何祚庥：关于新能源发电与抽水蓄能建设问题
2010/7/3 0:44:58 新闻来源：中国水力发电工程学会
--何祚庥院士在抽水储能座谈会上的讲话
按：当前，为了改变我国的能源结构，我国新能源发电的增长很快，但是由于风能太阳能的间歇性问题，入网困难。目前，解决这一矛盾的主要方式是建设抽水蓄能电站。为此，2010年6月13日中国水力发电工程学会科普部和抽水蓄能专委会联合举办了一次有关新能源发电入网和抽水蓄能建设的小型座谈会。中科院院士何祚庥到会发表了有关新能源发展和抽水蓄能电站建设的重要演讲。
主持人：今天我们研讨的主题是抽水蓄能水电站建设与新能源的问题。我们很多人是从事抽水蓄能电站的建设、设计和一些相关的研究工作的，我们北京水电勘测设计研究院从上个世纪七八十年代开始就开始从事抽水蓄能技术以及勘察设计方面研究。从我国国内第一个抽水蓄能电站设计工作开始，我们就介入了大型的抽水蓄能电站的工作。今天我们特地与何院士交流一下抽水蓄能建设与新能源发展的问题。下面我们先请何院士讲演。
何祚庥：好，这里有一关于农村中、小型分布式能源的讲稿，是我跑到浙江省新昌县去的讲话稿。新昌那儿有很多的小水电，也有梯级电站，不大，总共约有6万千瓦，但是没有抽水蓄能电站。我去补充讲了一下抽水蓄能电站。但是我知道的现在全国有很多单位关注抽水蓄能电站，特别是我们核电系统，在建核电站的同时，往往要求当地同时修一个抽水储能电站。我知道广东省有一个大大的抽水蓄能电站，是为大亚湾核电站，调节峰谷比用的。可能已经建好了。我看到江西省也要搞核能，江西省好象也有一个规划，是要建300多万千瓦的抽水蓄能电站。
主持人：这都是我们做的。
何祚庥：我想你们对抽水储能电站的信息，要比我知道的多得多！反正我知到的信息不全。从我来看，抽水储能电站不该和核能配套。应该尽量发挥核能在保障电能供给的基础作用，而不是用作调节峰谷比。加上抽水储能电站会损失约20%的能量。这是因为现有上网电价政策促使进核能这样干。但从最大限度地利用“有效”电能的角度来看，我认为抽水蓄能电站应该跟可再生能源配套，跟风能、太阳能配套，而且抽水蓄能电站还应该跟水能本身也配套，因为水能有时候也会有“短缺”和“过剩”。
最有效的是抽水蓄能电站和风能配套。风能的随机性太大，是最差劲的“垃圾电”，有了抽水储能电站，“垃圾电”就变成“优质电”。最近我到新昌去，新昌告诉我一个情况，他们的工业用电，尖峰用电是1块3毛6分8一度电，高峰用电是1块零7分一度电，低谷用电是0.558一度电。我到广东去了，广东也给我了一个各种规格很多的电价的算法，大概广东省给我的印象那个高峰用电啊，比浙江还要贵，可能到了1块5毛钱，1块6毛钱。风力发电现在发展得很快。风力发电国家给了一些补贴， 有6毛钱到7毛钱一度电等不同规格。现在是电网容纳不了，容纳不了属于技术问题，不是风电生产过剩，因为风电的波动太大。从我来，看风电的成本中有40%是来自于上网，甚至是一半。因为风能发电是直流不是交流。直流变交流而且能上网，要解决的技术问题比较多，有人说占成本的一半。我看到有报告说，如果仅是直流发电，不上网，风电的成本可以降低到1毛多钱，2毛多钱一度电。真假待考。因为有些风力发电专家说话不一定很可靠。但如果从直流电变交流电，包括逆变系统、上网加上线路损失，可能损失能量10%—15%。所以我最赞成风能和抽水蓄能电站结合。
另一个是太阳能。我想在座的朋友们，可能听到的情况是太阳能的成本很高。不然，现在已经大幅度下降。现在大家呼吁的国家电网收购的上网电价，是1块零9分一度电。如果国家给我们这个上网的电价，会有不少搞太阳能企业已相当满意。但有一些成本很高企业是不满意的。我可以告诉各位，太阳能发电成本还有大幅度下降的空间，但这不是我今天讲话的重点。我今天想讲的一点意见，就是太阳能发电上网，比风能容易。太阳能是白天发电，正好是用电高峰。如果说太阳能一天发七个小时八个小时，最多再补两到三个小时，就完全可以提供白天需要的电高峰用电。也就是，太阳能发电和抽水蓄能相结合，所要求调节的幅度比风能小。
