问:风电不稳定对电网冲击大的情况有无改变?
康鹏举:风能是间歇式的,用工业互联网技术,能将所有风机、风场以及传统的水电和火电联网,可以统一调度,减少间歇式能源对电网的冲击。比如这个风场的风不足了,可以通知另一个风场或其他电厂增发进行补偿。也可以外加装储能装置,使风电输出平滑化,甚至在电力潮流拥堵时储存电力,时机合适时再释放。还可以同时加入控制,在风场接入点进行有功、无功补偿,提供辅助服务,帮助稳定系统频率和电压。从电力系统来看,区域风场发电是恒定的,和传统电厂一样受控。 广域上多种发电是可以协调的,乃至自洽和自组织的。这不是简单地将传统电力控制用于风电,而是通过工业互联网平台和大数据分析,跨领域重新整合信息技术、发电控制技术、电力调度技术、空气动力技术、电力电子技术、储能技术等形成的解决方案。简单来说就是风机风场设备智能化,区域可调度化,广域协调自主化,服务灵活化,最终达到用户效益最大化。短期内,中国更多关注如何通过坚强的高电压电力走廊把电送出来,而从长期来看,完全可以从工业互联网这个方向获得更大的提升空间和新的增长点。这不是概念炒作,GE已经把它做成实例,GE和意大利E.ON公司的合作使得GE风机年发电量增长了4%。
问:储能技术现在能满足要求吗?
康鹏举:储能技术发展到今天为我们提供了多种选择,但各有利弊。抽水储能是目前唯一一种实现大规模应用的大容量储能技术,不仅在美欧日,而且在我国也获得较大规模应用,如上海附近的天荒坪抽水蓄能电站,但是,由于建设抽水储能电站需要特殊的地理条件,同时,效率仅有70%左右,建设周期长达8-10年等因素,它的发展也受到了一定制约。压缩空气储能电站建设投资和发电成本均低于抽水储能电站,其储气库漏气开裂可能性极小,安全系数高,寿命长,可以冷启动、黑启动,响应速度快,目前美欧日都有小规模应用。不过,建设压缩空气发电厂并非易事。建设的首要任务就是必须找到一个支持空气压缩存储的地质空间,但这需要占用大面积土地,因此,选址成为制约其发展的决定性因素之一。此外其能量密度低,并受岩层等地形条件的限制也影响了这种技术的大规模应用。中国可再生能源主要分布在西北等地,其地理条件和地质构造并不太适合大规模发展以上两种储能系统。电池储能和蓄热储能目前在美欧日包括国内也有小规模应用和试运行,但成本依旧较高,储能能力也比较有限,商业上还没有找到比较成熟的方案/模式。为了解决这些问题,包括GE在内的许多公司也在不断地研发新型电池和储能方式,例如GE正在探索在风机中安装采用新型电池的小型储能系统用以增强风电并网能力。另一种思路是发展分布式发电结合小/微型储能系统。好比大家都走高速公路,肯定要拥挤。要想办法让大家不要出门就把问题解决,所以要把电站建在用户终端,不再远距离输送。分布式发电主要是楼顶铺设光伏,另外用燃气,在有天然气管道的小区装一兆瓦到五兆瓦这种级别机组,一个小区就够了。再结合较小的储能系统就能实现区域内的最优能源管理,获得最低的使用成本。这就是分布式电网,还能同时热电联产,既发电又供热或制冷。
2020年动力电池或取代锂电池
问:新能源汽车使用的动力电池的技术进展如何?中国积累较多的磷酸铁锂技术的前景怎样?
