北京大學先進電池技術研究所執行所長鄧楠

　　第五屆中國（無錫）國際新能源大會暨展覽會10月24日—26日在江蘇無錫太湖國際博覽中心召開，本屆大會以“新能源：交流 共識 行動”為主題，探索全球新能源產業發展，尋找中國新能源產業出路等。以下為專題論壇“2013國際新能源產業技術發展論壇”內容直播。

　　北京大學先進電池技術研究所執行所長鄧楠先生表示，可再生能源的特點決定了這種能源要大規模的應用必須依賴于智能電網和儲能技術的發展，而我國在智能電網領域已經取得了發展。

　　以下是鄧楠先生的發言：

　　謝謝各位嘉賓。我今天介紹的是“儲能及智能微電網簡介”。畢竟這次論壇主要是談光伏產業，我希望從戰略的高度跟大家分享一下我們的考慮。

　　在我正式演講之前，介紹一下我們北京大學工學院，北京大學工學院是2005年成立，本身是一個年輕的學院，所以北京大學給我們非常大的發展空間。作為我們工作來講，除了要有先進的研究成果以外，還必須有產業化的成果，所以我今天很多演講也是基于多年做產業化工作的經驗。

　　我今天講的大概是三個部分：1、儲能對建設堅強智能電網的重要性。2、國際典型智能微電網和儲能系統設計案例。3、電池儲能的技術發展思路。

　　首先我們認為未來20年將是全球智能電網建設的非常重要時期。為什么這么說？我們先看一下現有的電網結構，現在的電網結構是電場發電，經過升壓傳輸降壓到達用戶側。但現在我們談引入新能源，大家知道有一個非常重要的問題，任何新能源，尤其可再生能源對于電網都是有嚴重污染的，尤其對于風力發電。現在這種電網結構對于可再生能源的利用限制是非常大的，這是第一個特點。第二個特點電能的傳輸是單獨流向的，任何節點斷掉，用戶側都是無法用電的。而且現在發電很大的能量損失是在傳輸過程中，實際上能源利用效率也是比較低的。

　　所以現在國際上提出來的思路是發展智能電網。什么是智能電網？它有幾個特點。第一，任何節點線路都是多條的，用戶側不僅可以下載電力，還可以上傳電力，這是一個非常大的特點。第二，很多發電單元更靠近用戶側，這樣可以實現電網的自愈?？梢院唵蔚睦斫獬缮矬w是由若干個自愈的細胞組成的，這比傳統的電網更加自然。按照美國電力研究院的研究，智能電網實施以后對終端能耗節省60％以上。

　　尤其是這次7月份聽到發改委、能源局推出來大力發展分布式發電，我們覺得是非常鼓舞人心的，而且我們也認為，無論從商業模式上，產業發展上，包括技術路線上這也是一個非常好的決定。所以這樣一個智能電網會是一個非常好的實現可再生能源的自由接入。現在在很多電子變換技術，還有新能源的這些技術，未來電網的技術發展空間是非常巨大的。

　　剛才談到智能電網的一些優勢，現在我們談談它的技術支撐是什么。未來智能電網一定是多種能源體接入的，風能、太陽能、生物能、汽輪機、柴油機等等。那這么多能源的接入電網，由于電壓特性和輸出特性來講，直接上網是有問題的，這里面就需要融合。我們認為有兩大技術支撐是非常重要的對于智能電網在技術層面的支撐是非常重要的，一個是儲能技術，一個是電子的變換技術。所以我們認為儲能是有助于平衡各方利益，有效調控電力資源，是可再生能源應用的重要前提和實現電網湖東化管理的有效手段。

　　舉個例子，這是一個風力發電的輸出特性圖，三條曲線，藍色曲線波動很厲害，這是風力發電機的輸出，我們可以看到它的特性是非常非常不穩定，這樣的能源打入電網的時候，我們試想一下，如果現在風力發電比例還比較低，比如1-2％，那對電網的波動影響不是很大，但是當未來要大力發展可再生能源利用這些能源發展的時候，我們要把可再生能源比提高到10％、20％，可以想想這對電網的影響有多大。這里面的影響有幾方面，一方面是沖擊對電網的影響，第二就是頻率影響，可能會有大量的雜散頻率，這對負載端是非?？膳碌?，不僅僅是效率低的問題，甚至會損壞變電器。現在儲能技術是可以提供一定的解決方法。

　　舉個例子，這條黃色曲線是儲能系統設計的，跟風力發電相匹配的一套方式，它產生了與風力發電相互平衡，相互抵消的一條輸出特性。這兩個疊加以后可以看到紅色的基本上是比較穩定了，至少在很短的時間內相對是穩定的，這樣就使得風力發電可以更好的榮辱電網，這是一個解決方案，這也是談到為什么儲能的作用這么重要。

　　即使我們現在不談新能源，不談可再生能源，儲能仍然是很重要的。做電網管理和電網運營的單位都清楚一個非常重要的問題，就是峰谷差的問題，我們舉幾個實際的例子。

　　首先以北京為例，2005年北京最大用電符合是1058萬千瓦，2006年是1081萬千瓦，2007年是1190萬千瓦，2008恩年是1256萬千瓦，2009年是1424萬千瓦，這些數字背后就是每年有上百億的投資擴網，但還不能滿足需要。

　　以上海為例，2008年上海最高用電負荷持續小時數只有104.5小時，2010年上海電網峰谷差達到1020萬千瓦。預計到2015年峰谷差可達1600萬千瓦。假如峰谷差用儲能來解決，那實際上每千瓦可能省掉的錢會是上萬的。我們即使不談可再生能源和智能電網，儲能技術對未來電網也是更經濟，更安全，更穩定，效率更高的一種技術方案。

