能源需求快速增長(cháng)，環(huán)境壓力日益緊迫，怎么解決這一難題?在今天（4月14日）召開(kāi)的“中美綠色創(chuàng )新合作交流會(huì )”上，清潔發(fā)電技術(shù)成為討論最激烈的話(huà)題之一。清潔發(fā)電技術(shù)的未來(lái)會(huì )是怎樣?當前發(fā)展形勢如何?無(wú)所不能帶您概覽其貌。
??? “天然氣時(shí)代的到來(lái)，分布式能源崛起，可再生能源增加和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用是中國及全球電力市場(chǎng)所面對的現狀，急需創(chuàng )新技術(shù)來(lái)應對這一改變。”在今天召開(kāi)的“中美綠色創(chuàng )新合作交流會(huì )”會(huì )議上，技術(shù)創(chuàng )想備受與會(huì )專(zhuān)家及企業(yè)的關(guān)注。
??? 作為今天的參與會(huì )議的企業(yè)之一，通用電氣(GE)公司高級副總裁兼大中華區總裁段小纓表示：“作為全球最大的油氣開(kāi)采、運輸和發(fā)電設備綜合企業(yè)，GE公司希望與政府和國內外企業(yè)共同打造一個(gè)公開(kāi)、透明、市場(chǎng)互道的能源生態(tài)系統。”為實(shí)現這個(gè)目標，早在2006年GE就曾與發(fā)改委簽訂了相關(guān)合作諒解備忘錄。段小纓還表示：“通過(guò)與政府和企業(yè)合作，將促進(jìn)投資、競爭和新技術(shù)應用，以應對能效、排放和霧霾等長(cháng)期困擾產(chǎn)業(yè)和社會(huì )的關(guān)鍵挑戰，為中國能源的未來(lái)共同打造可持續發(fā)展之路。”
??? 目前整個(gè)中國的電力產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)行一場(chǎng)重大的變革。傳統電力公司不再占據霸主地位，各類(lèi)企業(yè)和投資者紛紛進(jìn)入這個(gè)潛力無(wú)窮的市場(chǎng)，而消費者必將受益，并且在發(fā)電、用電中都扮演更主動(dòng)、自主的角色。
??? 據《經(jīng)濟學(xué)人》分析電力產(chǎn)業(yè)的變化的三大趨勢：分散而斷續的發(fā)電、日益廉價(jià)的蓄電、智能化用電。它們相互滲透，每個(gè)趨勢都存在無(wú)限商機。
??? 一、天然氣分布式發(fā)電技術(shù)——熱電聯(lián)供提高效率
??? 受到霧霾天氣困擾、對于電力消費需求旺盛的地區來(lái)說(shuō)，推動(dòng)分布式發(fā)電和清潔發(fā)電，可以促進(jìn)能源結構轉型和治理空氣污染。但這實(shí)現起來(lái)并不簡(jiǎn)單。
??? 從能源的綜合利用效率來(lái)看，天然氣分布式發(fā)電，尤其是熱電聯(lián)供的天然氣分布式能源站的綜合效率達到75%-80%。但常規能源譬如火力發(fā)電廠(chǎng)綜合利用效率僅有40%。
??? 冷熱電三聯(lián)供的天然氣分布式能源系統通常包括三個(gè)環(huán)節：首先由燃氣輪機作為主要驅動(dòng)，燃氣溫度在1000攝氏度左右，提供外輸電能;其次通過(guò)吸收式制冷機，在300-500攝氏度的中文余熱環(huán)節下供冷;最后通過(guò)吸收式熱泵等提供100-200攝氏度的低溫余熱，向用戶(hù)供熱。
??? 這其中，燃氣輪機是天然氣分布式能源的核心驅動(dòng)環(huán)節。
2012年，GE 與華電集團合作，成立了華電集團通用輕型燃機設備有限公司( HDGE)，該公司主要即生產(chǎn)制造天然氣分布式能源設備。
??? 2014年，在兩家企業(yè)的合作下，中國首臺套航改型燃氣輪機發(fā)電機組在上海下線(xiàn)。此次下線(xiàn)的 LM6000PF燃氣輪機發(fā)電機組是世界上最先進(jìn)的5萬(wàn)千瓦等級發(fā)電機組，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率可達52%。
??? 燃氣輪機熱電聯(lián)供項目中燃料利用率對燃氣發(fā)電的成本有很大的制約，所以，企業(yè)為了控制成本，會(huì )在技術(shù)上加大投入，以期提高燃料利用率從而減少成本。但是成本只是制約天然氣發(fā)電的一個(gè)因素。目前制約天然氣分布式發(fā)電的一個(gè)重要因素是尚無(wú)明確政策措施扶持。正如南車(chē)玉柴總經(jīng)理楊戰明此前在接受采訪(fǎng)是表示：“對于天然氣發(fā)電，更重要的是政策導向，怎么去導向，最后怎么去落地，不落地的說(shuō)得再多也不能抵消其不實(shí)施的事實(shí)。所以，不管分布式能源的春天即將來(lái)臨還是黎明前即將到拂曉，沒(méi)有政策落地的支撐，只能淪為一句空言。”
??? 二、微電網(wǎng)——可以實(shí)現電力自給自足
