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『高端说』专访中科院电工研究所研究员许洪华

日期:2022-11-08    来源:国际能源网

能源资讯中心

2022
11/08
20:56
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关键词: 高端说 风电电控系统 风电设备 风电变流器

一整面墙的书柜,摆满了各种新能源相关的书籍,充满了学者的书卷气息。书柜对面的墙上,则是挂着几幅风电、光伏项目照片,草原上的风电机组和楼宇之间的光伏组件相互辉映,成为办公室里一道亮丽的风景。

黑色西装,白色衬衫,金丝框眼镜后面的眸子里闪着智慧的光芒,这就是许洪华研究员。浓眉毛,鼻梁高挺,薄薄的嘴唇,看起来十分健谈,很亲和。

01

创造不可能

从1988年毕业进入中国科学院电工研究所之后,许洪华就一直从事可再生能源相关的工作,三十四年的悠悠岁月,许洪华将自己最美好的青春都献给了中国的可再生能源事业。在风电领域,他主导研发了600千瓦、750千瓦以及兆瓦级的电控系统。在推进中国风电电控系统国产化和降低风电系统成本方面,许洪华和他领导的团队功不可没。

中国科学院电工研究所研究员

中国可再生能源学会综合系统专委会主任 许洪华  

接受【国际能源网】采访

不仅如此,他还亲自参与“中国光明工程”、西藏“送电到乡”、“金太阳工程”的规划和方案设计以及具体的工程建设。当藏区这片纯净璀璨的星空下亮起一盏盏明亮的灯光的时候,当生活在那里的朋友们围着灯光欢呼和舞蹈的时候,许洪华的内心荡起阵阵暖流……

他说,那是彼此之间的一种成就!

在二十世纪八九十年代,我国大型风电产业发展的初期,一切设备都依赖于外国进口。彼时,初出茅庐的许洪华率先想打破这一点,想做国产化的大型风电机组电控系统。当德国风电机组设计公司的朋友听到许洪华的想法时,当即泼了他冷水,他说:“中国人是做不出风机电控系统的!因为风电机组整机设计是国外做的,国内只是买的生产许可,有些控制参数你们不知道。另外风电机组主控、变流器、变桨距、监控彼此之间的通信接口及协议都是我们做的,你们不可能做得出来。”

实际上,许洪华很早就考虑过这个问题。当时他率领团队,亲自到外国考察、长期在我国装的国外机组的风电场了解风电机组的性能,以实现相应的功能为目的,对风电机组的整套电控系统进行了研发。许洪华告诉【国际能源网】:“当时风电使用的电控设备,无论是变流器,还是主控制器、变桨距控制,在国外都是不同的公司在研发制造,但我们必须全部由一家公司来制造,因为我们无法知晓其他设备厂商的接口通信协议。”

经过无数次的实验,在2000年和2005年在我国首次实现600、750kW失速型风电机组电控系统国产化的基础上,于2006年,许洪华带领团队,终于率先做出了中国自主知识产权的兆瓦级变速变桨距风电大功率电控系统。从最开始只可以实现对国外电控系统的整体替换,到通过技术迭代改进后,也能主控、变流器、变桨距等分模块单独替代,并且实现针对不同厂商机组,都可以完美替代。

这种大功率风电机组电控系统的国产化,加速了风电系统成本的降低。许洪华告诉【国际能源网】:“在我们没有研发出自己的电控系统之后,1.5兆瓦双馈变流器价格从125万一台降到40多万一台,现在已经降到不到20万一台。”

许洪华感叹道:“我们成为国内外唯一一家可以提供大型风电机组电控系统整体解决方案的机构,这其中要感谢一些朋友,一些同事,让我觉得我们一起做得事是很有意义的。”

