文|趕碳號(hào)
真話有時(shí)往往并不動(dòng)聽(tīng)。
但不管怎樣，兼聽(tīng)則明，哪怕再激進(jìn)的觀點(diǎn)，只要有可取之處，只要對(duì)我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展有所裨益，都不妨多看看。
在不久前舉行的第七屆中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)論壇上，中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)綜合系統(tǒng)專(zhuān)委會(huì)主任許洪華語(yǔ)驚四座?？偨Y(jié)下來(lái)，有三條：
一、光伏+儲(chǔ)能并不是最佳的具備經(jīng)濟(jì)性的解決方案；
二、建議取消強(qiáng)配儲(chǔ)能，同時(shí)取消棄風(fēng)、棄光率不得超過(guò)5%的硬性規(guī)定；
三、卡諾電池，是一種遠(yuǎn)比抽水蓄能還要便宜的儲(chǔ)能方式。
01、許洪華算了一筆能源大賬
許洪華認(rèn)為：“光伏+儲(chǔ)能并不是最佳的具備經(jīng)濟(jì)性的解決方案。雖然技術(shù)上都可行，但經(jīng)濟(jì)性上差異巨大。一旦路線選擇錯(cuò)誤，將造成極大的浪費(fèi)，并且可能讓中國(guó)喪失未來(lái)發(fā)展機(jī)遇?！?/p>
許洪華指出：“煤電在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間還是保證能源安全的壓艙石，煤電機(jī)組存量資產(chǎn)約4萬(wàn)億，新能源增長(zhǎng)及技術(shù)進(jìn)步還需要時(shí)間?！?/p>
之所以產(chǎn)生上述觀點(diǎn)，許洪華給出如理由：
一是我國(guó)能源中短期以煤炭為主不會(huì)改變，到2030年累計(jì)新增消費(fèi)約為350億噸煤，能源消費(fèi)中占比約為45%，2060年累計(jì)新增消費(fèi)約950億噸，中短期內(nèi)煤炭還無(wú)法替代；
二是我國(guó)油氣供應(yīng)安全形勢(shì)依然嚴(yán)峻，對(duì)外依存度分別達(dá)到73%和45%，煤制油氣起到了油氣應(yīng)急保障的作用；
三是可再生能源大規(guī)模發(fā)展和并網(wǎng)消納、技術(shù)進(jìn)步，依然需要時(shí)間。
針對(duì)我國(guó)儲(chǔ)能的發(fā)展方向，許洪華的觀點(diǎn)更為大膽。
他說(shuō)，在新能源消納方面，如果上述煤電資產(chǎn)棄而不用，將會(huì)造成巨大的浪費(fèi)，而現(xiàn)有的光伏+電化學(xué)儲(chǔ)能的方式，不是最佳的具備經(jīng)濟(jì)性的解決方案。這主要是因?yàn)?，電化學(xué)儲(chǔ)能所需鋰礦資源，存在嚴(yán)重的瓶頸限制。
新能源的消納與并網(wǎng)已經(jīng)成為制約我國(guó)新能源裝機(jī)的重要因素，因此才有強(qiáng)配儲(chǔ)能的硬性規(guī)定出臺(tái)。
基于現(xiàn)有煤電資產(chǎn)，許洪華幫我國(guó)未來(lái)風(fēng)電和光伏裝機(jī)的增長(zhǎng)空間，算了一筆大賬：
一、對(duì)現(xiàn)有煤電機(jī)組進(jìn)行靈活性改造，可以實(shí)現(xiàn)30%到100%的功率調(diào)節(jié)。這部分增大的系統(tǒng)靈活性能，大約可以支撐風(fēng)電光伏新增裝機(jī)12億千瓦（1200GW）以上；
二、如果采取煤電+儲(chǔ)熱技術(shù)方案，則可以實(shí)現(xiàn)100%的調(diào)節(jié)能力，能夠支持風(fēng)光新增裝機(jī)30億千瓦（3000GW）以上；
三、如果將煤電機(jī)組全部改造為可再生能源代替煤炭的卡諾電池，其功率調(diào)節(jié)能力可以在-100%到100%之間，能支持風(fēng)光新增裝機(jī)高達(dá)60億千瓦（6000GW）以上?！?/p>
以上這些，無(wú)論是電化學(xué)儲(chǔ)能，還是抽水蓄能，可能都無(wú)法做到。而卡諾電池的儲(chǔ)能成本，比抽水蓄能還要便宜一半。
許洪華建議，不僅要取消強(qiáng)配儲(chǔ)能，他甚至認(rèn)為，棄風(fēng)率、棄光率要控制在5%以下的硬性規(guī)定可以取消。因?yàn)?，光伏發(fā)電隨著各項(xiàng)綜合成本下降，已經(jīng)變得足夠便宜，有的地方度電成本也就一毛錢(qián)，即使棄掉一半，度電成本才不過(guò)兩毛錢(qián)。