太阳能发电有两种模式。有一种是光伏直流发电；另一种是光热发电，是交流电。这两种技术，以25年寿命计算的发电成本，实际上都做到了5毛钱一度电。比火力发电贵一点，贵不了太多。但如果是直流发电的话，那么逆变系统将占相当的比重。
我是高度主张水能跟太阳能相结合发电的。其实太阳能和水能的结合，还不局限于调节白天和夜间的峰谷比，还有季节性互补的功能。一般来讲，下雨的季节，太阳能的辐射往往很差，而枯水季节，太阳能的辐射往往较好。太阳能和水能有一种天然互补的关系。另外，从电网调度的角度来看，我觉的当前需要解决的是高峰用电，夏季的空调用电，是白天的用电高峰。往往一到夏天，空调用电猛增，然后就是拉闸限电。所以我最赞成太阳能和跟抽水蓄能电站结合，专门提供高峰用电。或者说，所有的高峰用电，都由“太阳能+风能+抽水储能电站”来提供。第一，高峰用电的电价比较高。太阳能、风能的成本往往比较高，但是如果太阳能、风能能够跟抽水蓄能电站相结合，专门保证高峰用电的供应，我觉得从电力的调配上最为合理。因为水能发电的最大优势，在于我要发电就发电，不发电就不发电，启动和关闭闸门都比较容易。火力发电、包括核发电，由于有‘热惯性’，就不太容易做到。合理的解决是用可再生能源，和你们的抽水蓄能电站相结合，保证电网公司的高峰用电。
虽然目前经济上没有什么优势，国家没有什么优惠政策，但这属于不合理的价格制订问题，这个价格问题应该可以解决。如果你们也认为这一意见有理，需要大家联合起来呼吁制定这样一个政策，由“可再生能源+抽水储能电站”联合供应电网公司所有的高峰用电。如果我们能够做到这件事情，如能包揽现在的调峰填谷的需求，就基本上解决了电力调度上的大问题。
当然一开始还不会去建设那种大规模的专供高峰用电的调峰体系。所以最好是先到农村去呼吁。也就是即将在广大农村、小城镇崛起一个以分布式供能体系为中心的战略性新兴产业。也就是这里建议，的“太阳能+风能+小水电+生物质能+小型抽水蓄能电站+中小型储能电池+中小型电动车的动力电池”相结合的，“中小型智能电网”为“中心”的，“分布式”的供电供热新能源体系。名字很长。不是说一个体系，什么都包括，反正是因地制宜，就地取村，就都可以。
我认为未来的全国性的超大规模的智能电网必定先从小的电网做起。小的电网积累成大电网，小的电网先达到基本的平衡，其不平衡之处就一级一级的上交。这样的智能电网我觉得可能是比较经济的，比较有效益，也比较容易做的。
如果是全国性的统一调配，第一没有这个必要，第二也不见得最经济。我听到某一位电网专家给我们作报告，呼吁要搞高效率的储能电池。他要求蓄能电池能够蓄能的次数是50万次。因为他主张全国统一调度，每天要“多次”充放电。我可以告诉各位，这是现有的蓄能技术做不到的事情。蓄能电池要统一调配，每天充放电几十次，上百次，总共要几十万次，这完全不可能、也不切实际的。
从我来看，未来的智能电网，必定就是从小做到大，我想你们比我更了解。当前的农村用电会迅速的增长，农村用电的特点是白天用电多，晚上用电少。所以解决农村用电，最主要的是靠分布式能源加可调节的蓄能系统。我有看到一个材料也提倡分布式能源。主张用煤或天然气来供应分布式能源。这很不经济。农村的分布式能源一定是用可再生能源，有什么能源就有用什么能源，就地取材、因地制宜。但这里所说分布式能源要既能供电又能供热。因为这两种能源都需要。还要考虑到这个分布式能源不可能做得太大。比如说超超临界发电，效率很高，热电转化率高达44%。但热量输送不远，热能的利用率很低、很低。国外发展的这种大型发电站，其热能利用率都是很低的。但是小型的分布式能源，可以既供电又供热。