康鹏举:目前每个主要工业国家都在大力投入新型动力电池的研发,但这不仅需要新材料、新理论创新,而且在生产工艺上也要做出相应改进。很多产品都是材料没有问题,技术也解决了,但是生产工艺很难实现或控制,因此必须要能大规模自动化生产才能满足需要。目前国产磷酸铁锂电池单体一致性还有待改善,这导致电池包的能量密度大大低于电池单体的能量密度,下一代动力电池的生产工艺和成本必须克服这一局限才能更好地推动新能源汽车的广泛应用。希望在2020年左右,下一代的动力电池可能取代锂电池,或者锂电池更上一个台阶。就目前而言磷酸铁锂电池本体的安全性较好,但钴酸锂电池配合良好的电池管理系统也能在特斯拉电动车上获得不错的效果。三元锂电池在安全性和能量密度方面也获得了不错的平衡点。预计未来空气锂电池能达到近似化石能源的能量密度,具有很大的吸引力。
问:低油价对电动汽车的负面影响有多大?
康鹏举:今年来国际油价经历了不小的波动,不仅对世界上一些国家的政治经济造成了冲击,同时也对汽车行业造成了影响。低油价会使得燃油车主获得额外惊喜,但为了遏制高能耗消费,政府提高了燃油税。在国内,影响人们购买新能源汽车的最大的因素并不是油价,各级政府政策上的优惠和汽车本身性能的影响更大。同时油价不会一直维持在低位,相信未来随着油价的上升,新能源汽车在能源费用上的优势也会越来越明显。此外在初始购车成本相同的情况下,电动汽车在养车、用车成本方面优于普通燃油车。但充电设施的普及程度会影响用车的便利性。
将所有的机器和人互联
问:关于工业互联网有人认为中国机会不多,你如何看?
康鹏举:工业4.0主要针对制造企业,其核心是工厂数字化、信息化、全方位自动化以及智能机器人的应用。大量使用智能传感器,将车间每一个需要监控的地方全部监控起来。同时还要有高端的分析能力,将大量数据整合分析提取有用信息更好地控制生产环节和供应链。以一个工厂为例,首先车间的所有机器设备要实现全方位的数字化,其次这些数字化的机器设备通过实时工控网互联互通,最后在信息的层面上实现人和工厂的无缝交流。比如说制造一套零件之前,先是在虚拟的环境下设计并完成测试,无须制作实体样机,然后直接下载到数字化生产线开工制造。
GE提出“工业互联网”,跟德国的工业4.0不一样,德国强调制造企业的信息化、数字化、自动化、智能化。GE提出的工业互联网是实现所有机器互联,而不仅仅是制造工厂的机器设备,最终实现机器与机器的融合、人与机器的融合。预计在2025年左右大概有五百亿台的机器能够联网,相应的经济规模和效益相当可观。人与人联网之后,对整个人类社会产生了巨大的冲击:人类获取信息的能力、互相合作的能力和生产力都获得了极大的提升。工业互联网目标是让所有机器联入网络。但连接起来的机器必须是智能机器才能充分发挥工业互联网作用。GE讲的工业互联网有三个层面:第一是智慧机器;第二是有统一、开放的网络、工业大数据平台,将所有的智慧机器连接起来;第三,将联网后产生的大量工业数据转为信息,实现实时反馈使每一个机器的能力都发挥到极致,提升整个工业系统的效率。人联网后能产生那么大的效益是因为人知道获取什么信息,如何搜取信息,如何利用信息,如何合作。从长远看,要想机器联网后达到人联网类似的效应,机器得做到像人一样智能。
问:这毕竟是未来的技术,目前机器联网能做什么?
康鹏举:智能机器能够进行思考、预测,能够针对环境变化作出相应调整。以一个风场为例,一台风机预测到来风将要减小,它会告诉相邻的风机,我这里风小,风大地方的风机要多发一点电。其余的风机就会相互协调自身的发电输出,保证风场发电量不变。使机器实现这种自协作能力,是人类长远的目标。短期内我们可以做这些:第一,让机器有自我意识并能发挥其最大潜能。第二,机器能够意识到自身或环境问题,并发送相关信息给相关人员。智慧机器还应当有这个能力:能向别的机器分享经过处理的有用信息。而不仅仅是原始数据的分享。换言之,机器通信应该言简意赅。