卢强：智能微网群和储能技术为新能源指明道路

2015年9月8日，中国科学院院士卢强出席中国能源峰会并发表讲话。他认为微电网随着中国城镇化发展，会有一个井喷式的发展，在中心城市会产生N个微电网群。但是智能微电网群离不开储能单元，可是在解决可再生能源发展弃风弃光问题上，智能微网群和压缩空气储能为新能源指明道路。

以下为中国科学院院士卢强演讲全文：

卢强：各位领导，各位专家，各位朋友，今天很高兴来参加这个能源峰会，这是能源界最高级别的论坛了，我今天想介绍的题目是中国新能源发展对储能装备的要求，这个牵动着我们新能源发展的整体。我现在想讲一个问题，新能源的发展促使中国在用电的基层，在配网用电大量的发展微电网，有人估计包括我们发改委新能源司，还有中国可能微电网随着中国的城镇化有一个井喷式的发展。那这个问题就很值得我们重视，因为它跟控制系统，跟这个设备，跟这个储能系统都有密切的关系。对提高我们国家新能源的利用率，利用效率有直接的关系。我先讲一讲微电网，现在大家讲的很多，各种说法不一样，所以我想应该有一个定义，这个定义不是说我下一个定义就完了，所以希望跟各界，跟我们的专家，跟协会一起交流讨论，然后最终应该有一个定义，要不然在一起讨论的时候就缺乏共同语言是这个意思。

那么我说什么叫微电网?其实很简单，那么我把这儿讲慢一点，在一个区域以内，由至少一种清洁能源发电单元和一种蓄能单元所组成的，其所发的电能为该区域自用为主的发供电系统，这种系统我们称之为微电网。第一个至少有一种清洁能源，小电水、太阳能、风电，这都算清洁能源。那你说我这就是小水电，或者屋顶装一套太阳能发电系统，或者我这儿有几个风机我是不是就叫微电网呢?那不行，为什么呢?你这个小水电来多少水发多少电，这是净流失发电就是一个小的发电厂，你为什么要叫微电网呢，对不对，那你的小区屋顶上装了太阳能，有太阳就发电，没有太阳你就从电网买电，那你这不就是一个小型的光伏发电，那你为什么又非叫它微电网，所以这个里边就不应该，至少还有一个单元，这个单元叫储能单元，这样两个配备起来，以自发自用为主，就可以称之为你这个单元的微电网，是这样。那这个微电网有几大特征一看就清楚了，第一个必须有一种清洁能源。第二它必须有一个储能单元跟它相匹配。第三它自发自用为主，不是到很高电压远距离输送。微电网概念是很简单。

智能微网：一个无人值班的微机器人系统

那么我们经常听说叫智能微电网，明天我一个博士生要讲微电网智能化的控制系统，我在这里主要讲一下什么叫智能微电网，智能微电网它的发电单元与储能电源，以及跟配网相连的这几个通道，中间有一个优化的计算和控制，就是说你怎么样发电、储存跟配网的交换达到你的功率和效率的最大化。如果你有这样的一个控制系统，使得你这个微电网年运行效率最高，那这个微电网就不是普通的微电网，你就是一个智能微电网，所以智能微电网必然有一套控制系统和控制中心，这个中心不管多大多小，它一定要有这个计算机的控制中心，它要有信息，取得信息，并且发出控制指令，所以一个智能微网是无人值班的，因为是计算机给你值班，所以实际上它是一个微机器人系统，因为它并不是要调度人员打电话，或者手动操作它不需要，它是一个计算机自动控制优化系统，所以我们才能叫它微电网，到智能微电网基本上是无人操作的，它就如同无人驾驶飞机一样，所以它就是一个微智能机器人系统，这个叫智能。所以一般我们没有这样一套系统，没有达到这样一个标准，我们不要随意的就说某一个电网是智能微电网，这智能两个字一般不要轻易的说，这就是我刚才讲的智能微网的特点，最主要的特征我已经讲过了，有一套智能控制系统。