解决农村、小城镇用电，最好组成大小等级不同的智能型电网，有微电网，小电网，中电网，进而发展成为大型、超大型智能电网。供热就要尽量缩短道供热距离。
解决生活用电的最佳方案，是屋顶光伏电站加一个锂离子储能电池。这里不能用你们的抽水蓄能电站。现在请大家看一点数字。我国约有100亿平方米的屋顶，广大农村约占全部屋顶面积的80%。当代发展中的第三代光伏发电的技术，已经做到每平方米能够发出50瓦的电力。请相信我这个太阳能“专家”。其等价于“不跟踪”的平板电池的，“等效”组件的售价，已下降到每瓦是15块钱到16块钱。这个是什么意思呢？一般来说，放到屋顶的光伏电池通常是不跟踪的，贴在屋顶的平板式的光伏电池。但现代发展的，可跟踪的光伏电池，要比不跟踪多出35%到40%的电力。如果平板式的不跟踪的光伏电池组件的售价是每瓦21元或20元，加上跟踪以后会多发35%—40%的电力，一除就折算成每瓦和不跟踪相“等价”的价格，是15块钱16块钱。80亿平方米的屋顶面积，乘上50瓦/m2，就是4亿千瓦的电力装机。所以屋顶光伏电站会有很大发展前途。
太阳能资源有一类、二类、三类、四类的区别，全国在三类地区以上的资源以上占了95%的国土面积。只有5%以下是四类地区。四类地区年发电约1000小时，主要在成都、重庆地区。三类地区年发电约1500小时，如以每千瓦的光伏装机年发电1500小时计，4亿千瓦将至少能年发出6000亿度电能。以10亿农村人口计——，这是随便说的，我是理论物理学家，不求数字精确，只算数量级的，——可以人均供应600度电。将完全能满足农村中各个住户照明、电器、包括空调用电，甚而可以部分地解决供炊用电。当然，电力应组成一个有“智能”功能的微电网。
下面是一个示意图，有跟踪和不跟踪的。
解决农村生产用电的最佳方案就是因地制宜地组成能“连续供电8到10个小时的，功率为500到2000千瓦的太阳能光伏电站，也许还有“小型风机+锂离子储能电池+小型抽水储能电站”构成的小型智能电网。
很抱歉，这里也把小型抽水储能电站加了进去，可能大材小用了。但是我有一个思维，就是智能电网必须从小的做起，由小到大。锂离子蓄电池是比较贵的，比你们抽水蓄能电站贵多了，微电网、小电网用点可以，多了就太贵。但是,微电网、小电网做到基本平衡，有助于大幅度减少大电网，超大电网必须做到供需平衡的困难。
也许有人会问，你所说的微电网、小电网，会对电力平衡做多大贡献？
有我给大家算一点数字，我国现有18.26亿亩耕地，温家宝总理再三强调不得越过１８亿亩这根红线，就是红杠杠绝对不能超过。但是我国另外还有4亿亩“宜能荒地”。这个是什么意思呢？有一些生物质能学者，提出我国还有4亿亩荒漠地可以种秸秆。可以不占耕地，专门种能源植物。我也看了他们给我的材料。当中有2亿亩是质量比较差的，需要大力改善后，才能种能源植物，又要水、又要肥料等等，困难很多。但是这种荒漠地带，却十分适合用作太阳能发电用地。于是我又算了一笔帐。如果以每平方米发电发50瓦来算，一亩荒地可以装机33.3千瓦，1亿亩荒地可装机33亿千瓦。在座的同志可能没有干过太阳能，这里提供些令人惊讶的数字。是否应该做这件事是另一个问题。
我想说，就是应该在农村办这件事情。广大农村有耕地18亿亩，荒地4亿亩。虽然这些荒地太阳能资源比沙漠地区稍差，没有沙漠好，但距离广大农村地区较近，离用电地区较近，而且大部分是连片千亩以上的干旱的土地，非常适合在农村邻近建立“大中小型光伏电站+蓄能电池”，构成的中小型智能电网。由于这些地区大多邻近农村，其开发成本、输电成本都比较低。如果我们也一样用年发电1500小时算，一亩荒地是33亿千瓦的装机，等价于8亿千瓦装机，年发电是6千小时。你们对这一数字是太熟悉了，差不多等于我国全年的发电量啊！
