能源需求快速增長，環(huán)境壓力日益緊迫，怎么解決這一難題?在近日召開的“中美綠色創(chuàng)新合作交流會”上，清潔發(fā)電技術(shù)成為討論最激烈的話題之一。清潔發(fā)電技術(shù)的未來會是怎樣?當前發(fā)展形勢如何?無所不能(caixinenergy)帶您概覽其貌。

“天然氣時代的到來，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(yīng)用是中國及全球電力市場所面對的現(xiàn)狀，急需創(chuàng)新技術(shù)來應(yīng)對這一改變。”在近日召開的“中美綠色創(chuàng)新合作交流會”會議上，技術(shù)創(chuàng)想備受與會專家及企業(yè)的關(guān)注。

作為今天的參與會議的企業(yè)之一，通用電氣(GE)公司高級副總裁兼大中華區(qū)總裁段小纓表示：“作為全球最大的油氣開采、運輸和發(fā)電設(shè)備綜合企業(yè)，GE公司希望與政府和國內(nèi)外企業(yè)共同打造一個公開、透明、市場互道的能源生態(tài)系統(tǒng)。”為實現(xiàn)這個目標，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：“通過與政府和企業(yè)合作，將促進投資、競爭和新技術(shù)應(yīng)用，以應(yīng)對能效、排放和霧霾等長期困擾產(chǎn)業(yè)和社會的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，為中國能源的未來共同打造可持續(xù)發(fā)展之路。”

目前整個中國的電力產(chǎn)業(yè)正在進行一場重大的變革。傳統(tǒng)電力公司不再占據(jù)霸主地位，各類企業(yè)和投資者紛紛進入這個潛力無窮的市場，而消費者必將受益，并且在發(fā)電、用電中都扮演更主動、自主的角色。

據(jù)《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(xù)的發(fā)電、日益廉價的蓄電、智能化用電。它們相互滲透，每個趨勢都存在無限商機。

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(qū)來說，推動分布式發(fā)電和清潔發(fā)電，可以促進能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和治理空氣污染。但這實現(xiàn)起來并不簡單。

從能源的綜合利用效率來看，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(guī)能源譬如火力發(fā)電廠綜合利用效率僅有40%。

冷熱電三聯(lián)供的天然氣分布式能源系統(tǒng)通常包括三個環(huán)節(jié)：首先由燃氣輪機作為主要驅(qū)動，燃氣溫度在1000攝氏度左右，提供外輸電能;其次通過吸收式制冷機，在300-500攝氏度的中文余熱環(huán)節(jié)下供冷;最后通過吸收式熱泵等提供100-200攝氏度的低溫余熱，向用戶供熱。

這其中，燃氣輪機是天然氣分布式能源的核心驅(qū)動環(huán)節(jié)。

2012年，GE與華電集團合作，成立了華電集團通用輕型燃機設(shè)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(shè)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。此次下線的LM6000PF燃氣輪機發(fā)電機組是世界上最先進的5萬千瓦等級發(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)電的一個因素。目前制約天然氣分布式發(fā)電的一個重要因素是尚無明確政策措施扶持。正如南車玉柴總經(jīng)理楊戰(zhàn)明此前在接受采訪是表示：“對于天然氣發(fā)電，更重要的是政策導(dǎo)向，怎么去導(dǎo)向，最后怎么去落地，不落地的說得再多也不能抵消其不實施的事實。所以，不管分布式能源的春天即將來臨還是黎明前即將到拂曉，沒有政策落地的支撐，只能淪為一句空言。”