??? 分散而斷續的發(fā)電是電力產(chǎn)業(yè)的變化的一個(gè)重要方向，并存在無(wú)窮商機。傳統模式下，電力企業(yè)既發(fā)電也用電，其主要任務(wù)是滿(mǎn)足高峰時(shí)段的用電需求，這種高成本最終將由納稅人承擔，技術(shù)的創(chuàng )新會(huì )將電網(wǎng)變得更加復雜和碎片化，微電網(wǎng)便是其中之一。微電網(wǎng)是指接有風(fēng)力發(fā)電機、太陽(yáng)能電池、燃油發(fā)電機等分布式能源的小型電力系統，該系統一般包括分布式能源、儲能、負載、變配電、控制系統等組成部分。現在，越來(lái)越多的私人機構和企業(yè)也開(kāi)始自己運行自己的電力系統，把發(fā)電、蓄電和高效供電結合起來(lái)。
??? 微電網(wǎng)可以應用在難以接入傳統電網(wǎng)、需要部分或者全部自主供電的偏遠地區，例如海島、礦區、極地等等。
??? 此外，在能夠接入傳統電網(wǎng)的地區，人們也可以為家庭、社區或者單位搭建包含小型太陽(yáng)能或者風(fēng)力發(fā)電設備的微電網(wǎng)，部分或者全部實(shí)現電力自給自足，從而節約電費、減少排放。
不過(guò)，由于天氣的原因，一陣風(fēng)，一片云都有可能改變風(fēng)力發(fā)電機、太陽(yáng)能電池等分布式能源的運行狀態(tài)，所以其輸出的電力發(fā)生波動(dòng)，會(huì )影響微電網(wǎng)穩定運行。
??? 三、智慧風(fēng)機——用大數據增加發(fā)電量
??? 在環(huán)境的壓力下，人們將注意力轉移到如何利用可再生能源發(fā)電，比如風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電在中國已有較長(cháng)的發(fā)展歷史，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，如何讓龐大的風(fēng)機更加智能、新增裝機降低度電成本、提高可靠性，是風(fēng)電場(chǎng)主關(guān)注的焦點(diǎn)。那么利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、先進(jìn)監測控制策略的“智慧型”風(fēng)機逐漸收到市場(chǎng)青睞。
??? 一個(gè)智慧型風(fēng)機要達到四個(gè)方面。一是大數據前提，一臺風(fēng)機一分鐘可能有十萬(wàn)個(gè)數據檢測信息的反饋，智慧風(fēng)機不是風(fēng)機和中控室的“對話(huà)”，而是風(fēng)機和風(fēng)機之間的“對話(huà)”，每一臺風(fēng)機在運行的過(guò)程中，都可以實(shí)時(shí)地相應風(fēng)場(chǎng)的環(huán)境和形態(tài);二是智能風(fēng)驅軟件，風(fēng)驅軟件可以讓風(fēng)機自動(dòng)調節角度和鼓風(fēng)能力，從而增加風(fēng)機的年發(fā)電量;三是風(fēng)場(chǎng)與電網(wǎng)之間的協(xié)同，實(shí)現數據的互聯(lián)可以幫助電網(wǎng)管理整個(gè)風(fēng)場(chǎng)上網(wǎng)的電量;四是提高整個(gè)風(fēng)場(chǎng)運行的可靠性。
??? 事實(shí)上，我國風(fēng)電場(chǎng)規模日益擴大，風(fēng)機間建立聯(lián)系則顯得很重要。GE在全球的裝機量達到38GW，約有25000臺風(fēng)機，而其每一臺風(fēng)機都有多達幾百個(gè)的傳感器，根據這些傳感器的實(shí)時(shí)數據，風(fēng)機之間就可以實(shí)現相互“對話(huà)”，共享運行的各種參數，避免或減少由于個(gè)別部件偶然失效帶來(lái)的發(fā)電損失。
??? 四、 能源大數據推動(dòng)節能
??? 信息技術(shù)逐漸滲透于能源系統，這將是清潔能源發(fā)展的重大推動(dòng)力。據美國節能經(jīng)濟委員會(huì )(ACEEE)預測，如果家庭用戶(hù)和企業(yè)用戶(hù)都能充分利用現有的信息及通信技術(shù)為電力系統帶來(lái)的改進(jìn)，那么全美可以減少12%~22%的能源消耗，相當于節約了上百億美元。
??? 中國也不甘落后，在2014年政府工作報告中，李克強總理提到“互聯(lián)網(wǎng) +”概念，這加大了對下一代互聯(lián)網(wǎng)與能源融合的支持。
??? 目前，IBM已將數據分析作為其大數據戰略的核心，共投資160億美元進(jìn)行30次數據分析的相關(guān)收購，并在電力產(chǎn)業(yè)提出電網(wǎng)轉型、提高發(fā)電效率及顧客運營(yíng)轉型等倡議，從而支持能源大數據處理。
??? GE則通過(guò)每秒分析上萬(wàn)個(gè)數據點(diǎn)，融合能量?jì)Υ婧拖冗M(jìn)的預測算法，開(kāi)發(fā)出能靈活操控120米長(cháng)葉片的2.5-120型風(fēng)機，將數據傳遞給鄰近的風(fēng)機、服務(wù)技術(shù)人員和顧客，效率與電力輸出分別比現行風(fēng)機提高了25%和15%。
??? 一句話(huà)，科技現在正在引領(lǐng)發(fā)電行業(yè)的變革。每個(gè)企業(yè)都要應對這種挑戰。