过去我老是鼓吹建设沙漠电站，因为沙漠的土地便宜，而且阳光充足。现在我观点稍微有点改变。沙漠地区的老百姓文化科学知识水平较低，玩不转太阳能发电站。要动员科学文化较高的技术人员向沙漠地区进军，反正不很容易。高工资也不干。而随着社会经济的发展，城市和农村用电的峰谷比的电价差距会越来越大。所以，这种以单纯供应高峰用电为目的的“光伏电池+蓄能电池”组成的小型智能电网，最好放在邻近农村的荒漠土地。这会有广阔的发展前景。
当然用在智能电网当中的蓄能电池还可以兼做包括拖拉机在内的农用的客运、货运的电动车所用的动力电池。我也是读了点国外的资料。奥巴马对智能电网的设想也就是想搞个大电网，同时把燃油小轿车改成电动轿车，电动轿车中的锂离子电池既做动力电池又兼作蓄能电池。简单计算一下，美国有2亿辆小轿车，而电动车小一点的话是20千瓦，大一点是50千瓦，以 20千瓦计，2亿辆电动轿车的储能功率是是40千瓦，而美国发电装机是12亿千瓦。
我国农村未来发展的重大方向之一，也就是包括拖拉机在内的，客运、货运，都要走向电动车化。现在给在座的各位同志们提供一点电动自行车发展的情况。我国电动自行车共有1.2亿辆保有量，近一二年的生产量是年生产2千万辆。2009年出现了一个国标事件，打击了一下，电动自行车，上升势头稍微低一点，“低一点”还是2千万辆。今年估计会大幅上涨。因为国家鼓励电动自行车下乡，并给予补贴。我个人估计10年内，其保有量完全可以突破10亿辆。因为售价才每辆约是1000~1500元。
农村中大量需要的电动三轮板车，所用蓄电的充放电功率，要比电动自行车还要大一点。如果一个农村有10000辆电动自行车，又有10000辆电动三轮板车，其储能功率，至少是1.5万到2.0万千瓦。完全可以将车用动力电池用作微电网小电网、中电网的蓄能电池。当然如果这些荒漠地临近有较好的水能，有较好的地形建设小水电或抽水蓄能电池，更有利的方案是“光伏发电+风能+小水电，+小型抽水蓄能电池”。是用光能、风能还是水能，要看资源的分布等等情况来确定。
抽水蓄能电站比锂离子电池有更好的投资效益比。因为锂离子电池的价格现在仍然比较贵。从蓄能的观点看，抽水蓄能电池也许比锂离子蓄能电池在充放电过程中要多损失一些能量。锂离子电池的充放电效率可以做到90%、85%，你们可能是80%，也许75%。
嘉宾2插话：75%-80%。
何祚庥：但是抽水蓄能电站不仅可以吸收光伏发电加风电发出的电力，而且可以多接收来自天空的“天落水”增加发电能力。所以我觉得你们的“蓄能”效益，实际上比锂离子还高。抽水储能电站，不仅能用太阳能、风能“抽水”储能，而且可接受来自天空的“天落水”，其“等效”的充放电的储能效率，还会大大超过锂离子储能电池。所以我是更主张大力发展抽水蓄能电站的。从我的观点来看，我们的水能建设实际上是“大禹治水”的思维模式，尽量把水都送到海里去。现在应该倒过来，应该尽可能把水都保留在陆地上。充分利用水的能量，和调节气候的能力。
光伏电池存入锂离子蓄能电池发出的直流电，要经过逆变器转变为交流电上网，这还会损耗10%-15%的电能。抽水蓄能电站可以利用光伏发电发出的直流电，直接提水储入抽水蓄能电站，然后改发交流电上网。这也是抽水蓄能电站的一个优点。但是抽水蓄能电站的建设要受地形的严重限制。如果光伏发电或风力发电所发的电力要经过一个距离很长的输电线路，才到达抽水蓄能电站，其输电的损失就是不可忽略的因素了。所以大型、超大型的锂离子蓄能电池技术的发展也是很重要的。因为我还要跑到锂离子蓄能电池的会议上讲储能问题，所以必须客观地探讨一下两者之间的优缺点。
现在我告诉各位，据说，——不是据说，这是真的，——正在研发当中的锰酸锂为正极，钛酸锂为负极的新型蓄能电池，能够充放电2万次到3万次，因而每次充放电的蓄能成本可能下降到1毛钱一度电。这将是锂离子储能电池兼动力电池的一个重大突破。我们也很愿意将这个情况提供给搞电网的同志们。
