電力簡訊

新型超薄固體氧化物燃料電池氫耗盡后仍可發(fā)電

據(jù)《中國科學(xué)報》2012年8月2日報道：哈佛大學(xué)材料科學(xué)家通過采用低溫運行和使用納米結(jié)構(gòu)氧化釩作為陽極材料，研發(fā)出一種新型固體氧化物燃料電池（SOFC），既可發(fā)電，也可以存儲電化學(xué)能量，即使氫燃料耗盡仍可持續(xù)運行一段時間。研究人員認(rèn)為，理論上這種氫燃料電池可用于小尺寸便攜式設(shè)備，如無人機(jī)，因為額外提升儲存能量，可以顯著延長設(shè)備的使用時間。

薄膜固體氧化物燃料電池傳統(tǒng)上使用鉑做電極，電池在電化學(xué)反應(yīng)停止之前，只能發(fā)電約15 s。新的固體氧化物燃料電池使用鉑和氧化釩雙層陽極，在沒有燃料的情況下，可以繼續(xù)運行的時間超過14倍（3分30秒，電流密度為0.2 m A／cm2）。研究人員將在2年內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用測試。

綠色能源戰(zhàn)略要以電力為中心

《中外能源》學(xué)術(shù)指導(dǎo)委員會朱成章在2012年第7期撰文指出：能源發(fā)展要以電力為中心似乎是個老問題，我國從1985年開始，經(jīng)“七五”、“八五”、“九五”、“十五”直到2020年，一直堅持“能源發(fā)展以電力為中心，煤炭為基礎(chǔ)”，但在新形勢下，重提“以電力為中心”就具有特殊意義。新形勢下，不僅煤炭清潔利用要求把更多的煤炭轉(zhuǎn)變成電力，而且可再生能源和新能源替代化石能源時，大部分也必須轉(zhuǎn)換成電力，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和應(yīng)對氣候變化也必須以電力為中心。我國自1985年提出能源工業(yè)的發(fā)展要以電力為中心以后，電力工業(yè)有了長足的發(fā)展，電力在全國的覆蓋面大大提高，電氣化程度快速上升。2010年我國電煤占煤炭消費量的比重、電力占一次能源消費量的比重、電能占終端能源消費量的比重，都比1985年提高了1～2倍。在大能源觀的指導(dǎo)下，中國的綠色能源戰(zhàn)略是：節(jié)能；解決煤煙污染，方法是煤炭利用要以電力為中心；發(fā)展天然氣，用天然氣替代發(fā)電以外的用煤，將替代下來的煤炭供發(fā)電用；發(fā)展水電和核電，對中國來說，水電、核電是能源工業(yè)以電力為中心的重要內(nèi)容；開發(fā)新能源，新能源絕大多數(shù)需要轉(zhuǎn)變成電力來使用，所以綠色能源戰(zhàn)略要以電力為中心。我國要實現(xiàn)用低碳、無碳能源替代化石能源的第三次能源大轉(zhuǎn)換，需要做好替代能源的選擇；研究建立非化石能源的電力輔助服務(wù)設(shè)施；建立適應(yīng)我國電力工業(yè)需要的智能電網(wǎng)；加強(qiáng)大規(guī)模儲能設(shè)施的研究開發(fā)；加強(qiáng)用能設(shè)施的研究等各方面的工作。中國在沒有完成兩次能源大轉(zhuǎn)換的落后條件下，要通過第三次能源大轉(zhuǎn)換迎頭趕上。

中國頁巖氣資源量居世界第一

根據(jù)《中廣網(wǎng)》2012年7月20日報道：中國石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院2012年7月19日在京發(fā)布的《2012年國外石油科技發(fā)展報告》顯示，最新公布的全球頁巖氣資源最新評估結(jié)果表明，全球總的頁巖氣技術(shù)可采資源量為187萬億m3，其中中國約占總量的20%，為360 825億m3，排名世界第一。

