展望未来中国电机工业发展前景

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  智能电网的发展,将会带动相关产业产品的开发与**。智能化电表、家庭和小区使用的分布式发电装置以及相应的控制技术的**,将推动新能源发电装备的升级换代。智能电网也将在很大程度上改变人们的生活方式,使生活变得更加健康、有效和简洁。

  未来10~20年,将是我国智能电网及其装备实现重大突破并蓬勃发展的时期。伴随着世界电机工业变革的浪潮,中国的智能电网将以崭新的面貌出现在世界东方,给中国电网带来**性的变化。

  新型大容量储能技术装备

  未来智能电网的建设,需要解决大规模新能源接入电网所带来的电压、频率等电能指标随机性变化、波动性较大的问题,不断改善电能质量,提高供电可靠性。因此,对电网的调峰电源提出了更高、更迫切的要求。

  新型大容量储能技术,能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化,改善电能质量,使大规模风电及太阳能发电方便、可靠地并入常规电网,同时它更加注重节地、节能、减排的效果。

  大容量储能技术的应用,可提高电网的运行稳定性和运行效率,将给传统电机工业带来重大影响,并在未来电力系统中发挥重要作用。

  近年来,储能技术的研究和发展受到各国重视。美国政府已将大规模储能技术定位为支撑新能源发展的战略性技术,在美国能源部制定的关于智能电网资助计划中,储能技术项目超过了其他所有项目,获得了*大的资金支持力度。日本已有多套大容量储能装置投入应用。

  大容量储能技术主要有物理储能、化学储能和电磁储能三大类。物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能,化学储能包括铅酸、镍氢、锂离子、钠硫、液流和金属空气等化学电池储能,电磁储能主要指超导磁场储能。其中,除抽水蓄能外,其他的各种储能方式在技术原理、关键材料、关键设备和规模化应用等方面均有待攻关突破。

  物理储能中,压缩空气储能具有大规模应用的优势,但目前效率仍较低(约40%),需要依赖大型岩洞等地理条件。针对这些问题,科研人员提出了超临界的压缩空气储能系统方案,它具有效率高、能量密度大、不依赖大的储存装置、运行**和环境友好等优点,具有广阔发展前景。飞轮储能具有储能密度高、循环寿命长、易维护、无污染的特点。未来,飞轮储能在高速低损耗轴承技术、真空技术和相关材料工艺等方面仍有待突破。

  化学储能中铅酸和镍氢电池技术已经非常成熟,但由于循环次数少、充放电存在记忆特性,在电网的兆瓦级储能上鲜有应用。目前,锂离子电池的规模化生产技术日趋成熟,锂离子储能电池能更好地满足电网储能要求,但在进一步提高能量密度和单体一致性等方面仍有待提高。钠硫、液流电池技术具有大规模应用的优势,已在**性、能量转换效率和经济性等方面取得了突破,产业化应用条件也日趋成熟,被视为新兴、高效且具广阔发展前景的大容量电力储能电池。当前,钠硫电池储能密度为140千瓦时/米3,是铅酸电池的5倍,循环寿命超过6000次。液流电池可以100%深度放电,储存寿命更长;同时,储能系统的功率和容量相互独立,可通过增加电解液的量或提高电解液的浓度达到增加电池容量的目的,电解液的储存可根据场所特点灵活设计。另外,锌空气、铝空气、锂空气等金属空气电池也逐渐步入了产业化阶段,金属空气电池具有能量密度高、重复利用灵活方便等优势,但目前整体系统效率较低(一般在40%左右),技术上仍有待发展。我国储能电池的研究基本与国际同步,部分企业已掌握大规模储能的关键技术,拥有自主知识产权。目前,中国科学院上海硅酸盐研究所,成功研制出具有自主知识产权的容量为650安时的钠硫储能单体电池,使我国成为继日本之后世界上**个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的国家,并已建成2兆瓦大容量钠硫单体电池中试生产示范线。我国比亚迪(BYD)公司也于2009年9月在深圳建成采用磷酸铁锂电池的l兆瓦(4兆瓦时)电池储能示范电站,为大容量储能技术的发展做出了有益探索。

  电磁储能,已有少数超导磁储能系统在电网中得到了初步应用,在维持电网稳定、提高输电能力和用户电能质量等方面可发挥作用。

  高效率、低成本、长寿命、无污染是大容量储能新技术发展的方向。随着我国风能、太阳能等新能源发电技术的蓬勃发展以及智能电网的构建,新型大容量储能技术已经迎来了逐步成熟、走向实用化和产业化的*佳发展时期。随着国家鼓励新能源发展各项政策的实施,在未来10年左右,大容量化学储能技术有可能实现重大突破,为我国电机工业的可持续发展做出更大的贡献。(3)电气化交通技术装备

  未来10年左右,以电气化交通为代表的大容量用电装备,将在技术水平、产业规模等多方面实现新突破,在电机工业的发展中,也将占据越来越重要的地位。

  以燃油驱动的传统交通工具的广泛应用,带来了燃油紧张、尾气污染等一系列问题,成为经济社会可持续发展过程中亟待解决的重大课题。洁净的电气化交通是绿色、低碳社会交通发展的重要方向。电气化交通主要包括电动汽车、城市轨道交通、电气化铁路与磁悬浮交通。

  电动汽车已成为电气化交通发展的重点关注领域。电动汽车产业包括车辆工业、蓄电池电源工业及充电基础设施产业。我国从2001年起在“863”计划中列入了“电动汽车技术”专项,电池、电机、电控等关键技术已取得了可喜进展。插电式混合动力汽车,已形成一定开发能力,正向产业化、市场化转变;纯电动汽车,整车性能与国际水平相当,并进入运营示范阶段;燃料电池汽车,也建立了技术平台,正在研发探索中。2008年奥运会期间,北京市开展了当时世界*大规模的电动汽车示范运行。2010年世博会期间,在上海世博园有1000多辆包括纯电动、超级电容、燃料电池等形式的新能源汽车投入运行。未来10年左右,电动汽车产业的发展将围绕若干关键总成的开发和制造展开,在动力电池等关键领域取得突破,从而促进电动汽车产业又好又快发展。