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北京低碳院胡金岷:“光储氢充”城市智慧能源解决方案

北极星氢能网 来源:北极星电力网    2020/6/12 1:12:15 我要投稿

北极星氢能网讯:我今天会提到的主要的是低碳院的两个研究方向氢能和分布式能源,能源发展的方向是数据化和低碳化,能源再往后发展需要加强数据化,低碳化,综合能源管理是实现能源数据化与低碳化的方式之一。

——国家能源集团北京低碳清洁能源研究院 技术商务中心总监 胡金岷

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在全球数字化、智能化进程以及能源变革新时代发展背景下,能源企业从生产型向服务型转型发展已经成为全球性趋势。能源行业市场化体制机制改革同时也在不断深入推进,北极星电力网于6月11日-12日,在上海举办“第二届综合能源服务产业创新与电力物联网建设发展大会”,北极星电力网、北极星电力APP对会议进行全程直播。

国家能源集团北京低碳清洁能源研究院 技术商务中心总监 胡金岷在大会做《“光储氢充”城市智慧能源解决方案》主题演讲,以下为发言实录:

大家好,我在低碳院负责商务推广,今天本来技术人员要分享,既然我来了,技术的就说的少一点,多说一点钱的问题。

国家能源集团是在2018年由两家大型的央企合并而成的,合并以后成为一个资产1.8万亿的大型能源企业,我们是为中国供能最大的企业,在中国总体能源提供量中占12.5%,1/8的能源是来自我们集团的。

值得一提的是,整个集团的战略转型是从一个大型能源企业变成一个世界一流的清洁能源企业。这时候我们院的作用就体现出来,我们需要提供更多清洁能源方面的技术。我们院2009年在北京成立。成立以后主要聚焦于六大领域的研发,2016年在美国硅谷成立了分院,2017年收购了德国的一家薄膜太阳能公司。

我今天会提到的主要的是低碳院六个研发方向中的两个:氢能和分布式能源。我先讲一下理论基础,既然能源发展的方向是数据化和低碳化。如果我们画这一张图,横轴是低碳,纵轴是数据,我们正走在大概是这个阶段。再往下我们就需要更多的数据化,更多的低碳化推动着前进,综合能源管理是其中的一部分。

我们认为整个的能源的操作系统应该有点类似于计算机的Windows操作系统。所有的信息操作,所有软件都在一个统一的平台上面去交互,能源也应该是这样。能源现在有没有一个统一的操作系统。如果是没有的话,那么在交互的时候,在我们做能源互联网的时候,这个效率就会非常低。因为它没有统一的规范。

在能源互联网方面国家当然是支持的,我比较关心的是这个数字,9400亿美金的市场。中国也做了一些项目,前几个演讲嘉宾也提到了其中一些项目,可能大家的统计口径不太一样,但是大数差不太多,55个能源互联网的项目,23个多互补的项目。但是我们做了这些项目以后再反思一下我们获得了什么呢?我们获得的只是在实施层面争取的一些工程经验。

所以我们在这个反思的过程中就在想,能源行业在规划做项目的时候都在一个独立的系统,没有把很多的层次的设计都联系在一起,在系统设计规范建筑标准和机制底下并没有实现互动。好几位嘉宾都提到了,比如说能源流,信息流,价值流的统一协调优化,但是我们真正能够把它联系起来吗?如果能够联系起来,理论依据是什么?最后我们还是要把它归在化学、物理基础上去探讨,才能够真正的解决电网、气网、规划、土建设施建筑的所有的统一和协调。

所以,我们院就提出了一个叫“四网四流”的理论,这个主要是低碳院的研发团队和陈清泉院士一起提出的。我今天听了很多同仁的讲座,以及刚才钱总提到了“三流”,我们加了一个流,一个物质流。比如说媒,气,油,实际上还是要融合起来考虑这个问题的。打个比方我在上海用煤和在宁夏用煤肯定不是一样的煤,中间会消耗能源。然后四网,就是能源网、信息网、交通网、人文网,这些东西和我们的生活是不是能够融合起来,当然这个题目很大,是不是能做成我们不知道,但是我们在尝试。