02、許洪華其人
看到許洪華關(guān)于煤炭油氣的觀點(diǎn)，不了解情況的人或許會(huì)認(rèn)為其在為傳統(tǒng)化石能源代言。其實(shí)恰恰相關(guān)，許洪華是我國(guó)新能源領(lǐng)域的代表性專(zhuān)家之一。
在過(guò)去三十多年里，一直活躍在可再生能源領(lǐng)域，成績(jī)卓著。在某度上，許專(zhuān)家的簡(jiǎn)歷還停留在其在中科院工作時(shí)的狀態(tài)。
許洪華1988年畢業(yè)于天津大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化系，之后進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院電工研究所專(zhuān)門(mén)從事可再生能源發(fā)電系統(tǒng)及其關(guān)鍵設(shè)備研究，擔(dān)任過(guò)國(guó)家能源專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì)委員、中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、國(guó)家“十一五”863重點(diǎn)項(xiàng)目“MW級(jí)并網(wǎng)光伏電站系統(tǒng)”總體專(zhuān)家組組長(zhǎng)、國(guó)家“十五”863能源領(lǐng)域后續(xù)能源主題專(zhuān)家、中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)副主任委員、全國(guó)風(fēng)力機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)副主任委員、中國(guó)農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會(huì)小型電源專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任等職。
許洪華負(fù)責(zé)完成國(guó)家課題10余項(xiàng)、可再生能源領(lǐng)域咨詢(xún)報(bào)告數(shù)十篇。負(fù)責(zé)完成科技部“十五”后續(xù)能源技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究課題；參與科技部和發(fā)改委太陽(yáng)能技術(shù)和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)“十一五”及中長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃制定。
但是，他不光是個(gè)理論家，更是一個(gè)實(shí)干派。
他還負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)完成了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最大的1MW深圳園博園太陽(yáng)并網(wǎng)光伏電站和國(guó)內(nèi)最大的義烏小商品城三期1.3MW太陽(yáng)并網(wǎng)光伏電站；
負(fù)責(zé)完成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)和建筑結(jié)合的50kWp并網(wǎng)光伏電站；
負(fù)責(zé)完成國(guó)家體育館100kW并網(wǎng)光伏電站系統(tǒng)；
負(fù)責(zé)完成我國(guó)第1座100kW西藏荒漠集中高壓并網(wǎng)光伏電站；
在國(guó)內(nèi)率先研制完成150kWp太陽(yáng)光伏電站高壓并網(wǎng)控制逆變器，完成三種光伏跟蹤系統(tǒng)；
負(fù)責(zé)完成上百座獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)/光、風(fēng)/柴、光伏、風(fēng)電系統(tǒng)的交鑰匙工程，等等。
對(duì)于新能源和化石能源的態(tài)度，一個(gè)鮮明的佐證就是，當(dāng)他在這次論壇上當(dāng)眾被問(wèn)及，何為新能源發(fā)展的阻力時(shí)，他脫口而出——是傳統(tǒng)能源。
這就是個(gè)性直率的許洪華。
03、冷門(mén)卻有很大未來(lái)的卡諾電池
卡諾電池原理；來(lái)源：德國(guó)航空航天中心（DLR）
最氫儲(chǔ)對(duì)許洪華提到的卡諾電池，充滿(mǎn)了深深的好奇。先做個(gè)科普。