那么中国这样一个大的国家，城镇化过程会产生很多很多N个微电网，我们将来中国要建立的不是简单的智能微电网，而是智能微电网群。那为什么要建设智能微电网群作为我们的目标，你想每一个微电网自己买一台电压器升压，另外又产生微电网跟配网相接相联，那么微电网和配网之间这个基层发供电单位就搞得非常混乱，有大量变压器整年处于空载状态不起任何作用，就现在的鞍山市经过调查85%的变压器是处于空载状态，在配网在基层35千伏，这个变压器始终挂在网上，不拖网运行，但是你要检查一下它中间没有什么功率交换，也不送电，它也不从电网取电，它空载挂着，可是你知道变压器的空载损耗是低压网损耗的主要原因，所以85%变压器处在空载状态这让我非常吃惊，我说难怪中国的低压网损降不下来，所以以后我们每建一个微电网就一台变压器上网，那将来就会更加纷乱，更加有空载变压器加入而不产生任何效益。所以现在我建议大家注意中国，我不管外国怎么样要建立智能微电网群。那么你看这个圆圈里面有N个小的微电网，你先把微电网用10千伏或者35千伏先把它们连接起来，连接起来可以作为优化计算，在里面OPF，优化条流，比如有10个微网组成一个智能微电网群，那么你真正的跟大电网配网相连的可能只需要一台变压器，最多两台就够了，所以这就不会产生我说的那样纷乱的现象和大量空载变压器挂网，空载损耗而不发生任何作用，所以我希望这一点能够取得共识要注意，中国要建立智能微电网群，而不是单独的一个一个微电网，这个我们应该是很容易理解的。

智能微电网离不开储能

很多的微网可能十几个，你自己已经组成一个微电网群了，跟配网跟大电网，跟国网相连只有两个出口就够了，甚至有一个就够了，因为内部有一个优化条流，不能说十个变压器都连到配网上去，那就不符合我们优化的道理和概念。所以大家刚才听到我们讲到微网也好，微电网，智能微电网，智能微电网群都离不开一个单元，储能单元，现在大部分用的是锂电池，所以这个问题是今天我向大家解释的一个重点。那么这个锂电池有没有用，我们从日本进口相当大量的锂电池，现在我们中国也在紧跟着学习日本、德国的技术，也在生产研制锂电池也在建厂，它有没有用处，它主要用在公交系统，电动汽车和旅游区的运输车和旅游的油轮，那么在这上面用柴油机是不好的，现在有些非常好的旅游景点比如说阳朔现在什么机器不用，用一个人升了四丈高的旗杆在那做动力，这个地方就没有污染，它是处在原始状态，所以这个还是很好的，包括漓江用的柴油机发电这就污染漓江，这样宝贵景点里应该用锂电池，不应该再用柴油发电机了，但是现在有个大的问题，我们现在讲的中国有大量弃风弃光的，后夜所有的风几乎100%弃掉，专门起个名字叫后夜风，夜里12点半到第二天早晨6点半的这个风全部放弃掉，不利用，所以我们全国建立的风场的装机容量，几乎一个亿千瓦，它真正的利用小时数平均多少，1600，然后有一个风场新疆我去调研，它达到2000，甚至到2100，那就是我们国家的冠军了，那就了不起，全国平均1600到1700，所以各位领导专家想一想这是何等的可惜，贪污和浪费都是犯罪，现在贪污有人抓，这种浪费大家被司空见惯不以为然，一年8600小时，你利用装好的风机明明可以发电，你只让它发电1600到1700小时，其他的全部放弃，这叫弃风是一种非常大的浪费，全国统计起来你就知道这一亿千瓦的装机真正变成能量多少，它损失70%-80%，我们指的用装机打两折，弃光、弃水的量也是世界第一。风电装机是世界第一，而弃光也是世界第一。

储能技术各领风骚

锂电池、铅酸电池、压缩空气储能谁担当大任

现在说锂电池，大家都买锂电池，现在储存上亿度的电，以亿度计算的电能不能用锂电池来储存，我说这不可能，不能。一个锂电池价格昂贵，第二个从日本买的锂电池厂家报给你寿命8年，那么我们买锂电池寿命8年，按8年这样去算，还可以，那么现在就有几个隐秘我要向大家如实的把它表白出来，它这个8年的寿命怎么算，就锂电池买来以后每一天充放电一次，而且浅充浅放，什么意思呢?比如说你这个电池标了2度，你用到50%的时候不能再用了，赶紧改为充电装置，所以一度电池顶多用半度电，所以你买的锂电池，实际上你是买了它一半，如果你说我用到80%，我快用完了我在充可以吗，行，寿命折半，4年，这一点厂家在卖给中国的时候可没有说明这一点，我们回来说锂电池寿命8年，所以现在就知道这个8年是一个什么样的素质是不可能的，要浅充浅放，所以有的锂电池充会一次到40%，用了40%的时候赶紧充，否则你的锂电池寿命就要减半。第二个锂电池储存要求非常娇气，恒温恒湿，这个锂电池大楼是上万度电要恒温恒湿保护它才能够所谓的8年。