此次公布的頁巖氣資源最新評估，由美國能源部的統(tǒng)計和分析機(jī)構(gòu)EIA（能源信息署）公布。結(jié)果顯示，全球14個美國以外的地理區(qū)域、48個頁巖氣盆地、70個頁巖氣儲層、32個國家的頁巖氣技術(shù)可采資源量為163萬億m3，加上美國本土的24萬億m3，總量為187萬億m3。其中，資源量排名前5位的國家依次為：中國（約占20%）、美國（約占13%）、阿根廷、墨西哥和南非。

零電壓穿越 突破風(fēng)電并網(wǎng)瓶頸

據(jù)《國際新能源網(wǎng)》2012年7月16日報道：風(fēng)力發(fā)電，因風(fēng)而不穩(wěn)；但風(fēng)電并網(wǎng)，卻要求在不穩(wěn)中尋求穩(wěn)定。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，即便是電網(wǎng)電壓跌至零，風(fēng)電機(jī)組也不能脫網(wǎng)“罷工”，仍需要堅持200 ms不間斷并網(wǎng)。憑借這一完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“零電壓穿越”技術(shù)，日前，國電聯(lián)合動力技術(shù)（保定）有限公司研發(fā)的國內(nèi)單機(jī)功率最大的6 MW海上風(fēng)電機(jī)組正式下線。

低電壓穿越和零電壓穿越是風(fēng)電設(shè)備的核心技術(shù)，也是決定風(fēng)電機(jī)組能否安全并網(wǎng)的關(guān)鍵指標(biāo)。國電聯(lián)合動力技術(shù)（保定）有限公司依托風(fēng)電設(shè)備及控制國家重點實驗室，于2011年4月，率先通過德國GL勞氏船級社的零電壓穿越測試，填補(bǔ)了我國在此領(lǐng)域的技術(shù)空白，并于今年6月1日起執(zhí)行《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》。解決零電壓穿越是低電壓穿越的極限狀態(tài)，其技術(shù)核心是在并網(wǎng)點電壓跌落時，風(fēng)機(jī)能夠保持甚至向電網(wǎng)提供一定的無功功率，支持電網(wǎng)恢復(fù)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主控系統(tǒng)、變頻器和變槳系統(tǒng)均連接設(shè)有UPS電源的相關(guān)裝置。零電壓穿越狀態(tài)啟動后，由UPS電源供電，由變流器的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子控制單元向電網(wǎng)發(fā)送無功補(bǔ)償；在電網(wǎng)電壓返回到正常工作電壓之后，零電壓穿越模式會關(guān)閉，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有功功率增加到設(shè)定值。零電壓技術(shù)的突破，是我國風(fēng)機(jī)設(shè)備低電壓穿越技術(shù)的里程碑式進(jìn)步。

目前在連云港進(jìn)行中試的6 MW海上風(fēng)電機(jī)組，具備零電壓穿越能力，在額定功率時每小時能發(fā)電6 000 k Wh，如果中試成功，可以滿足6 000戶普通家庭1年的用電量，從而在大功率風(fēng)電機(jī)組研制方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。截至5月底，6臺出口到美國的1.5 MW近海風(fēng)機(jī)已經(jīng)成功發(fā)電超過600萬k Wh，未發(fā)生一起脫網(wǎng)事故。

美國太陽能光伏發(fā)電潛力近200 TW

據(jù)《國際新能源網(wǎng)》2012年8月2日報道：美國國家可再生能源實驗室研究發(fā)現(xiàn)，太陽能光伏可以為美國產(chǎn)生龐大的電力，近200 TW。其中偏遠(yuǎn)地區(qū)公共事業(yè)太陽能光伏電站的潛力最大，可實現(xiàn)153 TW，聚光光伏為38 GW，城市光伏發(fā)電項目潛力為1.2 TW，屋頂光伏系統(tǒng)裝機(jī)潛力為664 GW。另外，離岸風(fēng)電系統(tǒng)裝機(jī)潛力為4.2 TW，增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)潛力約4 TW，聚光光伏是僅次于偏遠(yuǎn)地區(qū)公共事業(yè)級光伏系統(tǒng)的太陽能發(fā)電形式，潛力有38 GW。