卡諾電池是一種將電能存在儲(chǔ)熱裝置的儲(chǔ)能技術(shù)。此系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)成熱存在熱儲(chǔ)能裝置中，在需要用電時(shí)，儲(chǔ)存的熱能可經(jīng)由轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能。
此名稱(chēng)中的“卡諾”是來(lái)自熱力學(xué)卡諾定理，其解釋了熱能轉(zhuǎn)成機(jī)械能的最大效率。而“電池”代表此技術(shù)是用來(lái)存放電能。
據(jù)德國(guó)宇航中心（DLR）丁文進(jìn)研究員介紹，“卡諾”電池是一種低成本、不受地域限制（相對(duì)于目前常見(jiàn)的抽水蓄能）、且能夠儲(chǔ)存GWh電量的儲(chǔ)能技術(shù)。
此概念在約100年前的專(zhuān)利中出現(xiàn)過(guò)，但并沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。直到近幾年因?yàn)樵偕茉词褂玫脑黾?，才受到更多關(guān)注。德國(guó)航空太空中心以及斯圖加特大學(xué)在2014年開(kāi)始研究將電能存在高溫?zé)醿?chǔ)能裝置的概念。在2018年的漢諾瓦工業(yè)博覽會(huì)，卡諾電池這個(gè)概念第一次被正式使用。然而，卡諾電池的概念包含了其它已經(jīng)發(fā)展多年的技術(shù)，例如：熱泵儲(chǔ)能和液態(tài)空氣儲(chǔ)能。
卡諾電池可分成三個(gè)部分：電轉(zhuǎn)熱、熱儲(chǔ)存、以及熱轉(zhuǎn)電。
電轉(zhuǎn)熱有許多方法。例如：電阻加熱、熱泵、或是其它熱力學(xué)或熱化學(xué)反應(yīng)。
熱儲(chǔ)能的技術(shù)會(huì)依據(jù)溫度和應(yīng)用而有所不同。常見(jiàn)的儲(chǔ)存材料有：熱水、熔鹽、巖石、液態(tài)空氣等。
熱轉(zhuǎn)電可以透過(guò)：熱機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)等。
今年全國(guó)兩會(huì)期間，包括劉漢元在內(nèi)的多位來(lái)自新能源領(lǐng)域的代表、委員建議，我國(guó)新能源發(fā)展，要多學(xué)習(xí)借鑒電網(wǎng)設(shè)施相對(duì)老舊、但新能源消納卻非常成功的德國(guó)的經(jīng)驗(yàn)。
事實(shí)上，德國(guó)在三年前就著手對(duì)該國(guó)的煤電進(jìn)行調(diào)整，即便遭遇到能源危機(jī)，這項(xiàng)工作也沒(méi)有停止。
卡諾電池實(shí)驗(yàn)室；來(lái)源：德國(guó)航空航天中心（DLR）
2020年1月16日，德國(guó)政府明確表示將在2030-2040年中后期關(guān)閉德國(guó)所有燃煤電廠。當(dāng)時(shí)，德國(guó)三分之一以上的電力來(lái)自燃煤發(fā)電。為不顛覆火力發(fā)電行業(yè)的技術(shù)，可以保留目前火電站大部分設(shè)備和資產(chǎn)，還不會(huì)給國(guó)家和能源公司造成大量人員短時(shí)間失業(yè)的社會(huì)問(wèn)題，德國(guó)宇航中心（DLR）提出了“卡諾”電池技術(shù)。
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、儲(chǔ)能領(lǐng)域國(guó)際知名專(zhuān)家、斯坦福大學(xué)的羅伯特·拉夫林（Robert Laughlin）教授認(rèn)為，電力-熱能-電力存儲(chǔ)系統(tǒng)（稱(chēng)為卡諾電池）將成為在碳中和能源系統(tǒng)中存儲(chǔ)大量能量的關(guān)鍵技術(shù)。
去年底，德國(guó)航空航天中心(DLR)領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)成功建造并測(cè)試了以硝酸鹽為儲(chǔ)存介質(zhì)的卡諾電池。目前，熔鹽卡諾電池的儲(chǔ)電設(shè)備成本約在300元每千瓦時(shí)，儲(chǔ)電效率高達(dá)70%，熱電聯(lián)供儲(chǔ)能效率在95%以上，而且未來(lái)還有較大降本空間。另外，熔鹽卡諾電池的儲(chǔ)能充放次數(shù)超過(guò)10000次，使用年限高達(dá)30-50年。
因?yàn)榈聡?guó)的帶動(dòng)，全球范圍內(nèi)已經(jīng)漸漸掀起一股卡諾電池?zé)帷?/p>
