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北京大学先进电池技术研究所执行所长邓楠
第五届中国（无锡）国际新能源大会暨展览会10月24日—26日在江苏无锡太湖国际博览中心召开，本届大会以“新能源：交流 共识 行动”为主题，探索全球新能源产业发展，寻找中国新能源产业出路等。以下为专题论坛“2013国际新能源产业技术发展论坛”内容直播。
北京大学先进电池技术研究所执行所长邓楠先生表示，可再生能源的特点决定了这种能源要大规模的应用必须依赖于智能电网和储能技术的发展，而我国在智能电网领域已经取得了发展。
以下是邓楠先生的发言：
谢谢各位嘉宾。我今天介绍的是“储能及智能微电网简介”。毕竟这次论坛主要是谈光伏产业，我希望从战略的高度跟大家分享一下我们的考虑。
在我正式演讲之前，介绍一下我们北京大学工学院，北京大学工学院是2005年成立，本身是一个年轻的学院，所以北京大学给我们非常大的发展空间。作为我们工作来讲，除了要有先进的研究成果以外，还必须有产业化的成果，所以我今天很多演讲也是基于多年做产业化工作的经验。
我今天讲的大概是三个部分：1、储能对建设坚强智能电网的重要性。2、国际典型智能微电网和储能系统设计案例。3、电池储能的技术发展思路。
首先我们认为未来20年将是全球智能电网建设的非常重要时期。为什么这么说？我们先看一下现有的电网结构，现在的电网结构是电场发电，经过升压传输降压到达用户侧。但现在我们谈引入新能源，大家知道有一个非常重要的问题，任何新能源，尤其可再生能源对于电网都是有严重污染的，尤其对于风力发电。现在这种电网结构对于可再生能源的利用限制是非常大的，这是第一个特点。第二个特点电能的传输是单独流向的，任何节点断掉，用户侧都是无法用电的。而且现在发电很大的能量损失是在传输过程中，实际上能源利用效率也是比较低的。
所以现在国际上提出来的思路是发展智能电网。什么是智能电网？它有几个特点。第一，任何节点线路都是多条的，用户侧不仅可以下载电力，还可以上传电力，这是一个非常大的特点。第二，很多发电单元更靠近用户侧，这样可以实现电网的自愈。可以简单的理解成生物体是由若干个自愈的细胞组成的，这比传统的电网更加自然。按照美国电力研究院的研究，智能电网实施以后对终端能耗节省60％以上。
尤其是这次7月份听到发改委、能源局推出来大力发展分布式发电，我们觉得是非常鼓舞人心的，而且我们也认为，无论从商业模式上，产业发展上，包括技术路线上这也是一个非常好的决定。所以这样一个智能电网会是一个非常好的实现可再生能源的自由接入。现在在很多电子变换技术，还有新能源的这些技术，未来电网的技术发展空间是非常巨大的。
刚才谈到智能电网的一些优势，现在我们谈谈它的技术支撑是什么。未来智能电网一定是多种能源体接入的，风能、太阳能、生物能、汽轮机、柴油机等等。那这么多能源的接入电网，由于电压特性和输出特性来讲，直接上网是有问题的，这里面就需要融合。我们认为有两大技术支撑是非常重要的对于智能电网在技术层面的支撑是非常重要的，一个是储能技术，一个是电子的变换技术。所以我们认为储能是有助于平衡各方利益，有效调控电力资源，是可再生能源应用的重要前提和实现电网湖东化管理的有效手段。
举个例子，这是一个风力发电的输出特性图，三条曲线，蓝色曲线波动很厉害，这是风力发电机的输出，我们可以看到它的特性是非常非常不稳定，这样的能源打入电网的时候，我们试想一下，如果现在风力发电比例还比较低，比如1-2％，那对电网的波动影响不是很大，但是当未来要大力发展可再生能源利用这些能源发展的时候，我们要把可再生能源比提高到10％、20％，可以想想这对电网的影响有多大。这里面的影响有几方面，一方面是冲击对电网的影响，第二就是频率影响，可能会有大量的杂散频率，这对负载端是非常可怕的，不仅仅是效率低的问题，甚至会损坏变电器。现在储能技术是可以提供一定的解决方法。
举个例子，这条黄色曲线是储能系统设计的，跟风力发电相匹配的一套方式，它产生了与风力发电相互平衡，相互抵消的一条输出特性。这两个叠加以后可以看到红色的基本上是比较稳定了，至少在很短的时间内相对是稳定的，这样就使得风力发电可以更好的荣辱电网，这是一个解决方案，这也是谈到为什么储能的作用这么重要。
即使我们现在不谈新能源，不谈可再生能源，储能仍然是很重要的。做电网管理和电网运营的单位都清楚一个非常重要的问题，就是峰谷差的问题，我们举几个实际的例子。
首先以北京为例，2005年北京最大用电符合是1058万千瓦，2006年是1081万千瓦，2007年是1190万千瓦，2008恩年是1256万千瓦，2009年是1424万千瓦，这些数字背后就是每年有上百亿的投资扩网，但还不能满足需要。
以上海为例，2008年上海最高用电负荷持续小时数只有104.5小时，2010年上海电网峰谷差达到1020万千瓦。预计到2015年峰谷差可达1600万千瓦。假如峰谷差用储能来解决，那实际上每千瓦可能省掉的钱会是上万的。我们即使不谈可再生能源和智能电网，储能技术对未来电网也是更经济，更安全，更稳定，效率更高的一种技术方案。