第三个要注意的锂电池用完了以后后处理所花的投资是新买的锂电池的30%，这个钱购买的团队从来没有想过这个钱应该加到什么，你说当然加到新买的锂电池上，你4年以后的锂电池要花新买电池的30%的费用投资去扣除用费的锂电池，而且现在中国还没有解决锂电池后处理的技术问题，要造一个很大的厂专门对付用旧的锂电池，不能把锂电池深埋在土壤中，中国最难治理的是土壤，土壤污染的周期太长了，我们子孙后代都要受到我们这代人的灾祸，不能深埋，那么锂电池怎么处理，现在刚刚开始科研立项，研究锂电池如何处理，那么这个处理费用，科研费不算，科研完成以后它的投资是新电池的30%，这应该都算在你买锂电池的投入上，那么你这个厂家，投资家，投资锂电池的时候，你想想不是你买的那个价钱，它要加上30%的后处理。所以这样几条加起来，我们不能把工程化储能依托在锂电池上，锂电池用在该用的地方，还有一个漏了一个建筑上需要锂电池，我底下要讲的新的储能技术很难用到，即使是航母也难压缩，所以不是说锂电池就是一无是处，它应该它该用的地方，而不是用在我们电力系统所要讲的储能。我们讲的储能像抽水蓄能，而跟电池储能不是一个概念。

那么现在我想介绍一个，你总得有办法，你说锂电池不行，铅酸电池更不行，铅酸电池重量是锂电池的9.8倍，光自重，然后它的污染是铅污染对子孙后代都是无法估量的，这个铅酸电池基本禁止使用，它到是便宜，可是它的重量几乎是一个锂电池的一个数量级，我们军事潜艇上，或者攻击舰上也不能铅酸电池只能用锂电池。你现在有什么新的招数，必须要解决这个问题，这个问题我们国家电网公司提出合理化的建议，他觉得对，现在张家口搞了一个试点买了一大堆锂电池，到现在没有用过，这个储能是失败的，那么它要搞一个新的，这个新的叫做压缩空气储能，我现在介绍一下，顾名思义，你要想它起码有几个主系统，第一个压缩空气储能必须有压缩机，第二个你把空气压缩了，从一个大气压压到100个大气压，压完以后你空气总得有存放空间，第二要储气室或者储气罐，或者多管的加起来总的体积，无缝钢管一米直径四五十米长的，一百个大气压绝无问题。

第二要有储气空间。第三要有调速技术，这个气轮发动机组，涡轮机一转，后面就是一个小发电厂，这是几个主要部分。那么还有辅助部分，预热回收，预热从哪里来，压缩空气从一个大气压硬要压缩到一百个大气压，温度会上升到1800度，那么这个是不可承受的，所以必须用冷却水加以逐级冷却，冷却到常温，进来是常温水，出去是高温水，最高温不下压力就一百度的水储在热水罐里，这个热水可用出大。