最近，捷克技術(shù)大學(xué)節(jié)能建筑大學(xué)中心與熱泵馬赫公司合作，成功完成了通過(guò)卡諾電池中石塵中儲(chǔ)存的熱量來(lái)儲(chǔ)存電力的概念的測(cè)試。
另外，智利也在考慮將30座燃煤電廠改裝成“卡諾”電池，并開(kāi)始與德國(guó)展開(kāi)合作。智利決定，所有燃煤電廠將在2040年之前停止運(yùn)營(yíng)。
“我們的想法是用熔鹽池取代化石燃料鍋爐，”智利德國(guó)國(guó)際合作機(jī)構(gòu)（GIZ）可再生能源和能源效率項(xiàng)目顧問(wèn)羅德里戈·巴斯克斯說(shuō)。鹽在高達(dá)565°C的溫度下熔化，然后用于產(chǎn)生蒸汽，移動(dòng)渦輪機(jī)并產(chǎn)生能量。
“卡諾”電池基本概念的非常簡(jiǎn)化的示意圖
根據(jù)德國(guó)國(guó)際合作機(jī)構(gòu)（GIZ）和德國(guó)航空航天局（German Aerospace Agency）去年向智利政府提交的一份報(bào)告，該報(bào)告模擬了智利安裝的真實(shí)工廠的改造，重新改造的熱電廠的發(fā)電成本將在每兆瓦時(shí)（MWh）80美元至100美元之間。盡管這超過(guò)了傳統(tǒng)燃煤電廠（成本在每兆瓦時(shí)63美元至76美元之間）和燃?xì)怆姀S（每兆瓦時(shí)65美元至91美元）的發(fā)電量，但開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試仍然是可行的。最氫儲(chǔ)用美元對(duì)人民幣匯率做了個(gè)簡(jiǎn)單測(cè)算，相當(dāng)于智利的煤電上網(wǎng)電價(jià)每度電在0.43-0.52元之間，而采用煤電改造后的卡諾電池儲(chǔ)能相當(dāng)于0.55-0.69元之間。
后記
去年11月，中電聯(lián)發(fā)布了對(duì)我國(guó)新能源配儲(chǔ)能的調(diào)研報(bào)告。
截至2021年底，全國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到4266萬(wàn)千瓦，其中新型儲(chǔ)能裝機(jī)626.8萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)56.4%；新型儲(chǔ)能中90%為電化學(xué)儲(chǔ)能。
另外，截至2021年底，電源側(cè)、用戶(hù)側(cè)、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能裝機(jī)占比分別為49.7%、27.4%和22.9%，電源側(cè)儲(chǔ)能接近裝機(jī)的一半。
隨后，報(bào)告指出新能源配儲(chǔ)能存在的嚴(yán)重問(wèn)題：
主要是新能源配儲(chǔ)能利用率低。
電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目平均等效利用系數(shù)為12.2%，新能源配儲(chǔ)系數(shù)僅為6.1%。新能源配儲(chǔ)至多棄電期間一天一充一放運(yùn)行，個(gè)別項(xiàng)目存在僅部分儲(chǔ)能單元被調(diào)用、甚至基本不調(diào)用的情況。
另外，在高成本壓力下，部分項(xiàng)目選擇了性能較差、投資成本較低的儲(chǔ)能產(chǎn)品，增加了安全隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年1～8月，全國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目非計(jì)劃停機(jī)達(dá)到329次。電化學(xué)儲(chǔ)能的安全標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范有待進(jìn)一步提升。
最氫儲(chǔ)欣喜地看到，國(guó)家能源局有關(guān)部門(mén)已經(jīng)關(guān)注到相關(guān)問(wèn)題。
上個(gè)月，由國(guó)家能源局牽頭的《新能源基地跨省區(qū)送電配置新型儲(chǔ)能規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》（征求意見(jiàn)稿）發(fā)布，要求新能源基地送電配置新型儲(chǔ)能的容量應(yīng)該以需求為導(dǎo)向，充分考慮通道送電曲線及輸電電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)力約束，通過(guò)多方案比選優(yōu)化配置方案。