日本學(xué)者開發(fā)出高效太陽能材料

據(jù)《中日新聞》2012年7月10日報道：京都大學(xué)光電專家野田進(jìn)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，近日成功開發(fā)出新的太陽能材料，可望將發(fā)電效率提高2～3倍。太陽光以紫外線、紅外線等各種光和能的混合形式抵達(dá)地球。當(dāng)前使用的硅系太陽能電池主要接受太陽光中約20%的近紅外線而產(chǎn)生電。專家們用兩種鎵化合物相互重疊做成約2 μm厚的膜，并在膜上有規(guī)則地布置約4μm直徑的微孔，形成一種新材料。實驗發(fā)現(xiàn)，不僅熱能效率良好還可轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)紅外線。由于電子封存于膜中，形成的特殊光可通過微孔增幅而發(fā)出。通過改變膜的成分，發(fā)光的種類會發(fā)生變化，制作能產(chǎn)生近紅外線的材料是可能的。運用這些新材料，可將太陽能電池發(fā)電效率提高40%～70%。該技術(shù)計劃5年后進(jìn)入實用階段。

反思印度大停電 探尋中國電網(wǎng)安全

據(jù)《國際電力網(wǎng)》2012年8月2日報道：反思印度大停電，主要原因是印度電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一的調(diào)度管理機(jī)制，此次事故處理過程中協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)過多，局部事故得不到及時控制，最終發(fā)展成為大面積停電。印度電力與能源部部長辛德在7月30日發(fā)生第一次停電事故后表示，2014年印度電網(wǎng)將全部實現(xiàn)互聯(lián)互濟(jì)，屆時這種停電的情況不會再現(xiàn)。這也意味著在接下來的一年多時間里，印度的五大區(qū)域電網(wǎng)將會全部聯(lián)網(wǎng)，以防止目前孤立的骨干電網(wǎng)。受印度大面積停電事故的警示，7月31日下午，國家電網(wǎng)公司立即召開印度大停電事件專題會議，從本周開始部署安全大檢查。國家電網(wǎng)認(rèn)為，必須加大電網(wǎng)互聯(lián)力度。一旦局部內(nèi)部故障引發(fā)連鎖反應(yīng)，或者區(qū)域電網(wǎng)自身發(fā)電能力大幅減少后，彼此之間相互支援能力不足，發(fā)生大面積停電無法避免。近年來，中國年增發(fā)電量是印度的6倍多，目前除南方電網(wǎng)之外，東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、華中電網(wǎng)和西北電網(wǎng)尚未全部互聯(lián)，因此特高壓被業(yè)界看成是今后中國電網(wǎng)的互聯(lián)方向。盡管國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)在推進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)過程中不斷受到質(zhì)疑，但不可否認(rèn)的是，在過去較長一段時期內(nèi)，我國尚未發(fā)生過大面積停電事故。不管在將來市場化的進(jìn)程中如何改革，電網(wǎng)安全仍然是第一要務(wù)，并已建成南北和東西走向的特高壓電網(wǎng)。國家電網(wǎng)稱，今年夏季依托特高壓電網(wǎng)，國家電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)有效消納了四川和華中水電近50 G k W，保證了電力平穩(wěn)供應(yīng)和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

印度大停電的原因分析

據(jù)《國際電力網(wǎng)》2012年8月2日報道：印度北方電網(wǎng)7月30日凌晨起癱瘓，影響人口超過3億，7月31日13：05北方電網(wǎng)再次癱瘓，緊跟著東部電網(wǎng)和東北部電網(wǎng)也相繼癱瘓，影響人口超過6億。直到8月1日隨著3個電網(wǎng)的陸續(xù)修復(fù)，印度電力系統(tǒng)才恢復(fù)正常。盡管印度的發(fā)電量世界排名第五，僅次于美國、中國、日本和俄羅斯，但是電力發(fā)展一直落后，直到2011年還有2.89億人沒有用上電。

在印度幾個較大的邦，尤其是南部地區(qū)，用電高峰時段電力供需缺口超過12%，很多農(nóng)村社區(qū)仍未通電。印度原計劃到2012年底的5年里，增加發(fā)電量約7 800萬kW，但目前僅實現(xiàn)了64%。這次停電給印度本已危機(jī)四伏的電力行業(yè)又添新愁。

