活动现场,欧洲科学与艺术院院士、瑞典皇家理工学院及梅拉达伦大学教授严晋跃发表了演讲。
我来自瑞典,不是做电池的,也不是做车的,我只能讲一些宏观领域,这个题目很大,应该是我们每时每刻都在探索的问题,未来能源转型有哪些我们要关注的问题。这里有些是我的研究,更多的是我的观点,在座大家一起去讨论这个问题。电动汽车也好,运输行业的电动化也好,从能源系统角度来说,把这个作为其中的一个组成部分,从整个系统来说,看这个问题怎么看。
这是我们传统的能源系统,如果用电作为案例,今天正好讨论电动化的问题,左边看这是我们的电厂发电如何传输到用户端,这是我们正在用的,但是整个能源系统转型发生了一些变化,在哪些方面,一个是从源头角度,我们增加了可再生能源的介入,可再生能源或许可以预测,但是不能呼风唤雨,这样的话整个系统的特性就需要集成。另一端就是用户端,原来用户就是直接接受,我们需要就接受能源就行了,在这个基础上,用户的角色和传统的能源系统也不一样,这就是一个集成。两者的变化带来了整个能源系统发生了比较大的变化,对未来能源系统要求更高了。
这是我们实际在做的课题了,这是一个大的项目,主要是如何解决可变的可再生能源,和储能和用户端有机的集成在一起,从电动汽车角度,我更愿意作为移动性的储能单元,如何和系统集成,如何在时间尺度上解决这个问题。刚才欧阳院士提到我是Applied Energ主编,我说一下我们从一些关键领域,比如说这些作为一个关键词,在我们的刊上,从2015—2019年的变化,这个变化非常明显,在学术界领域这个非常明显,大家越来越关注,刚才我们提到能源系统就是动力问题,就是要解决动力学特性的问题。 这里就是我的结论,因为只有15分钟,我用了三个关键词,这是第一个integrated,我们越来越Local dependent,第三点就是如何把终端使用者和系统集中在一起,而不是被动的使用者。
刚才提到了,我们如何从能源转型解决动力性特征,如何和储能结合在一起,如何解决用户端的响应。这里列了三个主要的领域,第一部分就是如何在随着可再生能源比例增加的情况下,第一部分就是动力特征,如何在时间尺度上更准确表征资源和用户特征,在了解这个特征基础上才可能进一步做对应的动态上的响应和控制。第二部分就是如何把新技术,包括电动汽车的技术,和整个消费者转为提供者的过程,从原来的技术系统扩展到整个社会系统。第三点就是如何把可再生能源和储能结合在一起。
围绕这三点,我简单介绍一下我们做的工作,第一部分谈到资源的表征或者说是用户的复合表征,加入时间尺度以后,除了本身在地理位置上数据,这些数据量非常大,进入到新的领域,比如信息系统或者物联网系统,现在能源研究越来越进入到其他领域。简单说一下,比如说我们对去年中国5月30号发改委关于取消光伏补贴的问题,争议比较多,我们用了半年时间做了中国344个县级市,这个层面上,在中国的条件下,中国能源和电力价的情况下,到底无补贴的光伏能不能实现,这是一个大的问题了。
结果是这样的,这是在去年8月份发的,结果我们用两个参数,一个是用在用户端的电力价格,也就是说销售价格可以高一点,结论是可以达到100%,1是可平衡,上面是可盈利,下面是亏损的,如果是用在燃煤的标杆电价,大概24%左右可以实现无补贴,有3/4情况是不能达到平衡的,这是一个结论。我举这个例子是说,当你要表征整个资源特征和效益成本,这和整个地理信息系统运行联系在一起,这是一个案例。
同时,我们要表征它的资源,如何把资源更准确的表征,这里涉及到,比如我们拿一个屋顶作为特征,屋顶如何准确表现不同的屋顶,那是在瑞典的一个小区里,如何识别整个屋顶的结构,它的阴影等等一系列的特征,如何准确表征整个时间段的能源量,这里有很多工作需要做。另外就是根据建筑结构了解,作为建筑很多有这样的信息,通过CAD信息反过来倒推建筑作为未来发电的潜力,这是不同的角度可以做很多新的研究。
光伏很多大的电站是在空地上,比如这边是燃煤电站,我们把光伏建在燃煤电站旁边,和它一样,有对应的厂房、屋顶等等一系列资源,这个计算结果我们估算了一下,大概有10GW左右,这个数量相当于中国一年光伏安装量。假如说按照1/10或1/5这个量非常大,还有钢厂和造纸厂等其他企业。另外高速公路沿途的隔音墙也可以用光伏的办法解决,也就是说在不占用更多新的占地面积,用现有的方法可以解决这些问题,而要做这些细致的工作,需要非常详细的地理信息系统,结合能源的信息系统,这只是举一些案例。
第二部分就是如何解决新技术在用户端的使用问题,这是一个案例,这是瑞典哥德堡做的,用我们的建筑体作为供热的载体,红色的是高峰期,蓝色是经过调整以后的调整期,明显看到高峰削下来,把建筑作为热载体,出现高峰的时候不供热了,通过热建筑本身的热容量保持它的温度,整个室内温度还是保持在标准温度1度左右负荷的变化,这种情况下如何准确预测它的热负荷,这就需要一系列新的手段去做。另外,和在座同仁有很大的关系,就是最近我们在做的工作就是人的行为,尤其是现在社会老龄化问题,不同的年龄段出行行为不一样。这是用上海市的数据做的,这是非常初步的结果,上面那张图形反映出不同的出行方式,出行的时间段不一样,下面有几个区,我们按照上海市几个区未来电动汽车增加量会带来整个负荷的变化,希望从整体上看整个能源里变化有多大。
第三部分,这是电和交通连在一起,电和水连在一起,这是我们正在做的一部分工作。数据的传输比能源的传输要容易,以前讨论很多关于全球能源互联网的问题,我有一些不太同意的观点,能源是要连的,但能源不适宜大量的搬家,相连更多的是信息的相连,如何解决不同Sector问题,刚才提到有的是能源本身自己做不了的,需要和整个系统结合。这是欧盟的一个项目,P—TO—X,这就是我们要做出不同的案例,比如瑞典供热负荷比较大,到意大利就完全不一样,这是几个案例,英国、瑞典和丹麦的几个案例,通过解剖麻雀的办法,看能不能找出一些共同的规律。
时间关系,我就举几个简单的例子,刚才我提到整个能源系统未来还是这三个主要特征,我们是integrated,能源是不适合长距离搬家的,如果能不搬家尽量不搬家,最好在Local dependent,当地的基础上做的更好,第三点是用户者,使用者从原来单一的消费者,这需要一些新技术创新的问题,还有区块链的问题,可以解决用户端之间的电力交易问题,未来可能电动汽车也会出现这样的方式。