所有的这些理论驱动我们做这个光储氢充示范园,希望把我们的理论在里面验证一下,是不是真的能够实现。这个理论基础说到热力学了,有两个名词,如果不是学化学的人,这两个字不一定知道—熵和㶲。在我们的理论基础里面提到的,是信息流用于能源流耦合计算的时候,可以实现到熵的最小化。然后能源流和物质流的耦合去实现的,是㶲的最大化。熵的最小化和㶲的最大化,是不一定能同时实现的。从热力学的角度来说,就是我们怎么建一个模型,在这样一个图里面找到系统的最优点。

所有的这些,刚才说的这些理论基础,我们希望把它用在能源互联网里面。这个能源互联网里面,我们考虑的会有一套物质,会有煤炭,会有天然气,会有氢气,会有后边的材料,所有的这些物质里面,氢气我们认为是站在最中间的。氢气是一个中间环节,可以把能源和物质连在一起的一个中间环节。当然电能也可以,但是电能本身是一个能源,不是一个物质。氢气占据了能源和物质的两个属性,所以氢气作为一个清洁的二次能源和电力稍微有一点区别。如果我们能够在一个非常大的系统里面,有一个优化的方式,也许能够把能源系统构建得更加的有效,更加低碳化。

那我们做了什么呢?国家能源集团从15年开始推进氢能在中国的产业化发展。低碳院牵头做了一些工作,国家能源集团的角度来说,我们的投入是氢能制造,储运和加注,后面的燃料电池汽车和应用从国家能源集团的角度来说并不是我们的主业。氢能制造就分很多不同的制造方式。

目前低碳院参与了五个加氢站,其中一个是国家能源集团投资的,就是如皋站。如皋站是中国首座符合国际标准的双模式加氢站,任何一辆符合国际标准的氢能汽车都可以在这里加氢。其他的站也许可以加,但是从理论上是有安全隐患和风险的。因为我们是一个研究机构,所以做了很多机理的研究,做过程模拟,从基础的角度来说还是比较扎实的。

另外一个比较有意思的产品,是薄膜太阳能电池,这是一个很有争议的产品。很突出的特色是薄膜很薄。薄膜可以做到曲面,可以做成柔性,可以有颜色的选择,这一点非常重要。也就是薄膜太阳能光伏可以做成任何你能够想象出来的颜色,可以做成任何你想象出来的图案,这个是激光打印出来的薄膜太阳能光伏。所以我们薄膜的应用场景和晶硅的板子是不一样的,它更适合和建筑结合在一起,我们在分布式里面能够和建筑结合在一起,然后和建筑网、人文网联合在一起的。这个楼是在瑞士巴塞尔做的,这个楼是海南陵水的一个商场,这个楼是广东惠州的小镇。我们已经有了很多个案例,从各个的角度来说,这是我们集团和我们院在推动的一个比较重要的技术。

另外一个,如果做储能的同仁会比较了解,液流电池,它适合大规模的储能,不要求太多的能量密度的场景。我们做的液流电池主要的关键技术就是小型化,所以造成总成本可以下降33%。如果大家了解储能的话,投资成本降到2300块钱,甚至1500块钱左右的时候,这时候和锂电的初始投资差不多了,但是由于液流电池寿命长的多的多,所以度电成本只有锂电成本的几分之一。

再一个是我上午听到国网上海综合能源服务公司张总提到的,我特意加了一张片子,高温相变储热材料,这个高温可达到1200度,导热快,是铜导热1.5到5倍,是储热镁砖的60倍。我们认为这个材料做出来以后可以大规模使用,大规模的用在储热的角度和电耦合起来,和氢耦合起来,和火电厂耦合起来。

另外一个技术叫做能源操作系统。刚才说的所有东西,我们希望做一个像电脑系统一样的能力操作系统,用一样的标准化格式做这样一个能源系统化,目前我们还在验证阶段。

下面我们验证到什么地方呢?我们在自己的院子里做了一个纳网系统,把所有的东西都集成起来,我们有自己光伏的楼,有光伏的板,集中起来做了一个园区的示范。操作平台,所有的界面把氢气储存、电力和氢气的转换、氢气的加注、储能电站、光伏板、充电桩,所有的都连起来,我们再验证刚才说的理论和所有的系统。还有我们做的组件,国家能源集团在北京的园区,低碳院是其中的一部分。我们做所有的系统在实时的计算验证,看它的经济性,还有用电的分析。

最后总结一下,我们希望整合的是四个流,能源流,物质流,信息流,价值流,把热力学理论融入到这个设计的方法里面,我们觉得能解决跨体系跨行业的优化问题,最终的目标是为用户提供经济可靠低碳的能源系统。谢谢大家!

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