二、微電網(wǎng)——可以實現(xiàn)電力自給自足

分散而斷續(xù)的發(fā)電是電力產(chǎn)業(yè)的變化的一個重要方向，并存在無窮商機。傳統(tǒng)模式下，電力企業(yè)既發(fā)電也用電，其主要任務(wù)是滿足高峰時段的用電需求，這種高成本最終將由納稅人承擔，技術(shù)的創(chuàng)新會將電網(wǎng)變得更加復(fù)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、太陽能電池、燃油發(fā)電機等分布式能源的小型電力系統(tǒng)，該系統(tǒng)一般包括分布式能源、儲能、負載、變配電、控制系統(tǒng)等組成部分?，F(xiàn)在，越來越多的私人機構(gòu)和企業(yè)也開始自己運行自己的電力系統(tǒng)，把發(fā)電、蓄電和高效供電結(jié)合起來。

微電網(wǎng)可以應(yīng)用在難以接入傳統(tǒng)電網(wǎng)、需要部分或者全部自主供電的偏遠地區(qū)，例如海島、礦區(qū)、極地等等。

此外，在能夠接入傳統(tǒng)電網(wǎng)的地區(qū)，人們也可以為家庭、社區(qū)或者單位搭建包含小型太陽能或者風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的微電網(wǎng)，部分或者全部實現(xiàn)電力自給自足，從而節(jié)約電費、減少排放。

不過，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，會影響微電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

三、智慧風(fēng)機——用大數(shù)據(jù)增加發(fā)電量

在環(huán)境的壓力下，人們將注意力轉(zhuǎn)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)電在中國已有較長的發(fā)展歷史，隨著技術(shù)的進步，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)電場主關(guān)注的焦點。那么利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、先進監(jiān)測控制策略的“智慧型”風(fēng)機逐漸收到市場青睞。

一個智慧型風(fēng)機要達到四個方面。一是大數(shù)據(jù)前提，一臺風(fēng)機一分鐘可能有十萬個數(shù)據(jù)檢測信息的反饋，智慧風(fēng)機不是風(fēng)機和中控室的“對話”，而是風(fēng)機和風(fēng)機之間的“對話”，每一臺風(fēng)機在運行的過程中，都可以實時地相應(yīng)風(fēng)場的環(huán)境和形態(tài);二是智能風(fēng)驅(qū)軟件，風(fēng)驅(qū)軟件可以讓風(fēng)機自動調(diào)節(jié)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)場與電網(wǎng)之間的協(xié)同，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)可以幫助電網(wǎng)管理整個風(fēng)場上網(wǎng)的電量;四是提高整個風(fēng)場運行的可靠性。

事實上，我國風(fēng)電場規(guī)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)機都有多達幾百個的傳感器，根據(jù)這些傳感器的實時數(shù)據(jù)，風(fēng)機之間就可以實現(xiàn)相互“對話”，共享運行的各種參數(shù)，避免或減少由于個別部件偶然失效帶來的發(fā)電損失。

四、能源大數(shù)據(jù)推動節(jié)能

信息技術(shù)逐漸滲透于能源系統(tǒng)，這將是清潔能源發(fā)展的重大推動力。據(jù)美國節(jié)能經(jīng)濟委員會(ACEEE)預(yù)測，如果家庭用戶和企業(yè)用戶都能充分利用現(xiàn)有的信息及通信技術(shù)為電力系統(tǒng)帶來的改進，那么全美可以減少12%~22%的能源消耗，相當于節(jié)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(shù)據(jù)分析作為其大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的核心，共投資160億美元進行30次數(shù)據(jù)分析的相關(guān)收購，并在電力產(chǎn)業(yè)提出電網(wǎng)轉(zhuǎn)型、提高發(fā)電效率及顧客運營轉(zhuǎn)型等倡議，從而支持能源大數(shù)據(jù)處理。

GE則通過每秒分析上萬個數(shù)據(jù)點，融合能量儲存和先進的預(yù)測算法，開發(fā)出能靈活操控120米長葉片的2.5-120型風(fēng)機，將數(shù)據(jù)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(xiàn)行風(fēng)機提高了25%和15%。

一句話，科技現(xiàn)在正在引領(lǐng)發(fā)電行業(yè)的變革。每個企業(yè)都要應(yīng)對這種挑戰(zhàn)。