一方面，印度政府向農(nóng)民提供大量電力補(bǔ)貼，另一方面政治領(lǐng)導(dǎo)人又不愿提高居民電價，這使得印度國家電力部門累計虧損達(dá)數(shù)十億美元。而煤和天然氣等燃料短缺，迫使發(fā)電廠以遠(yuǎn)低于產(chǎn)能的水平運轉(zhuǎn)。核電項目因環(huán)?？棺h和設(shè)備銷售商對印度事故責(zé)任法規(guī)的顧慮已陷入停滯。長期面臨電力供應(yīng)嚴(yán)重不足，總量缺額10%以上，電網(wǎng)建設(shè)多年滯后，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，是印度本次大停電的深層次原因。另外，印度國家電網(wǎng)公司掌握中央輸電基礎(chǔ)，配電由各個邦電力局和私營供電公司運行，缺乏統(tǒng)一的調(diào)度管理機(jī)制，各個邦不執(zhí)行調(diào)度控制命令，越限從大電網(wǎng)受電，造成電網(wǎng)超負(fù)荷運行，最終拖垮整個電網(wǎng)。除此之外，印度電網(wǎng)五大分區(qū)，僅北部和東北部電網(wǎng)同步相連，計劃到2014年才初步形成全國聯(lián)網(wǎng)。而且，印度電網(wǎng)從設(shè)計上較多地采用背靠背直流周邊聯(lián)網(wǎng)的方式，跨地區(qū)功率交換有限，類似于日本南北之間的弱聯(lián)系。一旦一個邦電網(wǎng)內(nèi)部局部故障，分區(qū)電網(wǎng)自身發(fā)電能力大幅減少，功率嚴(yán)重失衡，分區(qū)之間得不到強(qiáng)有力緊急支援，資源共享程度必然大打折扣。

我國能源消費變化分析及對能源發(fā)展戰(zhàn)略的啟示

《中外能源》學(xué)術(shù)指導(dǎo)委員會張杭在2012年第7期撰文指出：縱觀我國10余年的能源消費變化情況顯示出：總量上升過快，2000～2010年間我國能源消費年均增長率達(dá)11.58%，而同期世界均值僅為2.81%；能源消費彈性系數(shù)過高、能源強(qiáng)度大，2010年達(dá)到0.77 t（標(biāo)油）／千美元，明顯高于世界和OECD國家均值，亦高于不少發(fā)展中國家。能源消費構(gòu)成也未得到明顯改善，煤炭所占份額高、消費增長快；石油消費量和進(jìn)口量增長較快，但占能源消費總量的份額卻下降；新能源所占份額較低。中國必須改變經(jīng)濟(jì)和能源發(fā)展方式，調(diào)整結(jié)構(gòu)，大幅降低能源強(qiáng)度，進(jìn)而降低能源消費增速，但近10年發(fā)展的回顧提醒我們，其落實存在一定難度。經(jīng)濟(jì)增速過快、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)失調(diào)是能源消費增長過快的主要原因，適中的經(jīng)濟(jì)增長率是保障能源消費彈性系數(shù)較低、節(jié)能指標(biāo)得以落實的前提條件。煤炭的高效清潔利用是中國的必然選擇，同時，對非化石能源的發(fā)展要有客觀的估計，政府或其他方面的補(bǔ)貼應(yīng)主要用于科研、用于由實驗室向大規(guī)模應(yīng)用之間過渡性的工業(yè)化試驗，拔苗助長將適得其反。在能源戰(zhàn)略上應(yīng)強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排、總量控制，結(jié)構(gòu)優(yōu)化、多元互補(bǔ)，均衡發(fā)展、因地制宜。把節(jié)約能源、降低能源強(qiáng)度作為國策放在能源戰(zhàn)略的首位，逐步增大石油，特別是天然氣、一次電力和新能源的比例，降低煤炭在能源構(gòu)成中的份額。要走因地制宜、多元化互補(bǔ)發(fā)展之路，多側(cè)面、多方式、多途徑地實現(xiàn)能源供應(yīng)和消費的廣義多元化。