我们各家冬天供暖暖气片它的温度大概60度，你整个一家就够了，不能再高，再高就感觉太热反而要开窗了，那么100度的水，当然我们有办法使它覆盖的面积更大，冬天供暖来使用，这就是像东北烧煤供暖锅炉全部停掉，用这个热水，这个可以做供暖的使用，这个是热水的供应。那么另外这个100度空气进了涡轮机，进了气轮机，出去温度是多少，是3度，正好是冰箱的温度，那么就在附近他们做了一个蔬菜水果保鲜库，你不用电了，这个冷风吹进去就节省大量能源，各位知道我们每吃一个西红柿，有半个西红柿是保鲜费，这个保鲜是必须的否则就烂了，所有的蔬菜水果都是一样的有一半是保鲜费，直接发电出去的就是3度的冷风，为什么风从100度自己变成3度，这个热力学做功以后发气，发气在发电厂，进来多少空气，出去就是多少空气，这个也不会多也不会少。那么在整个过程中，大家注意一件事情，我们有没有讲到燃烧两个字，没有燃烧，没有燃烧就没有二氧化碳，所以这样的储能系统一克二氧化碳也不会排放出来，因为它根本就无燃烧的，那么如果说有燃烧，烧天然气补然这个不是中国，也不是国网清华大学发明，是德国就有了，一吨天然气两吨二氧化碳，这是死的谁也无法改变这个化学规律，烧一吨天然气出来二吨二氧化碳，这个二氧化碳是人类不可承受，实际上都放出去了，你捕捉二氧化碳是放出去的千份之一，是没有意义的，我们投资家也不会投资捕捉二氧化碳这样的项目。现在大家有一个担心，一百个大气压存起来有没有危险，它要炸了怎么办，炸了当然是空气爆炸没有燃烧，即使这样你缸管也不能炸，大家知道我们现在中国的中石油中石化，储存的压缩可燃气体是多少，200多个大气压，都是国产的储气罐，所以我们一说到一百个大气压问他有没有问题，我也很高兴他们的态度，说是这个你别跟我谈这个，说小菜一碟，一百个大气压算什么到我们这儿，我说那我们就很安全了，我说安全系数3，你多给点钱就行，因为它钢管厚度多增加一点点就可以了，所以这个安全度没有问题的，其他地方没有什么担心的地方，储气罐100个大气压，是极度安全的。

这个压缩空气储能，它的储能密度我们现在进行改进了，我们把进气温度提高到400度，大气压力一百个大气压，它的储能密度每立方米是75个千瓦时，这个储能密度是很高的，那么现在我们是用直径只要一米的，长度30、40、50米的这样无缝钢管，储存看你多少，如果你20兆瓦的一个发电系统，我们只要这样的一米直径50米长度的无缝钢管2根就够了，如果你想储气储得更多那么就3根或者4根，这个储气容量深根据用户需求来定的，要定多少都可以。我们这个压缩空气储能整个像一个发电厂，寿命不低于40年，中间有小修，在这40年当中，压缩空气储能已经换了8次，甚至于10次，如果你不坚持浅充浅换已经换了10次了，那么就是按照日本提的8年的寿命你已经换了5次了，所以这个是不能够比拟的，要全寿命周期来算，那么锂电池，就按照日本说8年它也是12个亿，那么这个压缩空气储能就1点几个亿，因为它的一个寿命周期不在一个数量级上。那么这里面还要强调，我不仅是发电我热水供暖，供120度的热水可以到2400吨，每一天供暖的面积14万平方米，那么供冷的面积13000平方米，那么节约燃煤大概不到6000吨，那么二氧化碳排放压缩空气储能是零，是绝对的零，那么后处理的问题就是钢铁，钢铁回收了，40年以后钢铁回收，冷风美国和欧洲拼命在追求，其实中国研究完了，冷-热-电三联供，这个问题在压缩空气储能是天然自动的解决了。

经济帐跟抽水储能造价基本相等，一个2万千瓦压缩空气储能出能发电系统，大概投资你只搞一个大概1.5个亿，如果你同时干三个的话，不是1.5个亿，只要1.2个亿就够了，因为它只做一个跟做3个，它的那个价格是不能比的，比如说普通钢管在切割，我按三台切割和只按一台切割，第二台不知道，那当然要贵一些。我现在这个结论就清楚了，我们要搞中国的微电网，变成微能源网，不仅是电，我要电我也要冷也要热，那么就是能源变成一个智能微能源网群，必须要发展压缩空气储能寿命，这个专利和国产化率中国是100%，那么现在这个专利是中国6个专利大家觉得这不算什么。那有一个专利是最最困难的，是中国申请美国的发明专利，那么我们在这里头受到的那就不说了，你说歧视也好，它说叫严格，我看这严格要打个引号，美国申请个发明专利怎么就没有中国申请的这么严格呢，而它不承认这个歧视，它是严格，你严格你审查吧，审查了两年给了这个项目专利授予，中国也是先是授予然后才能给专利权，所以你知道光是授予就经过所谓严格的审查了两年，中国发了授予证书，所以这是一个中国在美国申请一个发明专利，那么就说美国人即使我把思想告诉你，你也不能按照中国这样干。全部产业化是中国的100%，没有一个螺丝钉要从外国进口，那现在我们往回看一看，你有没有搞出一个真的东西，哪怕小一点的或者活的麻雀你有没有呢?那么这个我们还是有的。