但是最近我也听到一位搞电网的同志的某次讲话。在讲话中竟要求蓄能电池达到能充放电40万次50万次。这在当前是不可能实现的，我们没有这个能耐。为什么这位电网专家会要求蓄能电池能充放电40万~50万次。原因在于他考虑的是“统一”调度的超大型智能电网。希望用“一个”“超大型”“智能电网”来解决所有的电力调度问题。所以，每块储能电池每天充放电几十次或一百次。但如果是小型电网，能充放电几万次，就很够用了。我就是两组电池，一组是专门接收的，蓄满了就不再蓄了，一组是专门发电的，发完了就不再发电，也就是每天充放电1~2次。所以，就这个意义上讲，锂离子蓄能电池有2万次3万次的充放，就完全够用了。3万次就够用50~100年。也许有人要问，这一新技术什么时候可以实现？答案是两三年内，就能走向产业化。现在全国研究锂离子蓄电池的研究单位可能有几十家。都在研究这种新型电池，而且技术不太难。所以我们也很愿意向研究智能电网的朋友们提供这一信息。电网公司喜欢钠硫电池，希望用钠硫电池做未来电网的储能电池。问题是，钠硫电池的工作温度，约是300度 ~350度，太麻烦。以钛酸锂为负极的储能电池，常温的就可以用，价廉而循环次数多。
怎么解决农村供热？解决生活供热的最佳方案是用定日镜制作的低损耗、低成本、低售价，可以在广大农村、边缘地区、中小城镇，广泛利用或推广的太阳灶，或中低温的太阳锅炉。
下面我们稍微解释一下太阳灶。
近来在太阳能技术有一个重大突破，是陈应天教授发明的定日镜，它的特点是不管太阳是自晨至晚，从冬到夏，这个定日镜是自动的，在时间分布上，空间分布上，比较均匀地将太阳光反射到固定不动的集热面上。已运用上述思维制造出没有污染，不耗化石能源，能冶炼高纯硅的太阳炉。这里我不介绍了。太阳能冶炼高纯硅已评上2009年的十大科技成就。聚焦1万倍的太阳炉能冶炼出6~7个9的高纯硅，无污染，消耗的是太阳能，而且价格很便宜。
更有广泛应用价值的是供农村大量使用的聚焦60倍的太阳灶。特点是可用来煮饭、炒菜、烧开水，但不需要移动所使用的炊具。下面请参看太阳灶的照片：
一个可在农村广泛推广的太阳灶
我稍微解释一下。
各位看这是一面镜子，这面镜子的特点，是随着太阳的运动，能“自动”地把太阳灶底部的太阳光反射到下面一个小镜子，然后再把太阳光镜子反射到煮饭的钢精锅上，大概聚光60倍。各位看，这一结构是很简单的。关键是由芯片控制的这面镜子。下面这个镜子也是很简单的一个镜子，一个反射镜。灶上放一只钢精锅。聚焦60倍是很厉害的，如果钢精锅不上水就烧个洞，所以完全能够烧饭、炒菜。
新设计中的太阳灶面积是1.5米×1.5米，比这个大一点。过去是圆的，现在设计成方的，功率是1.6-1.8千瓦，相当于一个电炉。售价不会高于电炉的售价，但是不需要用电。炊具可以设计为炒菜煮饭的锅，不用的时候还可以烧热水。如遇连阴天，所设计的炊具还可以用沼气，或者压缩的秸秆气化加热。中国的广大农村有个特点，凡是太阳能比较丰富舒的地区，秸秆产量往往比较少；而常年连阴多天、太阳能比较贫乏的地区，秸秆产量往往比较丰富。当然，为解决农村供热问题，单纯依靠桔杆供热，是远远不能满足需要的。桔杆主要用作还田、饲料，留下可供燃烧的桔杆也不会很多。由于太阳灶有较大的供热功率，农村剩余的秸秆将完全能弥补太阳能有间歇性的缺点或不足，做到互利双赢。
为了解决中国农村和小城镇即将涌现的冬季供暖、夏季供冷的要求，一个最简单的方法是把镜面放大到4米×4米，其供热功率就放大到10~12千瓦。中国不同的地区的每天的集热时间，平均可能有4-6个小时，太阳能供热锅炉将年集热约20000度的热量。现在农村地区达到舒适的供暖供冷的标准大概是每平方米50度-100度的热量，这个是我们从建设部问来的。这样，所以上述4米×4米的定日镜加特殊设计的太阳能锅炉能满足住宅面积为200到300平方米的供暖的要求。当然，如果是连阴天就改成烧沼气或气化秸秆。
