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网没有到10%的时候要研究它对电网的影响,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,在欧洲整个大电网以后也可以有。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%,对电网将产生影响,丹麦占50%为什么没有影响,因为他国家比较小,它的电网是在整个欧洲的大电网。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。