　　設想一下未來智能電網建設，我們相信未來的職能電網一定在物理層方面有一個儲能網絡的支撐。

　　日本提出來的概念是家用的儲能系統+控制+太陽能+風力發電。實際上在每個家庭內部配備5-10千瓦小的單元，利用太陽能或者風力發電，用戶既可以賣電也可以用電，不夠的時候還可以用市電來補電。

　　豐田公司已經不把自己定義成是汽車的公司了，豐田公司將電動汽車接入電網實現新能源電力網絡。

　　美國提出來的社區級儲能系統，和日本的概念類似，應用功能也類似，但是區別是它的儲能單元是放在戶外的，它是幾個家庭功用的儲能單元。這有一個什么樣的好處呢？這樣的儲能單元，以后可以由專業的管理公司或者專業的電網公司去操縱或者去管理，提供什么樣的作用呢？當這個片區有峰谷差的時候，可以統一調動。所以它有一個運行管理的功能，作為家庭來講也不需要自己投資儲能單元，這也是另外一種商業運行的技術模式。

　　再介紹一下日本三洋加西綠色能源工業園智能微電網應用。首先是一個辦公大樓加一些廠房和園區。在大樓的樓頂和側面鋪的是1兆瓦太陽能系統，它可以供應樓宇90％的用電。另外在底部有一個儲能技術。

　　風場儲能電站，這是美國A123公司在南加州做的，為750兆瓦風場做的儲能配套系統，它的功率是8兆瓦，容量是32兆瓦時，它的作用就是做斜率控制、消減捕獲，響應儲備、電壓支撐、頻率響應。

　　城市與城市之間的骨干網儲能電站，由三個城市共用一套儲能系統，這個儲能是100兆瓦和200兆瓦時的，作用是輔助服務、電網調節和風力發電的波形再造。

　　電池儲能的技術發展思路。首先我們想說電池儲能技術的發展一定是跨越眾多基礎和應用技術學科的，它由若干個技術體系來組成，電池材料技術、電芯制造技術、電池pack設計技術、電池平衡控制技術、電池溫度管理技術、大規模電池繼承技術等等。從我們來講，從基礎研究角度我們還有大量需要要做的工作。

　　為什么這么說呢，剛才談到這么多需求，這么多設想都基于好的儲能平臺，但現在電力是否能解決這些問題，我們只能說現在看到了一些曙光，但并沒有解決這些問題。大家知道鋰電池的成本是非常高的，如何用在儲能體系下？這是第一個問題。第二，壽命的問題，雖然先進的鋰離子電池有更長的循環使用壽命，但它是否能達到電站的壽命預期。第三，安全性的問題，這么大的能量體，比電動汽車還要大幾十倍，甚至放在城市里面，放在用電量最高的集中區域，它的風險怎么去控制，安全技術問題等等這些都是需要花力氣去解決的。我們講在技術角度還有很多艱巨的任務。

　　我們認為現在鋰電池的產業是有問題的，為什么這么說？現在鋰電池也在走一條和很多行業相類似的發展模式，就是大批量的建設，不斷地擴大產能，但是忽略了基礎研究，忽略了先進的電池制造工藝技術的積累，這些企業為了追求量大，把質量和成本做得非常低，這是電池行業一個非常大的擔憂。

　　包括在國家層面上也不應該鼓勵產業往成本低的角度去做，這是我們跟國家引導政策方向稍微有點不同的觀點。因為現在還有很多技術問題需要解決，需要靠更高的利潤和價格空間讓我們這么去做。

　　我們認為儲能技術發展一定要跟電動汽車行業緊密配合，兩者不是要分開的。所以我們也提了一個思想，就是電動汽車電池與儲能電池實現階梯利用。在電動汽車淘汰下來的電池，我們可以把它做成對功率要求比較高的場合應用，對于循環到更長次數，比如五千次以上的電池放到更大的系統作為儲能或者其他方面進行應用，我們這樣實行階梯利用。這樣我們建立的體系，不是依托成本低來做，而是依托靠使用的成本，包括未來整合一些金融的力量，類似融資租賃的方式推動整個產業的發展，這是我們提出來的一個想法。

　　從技術角度而言，我們需要解決很多問題，包括電動汽車的換電技術，包括電池模塊和儲能模塊以后怎么兼容去設計，包括結構的設計，電器接口，通信協議的標準等等，還有更長使用壽命的電池。以后電池租賃的運營模式也可以研究。

　　正是因為這樣的設想，我們也是按照這樣去做的研究，包括從最小的電池模塊的設計，我們盡量兼顧以后電動汽車的應用，同時要跟儲能的體系是一致的，這樣由最小的，比如說1-2.5個千瓦時系統組成5-25恩的機柜，然后通過組裝做到幾百千瓦時，然后并聯實現兆瓦時。

　　從鋰電池這個行業來談，現在目前國內很多公司比較急功近利。大家都知道中國是鋰離子電池最大的產銷國，但鋰離子電池的技術是三流的。中國的電池是每100萬顆就會爆炸1顆。第二個問題如果我們用這樣的方式去做鋰電池產業，這是非常糟糕的。因為電動汽車要進入家庭，儲能電池要做到功率非常大，用這樣的方式去做，只會在我們身邊安置非常多的危險品。這是整個行業發展一個重要的問題。

　　前兩天北京大學的師兄回到國內給我們講了一個小小的講座，他提到在美國最好的技術不是在高校，不是在研究機構，而是在企業。高校的技術是非常低的，這和我們中國的情況不太一樣，我們中國有大量的產業也投資了大量機構，但從企業界到方方面面都沒有重視起來。

　　最后希望有很多優秀的企業家能夠把你們的企業做成美國這樣非常雄心壯志，非常先進的這些企業，超過我們的研究單位的企業，謝謝大家。