总计，上述类型太阳能锅炉的最大优点是全部光能，除镜反射有一小部分损耗外，都在室内转化为相应的热源，其光能转化为热能的效率特高。而且这里“聚光”加热，所产生的热能，还是温度较高，高品位的热能。现在我稍微解释一下：这个炉子是可以放在房间里的，聚光镜所聚光线可以通过一透明玻璃窗进来。我有一堵墙，墙上有一个透明的玻璃窗，聚光镜通过透明玻璃窗进来就可以了，所以全部光能都聚焦在锅炉底部，再反射到锅炉上。完全可以设计出一个锅炉，将 80%~90%以上的光能都转化为热能，相应的输热的管道也放在室内，在室内传输。现在设计中的真空管式热水器都是在室外加热，是一倍太阳光加热，只能产生70度的热水，而且由室外通过管道运送室内还要损失很大一部分的热能。所以这个新式的太阳能锅炉的优越性是很显著的。太阳能锅炉是40倍或是60倍的太阳光加热，不仅能大幅度减少由于加热时间长带来的热损失，而且可产生高温蒸汽。所以是一种有前景的新型太阳能锅炉，也有可能变成供热兼小型发电装置。由于这需要有一个小型而高转化率的发电装置，现有小型发电机，成本较贵。不过这个问题可暂时先不解决，先解决供热的问题。
更有发展前景的，是由可再生能源综合组成的，分布式的供电供热的联合电站。如果广大农村出现较大量的生产性的用能需要，就需要有能大幅度提高一次能源利用率的，太阳能发电加上秸秆或者沼气发电的联合的供电供热的电站。现在新出现的太阳能热发电的技术理念，是“陈式定日镜+小塔支撑的集热面”，用来取代已走向产业化的槽式电站。下面我稍微解释一下槽式电站。
其特点是抛物镜面的柱聚焦，而且是太阳光“斜”照射在抛物面上聚焦，其热能损失较大，至少在一半以上。但是它有一个优点就是易于产业化。因为所有的镜子都一样，是同样的结构，可以延伸到10公里、15公里。但是陈应天的定日镜的特点，是太阳不管自晨至晚，从冬到夏，这个定日镜自动在时间空间分布上较均匀的把太阳光反射到某一个有小塔支撑的集热面上。各位看一下有关照片：
各位看这是一个定日镜，它有一个本事，一定会使太阳光聚焦反射在这个小塔上。在此以前，谁也做不到如此精确地反射到这一小塔上，只能“凑合着”聚集在某一“大塔”上，因为太阳的方位在不断变化。解决这一问题要用到十分复杂的理论的分析、计算，才能真正实现。小塔上聚光的斑点基本上是不动的。小塔面积也没有多大，才0.6m×0.6m。这种新式的陈式定日镜技术，继承吸收了塔式热发电技术的点聚焦，但又保留了槽式发电的结构简单，易于规模化、产业化的特点。因为只要将一座座小塔重复连成十几公里的“多”塔，你爱多大就多大。由于这一新式定日镜的结构单一，可以实现大规模产业化，它的集热效率又比槽式电站至少多40%，所以它的单位公里的造价可以比现在槽式电站至少下降30%-40%，也就是把国外槽式电站的发电的成本，从两块钱一度电，下降到一块钱或者8毛钱一度电。下面各位看这个已经做出来的实验装置。
这是镜子，这是塔，我没怎么连，只要连成一片，就可以产生高温高压蒸汽。
讲稿上写的是1200块钱一个平方米。最近下降到800块钱600块钱了，下降的很快。因为一共是8米×8米的一面镜子，没有多少零件。现代化的小轿车完全可以做到每辆5万块钱，6万块钱，那里有几千个零件，这才几十个~一百个零部件。用的是普通钢材，大规模产业化后不会太贵，完全有大幅度价格下降的空间。小塔的集日面积也较小，塔才5、6米高，抗风不成为问题。显然这些技术为我国太阳能热发电产业提前产业化，开拓了新途径。尤其是这些技术完全是我国自主研发并拥有完全自主知识产权的新技术。