02

光伏点亮藏区未来

如果说风电电控系统的国产化是许洪华在推动风电技术进步过程中最值得骄傲的一件事,那么解决无电地区的电力供应则是他在光伏领域收获的最真挚的一份感动。

西藏光明工程

我国西藏地区因为地理环境等原因,有些地区在早些年间是没有电力供应的。每当夜晚降临,藏民们只能点着酥油灯,借助酥油灯微弱的光芒操持家务。许洪华说:“我印象极为深刻的是,1999年,在西藏拉萨市达孜县拉木乡完全小学,当光伏系统安装好,晚上的电灯突然亮起的时候,那些孩子们自发地一下子涌出来,围着灯光载歌载舞,我看着孩子们脸上洋溢的笑容,特别感动。仿佛灯光一下照进了我的心中,未来无限光明!后来我们参与了‘中国光明工程西藏先导项目’、阿里‘光明工程’,‘送电到乡’等项目,为西藏上百个村建设了光伏及风/光互补系统,为上万个家庭提供了户用光伏和风光互补系统。”

2001年,当时国家主管能源的领导在西藏那曲调研时,参观了许洪华团队建设的光伏项目。当看到整齐、清洁的光伏电站时,领导大为震惊,他感叹道:“光伏并不像我们之前想象的那么贵,最主要的是光伏还真能解决边远地区的缺电问题。”

正是通过这次视察,让国家能源主管部门对推进“送电到乡”更加充满信心,也直接推动了“送电到乡”的快速实施。

当时,藏民们热泪盈眶地捧着酥油茶和洁白的哈达送给许洪华和他的团队的时候,仍然不忘用有些蹩脚的汉语说:“感谢你们!感谢共产党!还是共产党好!”

03

一场“双赢”的赌局

风电和光伏领域技术创新和突破的经历,让许洪华对我国的可再生能源发展,有着非同一般的见解,他最大胆的预测——未来五年,中国的光伏年新增装机会超过1亿千瓦!

提出这个预测的时候是2017年,他与可再生能源领域的几位专家学者打赌,2022年中国光伏年新增装机将超过1亿千瓦。当时大部分专家认为这个想法有些激进,认为年新增装机突破1亿千瓦不可能实现。

当【国际能源网】问起这个赌局是否有胜算的时候,许洪华坦言:“只要光伏的技术发展符合行业发展的大势,我反而觉得这是一场‘双赢’的结局。因为前两年光伏装机确实离1亿千瓦比较远,今年离1亿千瓦新增装机的数量更近了。”

“光伏、风电要在能源结构里起主导作用,就需要颠覆现有的能源结构。当前,大家对光伏发展的大前景是非常看好的。但是,目前公众、其他能源从业者,对于光伏的发展还存在一些认识障碍,特别是化石能源领域,需要一定的时间去转变这种认知和预想。”

许洪华告诉【国际能源网】,中国曾经连续多年新增火电机组超过1亿千瓦,如果这些火电都用光伏、风电替代,随着光伏、风电的发电成本不断降低,未来每年装几亿千瓦的风电、光伏,完全能实现。

04

多能互补亟待国产化技术突破

多年来深耕电力综合能源领域,对能源电力当前的痛点和难点,许洪华了如指掌。他认为,推进多能互补的新型电力系统,实则是构建以可再生能源为主体的新型能源系统,在这个过程中,最重要的是技术领域的创新。

许洪华指出:“无论是单独的光电系统,还是单独的风电系统所应用的设计软件,依然是使用国外的产品。无论是区域多能互补系统,还是大规模多能互补的外送能源基地,甚至是仅仅一座建筑内的用能体系,在设计软件方面,中国依然很缺乏。”

抽水蓄能可为电力调节起重要作用

此外,针对多能互补的差异性发展,许洪华认为当前还有不少工作要做。他告诉【国际能源网】:“对于源网荷一体的多能互补冷热电联供系统,不同地区都有不同的要求。尤其是南、北方的差异会比较大,全国各地地理条件不同,冷热程度不同,用能需求也不相同,所以需要因地制宜地做一些研究和技术研发,也需要国家及各省市从宏观层面做一些大的规划,尤其是做好技术发展的路线图。要科学量化制定我国能源转型路径及发展路线图,需要编制我们自己的相应的能源规划及设计应用软件,针对能源系统及各种不同能源技术的发展、性能指标的变化以及以经济性指标的变化建模计算,结合国内不同区域、不同应用模式,进行优化迭代,然后提出一个可以量化标准的东西。需要用我国自主化的软件系统去量化地做规划和路线图能源。”