微電網(wǎng)成清潔能源新寵

據(jù)《國際電力網(wǎng)》2012年8月2日報道：圣麗塔監(jiān)獄微電網(wǎng)比傳統(tǒng)電網(wǎng)更加清潔、可靠。監(jiān)獄關(guān)押了4 000名犯人，新近安裝了分布式發(fā)電系統(tǒng)，將監(jiān)獄內(nèi)燃料電池、太陽能電池板、風(fēng)力機(jī)組、柴油發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電力匯入微電網(wǎng)，成為獨立運行大型集中式電站。當(dāng)暴風(fēng)雨毀壞常規(guī)電網(wǎng)時，該系統(tǒng)保持電力供應(yīng)，每年可以為監(jiān)獄節(jié)省約10萬美元。

Encorp公司負(fù)責(zé)安裝該系統(tǒng)的管理軟件和設(shè)備。微電網(wǎng)提供了使用太陽能和風(fēng)能的新途徑。這些能源時有時無，電力公司通常很難采用，但是通過將其與電池和其他能源整合，就能增加常規(guī)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，緩解電力公司的高峰壓力。微電網(wǎng)比應(yīng)急備份系統(tǒng)和獨立的太陽能電池板更進(jìn)了一步，它通過特殊的軟件和電力電子技術(shù)，整合各種能源和貯能設(shè)備，即使是在陰天或規(guī)定限制使用柴油機(jī)時，也能提供24 h不間斷電力。在圣麗塔監(jiān)獄系統(tǒng)中，Encorp在每種電力來源處都安裝了組網(wǎng)控制器，包括數(shù)千塊電池組以及監(jiān)獄連入微電網(wǎng)之處。整合柴油機(jī)、太陽能電池等途徑生產(chǎn)的電力還需要特定設(shè)備來調(diào)整頻率和電壓。Encorp開發(fā)的算法可使系統(tǒng)充分利用各種能源。監(jiān)獄的微電網(wǎng)接入了常規(guī)電網(wǎng)，當(dāng)電力公司的電力需求激增時，微電網(wǎng)就可向其出售多余電力。有時，微電網(wǎng)系統(tǒng)可臨時減少監(jiān)獄電力消耗的空調(diào)和照明，以增加向常規(guī)電網(wǎng)銷售的多余電力。微電網(wǎng)的首批用戶是那些短時停電都能造成巨大影響的企業(yè)和機(jī)構(gòu)，如監(jiān)獄、醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心、軍事基地等，以及沒有接入常規(guī)電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)。在加利福尼亞等地，電力成本很高，對使用備用發(fā)電機(jī)的規(guī)定也很嚴(yán)格，因此使用微電網(wǎng)就更有經(jīng)濟(jì)意義。而且，當(dāng)可再生能源和大規(guī)模電池成本下降，先進(jìn)控制手段和電力電子技術(shù)提高了微電網(wǎng)效率時，微電網(wǎng)將很快在更多地區(qū)推廣。

世界核電發(fā)展對我國的啟示

據(jù)《中國能源網(wǎng)》2012年8月3日報道：核電產(chǎn)業(yè)的組織模式分別為：以美國為代表的“小業(yè)主型”；以法國為代表的“大業(yè)主型”；以日本為代表的“供應(yīng)商”；以韓國為代表的“一體化”；以俄羅斯為代表的以業(yè)主為核心的合作型模式。核電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新模式分別為：獨立自主創(chuàng)新型；引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新型；進(jìn)口型。我國核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了起步階段（20世紀(jì)70年代初—1993年）；適度發(fā)展階段（1994年—2005年）；積極快速發(fā)展階段（2006年至今）。在后福島時代，核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展重心向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，第四代核電技術(shù)已列入研發(fā)計劃。目前我國核電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展存在區(qū)域發(fā)展不平衡、核電公司競爭力弱、核電技術(shù)發(fā)展模式模糊等問題。從世界核電發(fā)展歷程和發(fā)展模式的分析可以得到以下啟示：第一，技術(shù)創(chuàng)新是第一生產(chǎn)力；第二，核安全是核電產(chǎn)業(yè)的生命線；第三，完整的產(chǎn)業(yè)鏈與一體化的組織模式是加速器；第四，國家核電產(chǎn)業(yè)政策明確穩(wěn)定有利于長遠(yuǎn)發(fā)展。