术 增强界面与决策支持技术（IIDS） 是利用可视化技术先进数据显示技 术展现复杂的电力系统实时运行状 况， 利用决策支持技术等提高电网 运行管理者调度、优化以及用户了 解、参与程度，提高电网运行效率 。 5. 智能电网发展的基础设施 灵活的电网结构,完
11、善的通 讯服务,网络多种多样的发 电技术,先进的储能技术（ 包括电动汽车充电）,先进 广域测试技术的感知神经网 络。 美国的智能电网规划 美 国 的 智 能 电 网 可再生能源发电技术 化石能源清洁使用技术 高效电能输送,监测和互动技术 高效电动交通和电力使用设备 8. 美国智能电网的标准 美国公布首批智能电网行业标准（2009.5.18） 9. 关于智能电网的讨论：智能电网 A.概念提法太宽泛!用电网现代化更贴切 B.应结合区域的能源资源及用电特点发展 C.首先应在与主电网联络较弱且当地新能 源资源丰富的区域发展 D.城市供电应以提高可靠性多路供电的故 障自愈性为重点 u美国奥巴马为什么提出
12、智能电网？ u各网及制造企业切入点？ *发展智网的关键* 1.高级计量架构,需求与功能 2.双向通讯(宽带无线/电力载波/GPRS/短距无线 通讯) 3.通讯协议 4.智能家庭方案 5.分布式能源方案 6.架构中的智能设备(电表/终端显示/手持终端/ 插座/)智能卡及控制设备等 电网的特点 昼夜峰谷 容量大:以“谷电”占一半计，夜间“赋闲” 的机组就有4亿千瓦。 花费大:建设十三陵抽水蓄能电站80万千瓦用 了37.31亿元，平均4000-5000元/千瓦。 建5000万千瓦抽水蓄能电站需2000多亿元。 2. 新(可再生)能源 风力发电； 太阳热发电； 光伏发电； 生物质能发电； 海洋能发电。
13、 renewable 风力发电 太阳热发电（塔式） 光伏发电 *能源回报率图* 各种能源利用小时数(小时/年) 太阳能-9% 陆上风电-21%;海上风电-30% 波浪能-(3060)% 潮汐能-(4568)% 地热能-82% 煤电-86% 核能-86% 目 前 新 能 源 利 用 的 成 本 风能是新能源中技术最成熟，最具有规模化开发条 件和商业化发展前景，也是发展最快的。 新能源的解惑 各种新能源发电方式的间歇性,波 动性 新能源(风能和太阳能)与负荷中心 距离远 新能源集中地区的电网薄弱 内容 .我国风电发展概况 二.风力发电机的主要类型 三.问题与对策 2005年以后实现了跳跃性的发展，
14、 2008年累计装机突破1200万千瓦，超过核 电，2009年累计装机达2412万千瓦，并网 运营容量1767万千瓦。2010年末装机已超 3000万千瓦;风电学会现统计为4300万千瓦 。 2009年风电在各区域电网中的比例 电网区域建设容量 吊装容量 运营容量 风电上网 电量 电源装机 容量 总发电量 风电运营 占电源比 例 风电电量 占总电量 比例 (万kW)(万kW)(万kW) （亿kWh ） (万kW) （亿kWh ） （%）（%） 华北电网917.11947.4675.8790.999187308388.383.61%1.08% 东北电网817.67879.87612.2391.3
15、8381323443.627.53%2.65% 华东电网187.46191.21165.5127.1291887284860.88%0.32% 西北电网245.72292.12221.7932.898730129353.04%1.12% 南方电网81.8983.1173.7410.2551564161930.47%0.17% 华中电网18.2618.2617.7252.3091867971800.09%0.03% 全国2268.112411.97 1766.86 5 254.97387355366262.02%0.70% 42 风电发展目标及策略 发展目标 2010：3000万千瓦(目标已实现) 2015：8000万千瓦 2020：1.2-1.5亿千瓦 发展策略 7大千万千瓦的基地建设（装机超过1.2亿千瓦 ） 适度分布式发展与海上风电 资源差别的上网电价 智能电网建设解决入网瓶颈 43 千万千瓦风电基地规划思路和问题 建设千万千瓦级风电基地思路的提出和实 施，落实了“建设大基地，融入大电网” 的发展方针， 保证“3%电量目标”的实现。 在中国北部区域，风能资源非常丰富，土 地辽阔，但是电力负荷小，电网薄弱， 不是按照欧洲“分散上网，就地销纳”的 模式发展， 以“大规模-高集中-高电压-远距离输送” 的模式发展对电网企业是很大的