为了进一步降低太阳能热发电成本，陈应天教授还提出“两步走”的新理念。热能有高品位，低品位之分，凡是容易转化为电能的，就是高品位热能，否则是低品位热能。这是大家都知道的观念。吴仲华院士曾提出，热能的利用，要“温度对口、梯级利用”。在座的都是专家，就不多说了。但是，不仅在室内供暖，在各种工业供暖锅炉里头，也存在这种大浪费。因为锅炉加热往往从加热冷水开始，这部分热能，最好用低品位的热能取代。所以说吴仲华原则要发展为“温度对口，优质优用，梯级加热，梯级利用”。太阳能加热也应该“两步走”。第一步用价廉而较简单的，品位较低的太阳能，把水加温成160度到180度的中低温的蒸汽。第二步利用技术比较复杂的，成本比较高的“定日镜+小塔”的装置再加热。第一步用一个转盘5倍聚光加热，第二步用“定日镜+小塔”加热。因为塔和定日镜还是比较贵的。水的比热是每克一个卡路里，蒸汽的比热是0.5卡路里。但液态水转化为气态的水蒸汽，每克要吸收540卡之多。所以在“两步走”的太阳能热电站的设计中，第一步由冷水加温到160度水蒸气收集的太阳能，将占到全部的热能的70%-80%，第二步升温可能是20%-30%。由于第一步吸收的热量可以用廉价而品位较低的太阳能来做，所以这个“两步走”就有效益了。第一步怎么办呢，各位看，这是一个太阳能五倍的聚光的太阳能集热器，这个集热器能够产生3-5个大气压力，温度是160度的水蒸气。
旁边有一个“小塔+定日镜”。我们没有来得及把转盘跟小塔完全连接起来，因为我们没有拿到钱，但部件都做好了。
初步计算如果有“五倍聚光转盘+集热小塔+陈式定日镜”，而又有水和水蒸气作为集热传热介质的话，完全可以把每千瓦的造价下降到比20000元/千瓦，甚而还可以低一些。这一太阳能加热装置，完全可以有和火力发电相同的运转寿命，所发电能还是可以直接上网的交流电。为什么我们愿意跑来敢跟你们水能部门要求“结婚”，“谈恋爱”？而过去我们不敢高攀，你们的门槛太高了，我们资历太低了，“门不当，户不对”，东西做的太贵了。但是现在有这些新的思维出现，有可能在和水能合作后，相互弥补各自的缺点，做到互利双赢。
在没有水能做抽水储能电站的地区，而又是连阴天的话，太阳能的间歇性就可以用秸秆气化、沼气来弥补。如果当地缺乏水能，又缺乏桔杆，就可由“光伏电站+锂离子蓄能电池+直流变交流的逆变器”来补充太阳能热发电的间歇性。这个方案的优点，可比光伏电站少用3/4的“锂离子蓄能电池+逆变器”，但是能够连续供电8-10个小时，又有大量的废热、用作农业生产的供热、维持某些有特殊要求的锂离子蓄电池的恒温。
当前在如何发展可再生能源的政策上，有一重大争议，中国要不要大搞秸秆发电？大家都知道，有一些搞农村工作的同志高度赞成秸秆发电，因为在某些地区，桔杆堆积如山，然后一烧了之，不如用来发电。另外有一些火力发电专家表示反对，说秸秆数量有限，有规模效益的秸秆发电，需要在大范围内收集秸秆。收集成本过高，成本很难下降。但如果用“太阳能+秸秆”共同发电就没有这个问题了。太阳能发电的原理是用太阳能去烧锅炉，当然也可以用秸秆汽化去烧锅炉，太阳能转化为热能，再转化为电能的效率是20%，而太阳能转化为生物质能的效率是0.2%。所以，秸秆产能远不如太阳能。但是，凝聚在秸秆中的能量，可以储存，可以随时取用。所以农村中的太阳能和当地产生的秸秆结合，就可以完全解决农村所需连续供热供电问题。其实，农村中也可能用不到这么多电，至少目前用不到这么多电，也就是广大农村，将变成向城市供电的基地。
现在有很多学者在讨论智能电网。我赞成杜祥琬院士提出的理念：“中国发展智能电网首先做好概念设计、顶层设计，在战略指导下做好规划方案，尤其要先做好示范，而且所建设的智能电网必须在技术上是可行的，经济上是划算的，环境上是友好的，是符合中国国情的。”杜院士还提出，“现在还有一些没有解决好的问题”，如“新能源和电网如何友好”？“间歇性的风光如何与电网相融合？”。