许洪华表示:“构建未来新型能源体系,需要我们根据中国的资源情况、负荷状况、未来不同技术的发展,以及这些技术在能源系统里的不同定位来寻求出一个转型路径。在能源变革时期,需要政府主管部门提出一些原则性的要求,顺应技术的发展趋势。‘先立后破’是按照规律办事,为了实现能源转型的共同目标,鼓励示范项目,最后在实践中检验成果,谁行谁上,而不是提前规定选择某一种技术路线,这样做是非常有必要的。”

许洪华还强调:“要梳理现在的一些政策规定和技术要求是不是符合现阶段我国能源转型的要求,更为重要的是要构建支撑行业可持续发展的创新体系,虽然我国在可再生能源领域的技术创新数量与日俱增,但是针对全行业的公共研发测试平台依然不健全。在光伏领域,依然没有真正意义上的国家实验室。我们国家在光伏领域从0到1的技术创新能力依然缺乏,但从1到N的创新突破能力却非常强。这一点,对于光伏行业的发展是不利的,因为要想不被外国技术‘卡脖子’,一定要从基础到产业链建立全体系创新发展机制,我也非常希望下一代光伏电池技术是中国人提出来的。”

05

储能不是“万能药”

我国能源电力系统是碳排放的大户,能源电力系统何时实现碳中和,关系着我国2060年“碳中和”目标的实现。在回答【国际能源网】有关这一话题时,许洪华认为,最迟到2050年,我国电力系统应该可以实现“碳中和”。不仅如此,他还认为在实现“碳中和”的过程中,百分之百可再生能源电力完全可以支撑。

许洪华坦言:“实现百分之百可再生能源要以风电、光伏为主,水电做到应开尽开,再加上以生物质能和太阳热发电,还有对太阳能热的利用,以及地热用于直接供暖,整个能源体系的架构就基本成型了。”

西藏日喀则50兆瓦“光伏+储能”综合能源示范项目

在谈到储能在未来电力系统应该如何发展的问题时,许洪华则表示,未来以可再生能源为主体的新型电力系统与传统的电力系统最大的不同在于,要求电力系统有更大的灵活性,储能是解决未来能源架构中灵活性的主要技术之一,但它并非唯一。可再生能源资源预测、多能互补、负荷响应、火电的灵活性改造以及核电的功率调节等多种技术都可以实现电网的灵活性。

许洪华告诉【国际能源网】:“储能未来的市场体量取决于其自身技术的发展,以及跟其他技术相比其成本优势。储能也分多种储能方式。在现阶段抽水蓄能、火电灵活性改造是技术经济性很好的增加电网灵活性的技术手段。我国北方冬天供暖是硬需求,中低温储热比储电便宜很多。研究表明,煤电灵活性改造包括增加高温储热的灵活性改造其技术经济性甚至比抽水蓄能好。太阳能热发电高温储热在我国西部也是技术经济性很好的技术手段。未来氢能页可以用作储能。因此在推广应对电网灵活性技术的时候,首先要选择经济性最好的技术。储能也有多种技术形式可选择。在电源侧、电网侧要不要配电化学储能、配多少、配在什么位置,都需要非常慎重科学地比较、规划。”

许洪华提到,一些地方出台政策强制风电、光伏按比例配储能的做法是不可取的,储能的配备,与源、网、荷都有关系,配多少储能,在什么位置配储能是一门学问,如果一刀切式的配储能,会造成投资浪费。储能是要在整个电力系统里发挥作用的系统能源,仅在电源侧强制按一定比例配电化学储能,既不科学又不经济。

不过对于电化学储能参与电网灵活性调峰调频,许洪华认为利用电动汽车是一个相对比较好的方式。他表示:“V2G接入电网参与电网调节大概率是未来电网调峰的一种方式。”

访谈最后,许洪华补充到,解决可再生能源消纳问题,储能只是一个手段,与之相对应的还有特高压、加强配电网、热电联供、储热、储氢、光热等,但如果可以让高耗能企业迁移到我国西部的能源基地,无论对于可再生能源消纳,还是对于降低企业用能成本来说,都是更经济的选择。

关于中国的能源电力系统未来如何发展,【国际能源网】觉得,就如同许洪华研究员办公室里一幅书法作品所写的一样:“路虽远,行则将至,事虽难,做则必成!”这也是他非常认同和喜欢的态度!

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