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技术创新如何引发电力变革?

发布时间:2015-04-16 09:00:00 浏览次数:3696

能源需求快速增长,环境压力日益紧迫,怎么解决这一难题?在今天(4月14日)召开的“中美绿色创新合作交流会”上,清洁发电技术成为讨论最激烈的话题之一。清洁发电技术的未来会是怎样?当前发展形势如何?无所不能带您概览其貌。
    “天然气时代的到来,分布式能源崛起,可再生能源增加和工业互联网的应用是中国及全球电力市场所面对的现状,急需创新技术来应对这一改变。”在今天召开的“中美绿色创新合作交流会”会议上,技术创想备受与会专家及企业的关注。
    作为今天的参与会议的企业之一,通用电气(GE)公司高级副总裁兼大中华区总裁段小缨表示:“作为全球最大的油气开采、运输和发电设备综合企业,GE公司希望与政府和国内外企业共同打造一个公开、透明、市场互道的能源生态系统。”为实现这个目标,早在2006年GE就曾与发改委签订了相关合作谅解备忘录。段小缨还表示:“通过与政府和企业合作,将促进投资、竞争和新技术应用,以应对能效、排放和雾霾等长期困扰产业和社会的关键挑战,为中国能源的未来共同打造可持续发展之路。”
    目前整个中国的电力产业正在进行一场重大的变革。传统电力公司不再占据霸主地位,各类企业和投资者纷纷进入这个潜力无穷的市场,而消费者必将受益,并且在发电、用电中都扮演更主动、自主的角色。
    据《经济学人》分析电力产业的变化的三大趋势:分散而断续的发电、日益廉价的蓄电、智能化用电。它们相互渗透,每个趋势都存在无限商机。
    一、天然气分布式发电技术——热电联供提高效率
    受到雾霾天气困扰、对于电力消费需求旺盛的地区来说,推动分布式发电和清洁发电,可以促进能源结构转型和治理空气污染。但这实现起来并不简单。
    从能源的综合利用效率来看,天然气分布式发电,尤其是热电联供的天然气分布式能源站的综合效率达到75%-80%。但常规能源譬如火力发电厂综合利用效率仅有40%。
    冷热电三联供的天然气分布式能源系统通常包括三个环节:首先由燃气轮机作为主要驱动,燃气温度在1000摄氏度左右,提供外输电能;其次通过吸收式制冷机,在300-500摄氏度的中文余热环节下供冷;最后通过吸收式热泵等提供100-200摄氏度的低温余热,向用户供热。
    这其中,燃气轮机是天然气分布式能源的核心驱动环节。
2012年,GE 与华电集团合作,成立了华电集团通用轻型燃机设备有限公司( HDGE),该公司主要即生产制造天然气分布式能源设备。
    2014年,在两家企业的合作下,中国首台套航改型燃气轮机发电机组在上海下线。此次下线的 LM6000PF燃气轮机发电机组是世界上最先进的5万千瓦等级发电机组,联合循环发电效率可达52%。
    燃气轮机热电联供项目中燃料利用率对燃气发电的成本有很大的制约,所以,企业为了控制成本,会在技术上加大投入,以期提高燃料利用率从而减少成本。但是成本只是制约天然气发电的一个因素。目前制约天然气分布式发电的一个重要因素是尚无明确政策措施扶持。正如南车玉柴总经理杨战明此前在接受采访是表示:“对于天然气发电,更重要的是政策导向,怎么去导向,最后怎么去落地,不落地的说得再多也不能抵消其不实施的事实。所以,不管分布式能源的春天即将来临还是黎明前即将到拂晓,没有政策落地的支撑,只能沦为一句空言。”
    二、微电网——可以实现电力自给自足
    分散而断续的发电是电力产业的变化的一个重要方向,并存在无穷商机。传统模式下,电力企业既发电也用电,其主要任务是满足高峰时段的用电需求,这种高成本最终将由纳税人承担,技术的创新会将电网变得更加复杂和碎片化,微电网便是其中之一。微电网是指接有风力发电机、太阳能电池、燃油发电机等分布式能源的小型电力系统,该系统一般包括分布式能源、储能、负载、变配电、控制系统等组成部分。现在,越来越多的私人机构和企业也开始自己运行自己的电力系统,把发电、蓄电和高效供电结合起来。
    微电网可以应用在难以接入传统电网、需要部分或者全部自主供电的偏远地区,例如海岛、矿区、极地等等。
    此外,在能够接入传统电网的地区,人们也可以为家庭、社区或者单位搭建包含小型太阳能或者风力发电设备的微电网,部分或者全部实现电力自给自足,从而节约电费、减少排放。
不过,由于天气的原因,一阵风,一片云都有可能改变风力发电机、太阳能电池等分布式能源的运行状态,所以其输出的电力发生波动,会影响微电网稳定运行。
    三、智慧风机——用大数据增加发电量
    在环境的压力下,人们将注意力转移到如何利用可再生能源发电,比如风力发电。风力发电在中国已有较长的发展历史,随着技术的进步,如何让庞大的风机更加智能、新增装机降低度电成本、提高可靠性,是风电场主关注的焦点。那么利用工业互联网、先进监测控制策略的“智慧型”风机逐渐收到市场青睐。
    一个智慧型风机要达到四个方面。一是大数据前提,一台风机一分钟可能有十万个数据检测信息的反馈,智慧风机不是风机和中控室的“对话”,而是风机和风机之间的“对话”,每一台风机在运行的过程中,都可以实时地相应风场的环境和形态;二是智能风驱软件,风驱软件可以让风机自动调节角度和鼓风能力,从而增加风机的年发电量;三是风场与电网之间的协同,实现数据的互联可以帮助电网管理整个风场上网的电量;四是提高整个风场运行的可靠性。
    事实上,我国风电场规模日益扩大,风机间建立联系则显得很重要。GE在全球的装机量达到38GW,约有25000台风机,而其每一台风机都有多达几百个的传感器,根据这些传感器的实时数据,风机之间就可以实现相互“对话”,共享运行的各种参数,避免或减少由于个别部件偶然失效带来的发电损失。
    四、 能源大数据推动节能
    信息技术逐渐渗透于能源系统,这将是清洁能源发展的重大推动力。据美国节能经济委员会(ACEEE)预测,如果家庭用户和企业用户都能充分利用现有的信息及通信技术为电力系统带来的改进,那么全美可以减少12%~22%的能源消耗,相当于节约了上百亿美元。
    中国也不甘落后,在2014年政府工作报告中,李克强总理提到“互联网 +”概念,这加大了对下一代互联网与能源融合的支持。
    目前,IBM已将数据分析作为其大数据战略的核心,共投资160亿美元进行30次数据分析的相关收购,并在电力产业提出电网转型、提高发电效率及顾客运营转型等倡议,从而支持能源大数据处理。
    GE则通过每秒分析上万个数据点,融合能量储存和先进的预测算法,开发出能灵活操控120米长叶片的2.5-120型风机,将数据传递给邻近的风机、服务技术人员和顾客,效率与电力输出分别比现行风机提高了25%和15%。
    一句话,科技现在正在引领发电行业的变革。每个企业都要应对这种挑战。