设想一下未来智能电网建设，我们相信未来的职能电网一定在物理层方面有一个储能网络的支撑。
日本提出来的概念是家用的储能系统+控制+太阳能+风力发电。实际上在每个家庭内部配备5-10千瓦小的单元，利用太阳能或者风力发电，用户既可以卖电也可以用电，不够的时候还可以用市电来补电。
丰田公司已经不把自己定义成是汽车的公司了，丰田公司将电动汽车接入电网实现新能源电力网络。
美国提出来的社区级储能系统，和日本的概念类似，应用功能也类似，但是区别是它的储能单元是放在户外的，它是几个家庭功用的储能单元。这有一个什么样的好处呢？这样的储能单元，以后可以由专业的管理公司或者专业的电网公司去操纵或者去管理，提供什么样的作用呢？当这个片区有峰谷差的时候，可以统一调动。所以它有一个运行管理的功能，作为家庭来讲也不需要自己投资储能单元，这也是另外一种商业运行的技术模式。
再介绍一下日本三洋加西绿色能源工业园智能微电网应用。首先是一个办公大楼加一些厂房和园区。在大楼的楼顶和侧面铺的是1兆瓦太阳能系统，它可以供应楼宇90％的用电。另外在底部有一个储能技术。
风场储能电站，这是美国A123公司在南加州做的，为750兆瓦风场做的储能配套系统，它的功率是8兆瓦，容量是32兆瓦时，它的作用就是做斜率控制、消减捕获，响应储备、电压支撑、频率响应。
城市与城市之间的骨干网储能电站，由三个城市共用一套储能系统，这个储能是100兆瓦和200兆瓦时的，作用是辅助服务、电网调节和风力发电的波形再造。
电池储能的技术发展思路。首先我们想说电池储能技术的发展一定是跨越众多基础和应用技术学科的，它由若干个技术体系来组成，电池材料技术、电芯制造技术、电池pack设计技术、电池平衡控制技术、电池温度管理技术、大规模电池继承技术等等。从我们来讲，从基础研究角度我们还有大量需要要做的工作。
为什么这么说呢，刚才谈到这么多需求，这么多设想都基于好的储能平台，但现在电力是否能解决这些问题，我们只能说现在看到了一些曙光，但并没有解决这些问题。大家知道锂电池的成本是非常高的，如何用在储能体系下？这是第一个问题。第二，寿命的问题，虽然先进的锂离子电池有更长的循环使用寿命，但它是否能达到电站的寿命预期。第三，安全性的问题，这么大的能量体，比电动汽车还要大几十倍，甚至放在城市里面，放在用电量最高的集中区域，它的风险怎么去控制，安全技术问题等等这些都是需要花力气去解决的。我们讲在技术角度还有很多艰巨的任务。
我们认为现在锂电池的产业是有问题的，为什么这么说？现在锂电池也在走一条和很多行业相类似的发展模式，就是大批量的建设，不断地扩大产能，但是忽略了基础研究，忽略了先进的电池制造工艺技术的积累，这些企业为了追求量大，把质量和成本做得非常低，这是电池行业一个非常大的担忧。
包括在国家层面上也不应该鼓励产业往成本低的角度去做，这是我们跟国家引导政策方向稍微有点不同的观点。因为现在还有很多技术问题需要解决，需要靠更高的利润和价格空间让我们这么去做。
我们认为储能技术发展一定要跟电动汽车行业紧密配合，两者不是要分开的。所以我们也提了一个思想，就是电动汽车电池与储能电池实现阶梯利用。在电动汽车淘汰下来的电池，我们可以把它做成对功率要求比较高的场合应用，对于循环到更长次数，比如五千次以上的电池放到更大的系统作为储能或者其他方面进行应用，我们这样实行阶梯利用。这样我们建立的体系，不是依托成本低来做，而是依托靠使用的成本，包括未来整合一些金融的力量，类似融资租赁的方式推动整个产业的发展，这是我们提出来的一个想法。
从技术角度而言，我们需要解决很多问题，包括电动汽车的换电技术，包括电池模块和储能模块以后怎么兼容去设计，包括结构的设计，电器接口，通信协议的标准等等，还有更长使用寿命的电池。以后电池租赁的运营模式也可以研究。
正是因为这样的设想，我们也是按照这样去做的研究，包括从最小的电池模块的设计，我们尽量兼顾以后电动汽车的应用，同时要跟储能的体系是一致的，这样由最小的，比如说1-2.5个千瓦时系统组成5-25恩的机柜，然后通过组装做到几百千瓦时，然后并联实现兆瓦时。
从锂电池这个行业来谈，现在目前国内很多公司比较急功近利。大家都知道中国是锂离子电池最大的产销国，但锂离子电池的技术是三流的。中国的电池是每100万颗就会爆炸1颗。第二个问题如果我们用这样的方式去做锂电池产业，这是非常糟糕的。因为电动汽车要进入家庭，储能电池要做到功率非常大，用这样的方式去做，只会在我们身边安置非常多的危险品。这是整个行业发展一个重要的问题。
前两天北京大学的师兄回到国内给我们讲了一个小小的讲座，他提到在美国最好的技术不是在高校，不是在研究机构，而是在企业。高校的技术是非常低的，这和我们中国的情况不太一样，我们中国有大量的产业也投资了大量机构，但从企业界到方方面面都没有重视起来。
最后希望有很多优秀的企业家能够把你们的企业做成美国这样非常雄心壮志，非常先进的这些企业，超过我们的研究单位的企业，谢谢大家。
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