对于杜院士所提出的两个问题，我觉得我在这里已初步“做了”回答。这就是建造智能电网，必须“由小到大”，由初级智能电网，再到中级，高级的智能化的电网。中国智能电网的建构，还应划分若干阶段。首先是在广大农村建设若干小型化、智能化的供能、供热两用的微电网、小电网、中电网。其次，应建设一个能调节和供应8~10小时的峰电需求、能在时间上和空间上应付特殊用电要求的智能化的电网。其适用技术可包括由各类可再生能源，还有各种易迅速接收和启动的储能体系相结合的调峰电站，当然也应包括天然气、水煤气为燃料的调峰电站。还有就是新出现一项新技术，在海上可移动的，可调节不同地区供电需要的核电站。最后才是进一步组成全国化的“全智”能型的国家级的电网。我还高度反对某些学者所提倡的“煤从空中走，电送全中国”，由“大煤电”、“特高压”组成“大电网”的理念，认为这是“中国能源输送体系的深度变革”。因为中国能源问题的解决，不仅要看到电能，还要看到热能。至少目前我所了解的一次能源的利用中，有50%是热能，50%的电能。所以“大煤电”、“特高压”组成的“大电网”，决不是中国能源输送体系的“深度”改革之路。因为“煤从空中走”，只能做到“电送全中国”，其产能的一半，亦即热能，只能“热能留当地”，无法输送到用热地区，而电能转化为热能的效率很低很低。
现在电网面临的突出难题，是夏季空调用电。可能空调装机已高达1.5亿~2亿千瓦之多。我估计在近几年内，随着社会经济的发展，这一用电需求还要迅速增加。解决这一疑难的最佳方案，是迅速建立一个以太阳能为中心，以其他可再生能源为补充的专门调控高峰用电的网络，大幅度减少火力发电机组的投资，做到可再生能源和传统发电模式的双赢。因为旭日高照的夏季，往往空调用电需求较大，而阴雨连天的季节，就可以大量减少空调用量。这既是电网结构上的大改革，也是电力体制上的大改革。
除关注新建大型抽水储能电站的建设外，还应关注修建一些小型抽水储能电站。最近我到新昌去了一趟。他们提供了一个资料。当地大概有5万多千瓦的小水电，不算大，但是多半是梯级电站。建造在河流上。大一点的电站平均发电时间是2700小时，加上小电站，全县小水电的平均发电时间约是2200小时。我问小水能电站的站长和工程师，你们能不能把这个东西改成抽水蓄能电站？“何老师，那太容易了！因为它们都是梯级的，只要把下面的水抽上去就行了。”然后我说，“你们用风能，用太阳能抽水，岂不是可以大大增加发电量？”所有的站长，还有工程师，都完全表示同意。认为很容易做到，只要有政策，给钱。他们说完全可以做到从2200小时提升到一年发电8000小时。新昌是个县。我找县里也说了上述意见。县领导说，何老师你的意见很好，我们也想呼吁上面拿点政策来，没有政策我还是开不了工。
据我所知，浙江省的风能资源是很好的，太阳能是三类地区，但浙江省有足够的地形建抽水储能电站，包括大型抽水储能电站。我了解浙江省的抽水蓄能电站现在就有400万千瓦。我赞成先在浙江省建设一个由“风能+太阳能+水能+抽水储能电站”联合运行，供应“调峰削谷”用的调峰电站。我所知道的是，水能的资源，现在是经济可开发的有4亿千瓦，技术可开发的有5.4亿千瓦，反正有一天会开完。开完了以后不等于水利部没事儿做，因为可以大规模修建抽水储能电站。我想知道的是，在中国抽水蓄能电站所储能量，是不是比水能资源的总量还大一点？
嘉宾2插话：大。浙江省，他们华东上次做过一个规划。
何祚庥：对。我猜想中国有足够的地形和水，能修建抽水储能电站。所以我觉得应到这里来，强烈呼吁太阳能、风能和水能部门，特别是修建抽水蓄能电站部门实行战略合作。
眼前我们的成本比你们高，这是肯定的。从长远来看，我个人认为太阳能发电成本会不比水能高很多，其优点是资源量极大，会倒过来给你们补充水能。当前追求的重点：首先是双方联合，把高峰用电的“高”电价市场占领下来。现在国内许多地区的高峰用电，是一块五毛钱一度电，一块三毛钱一度电。太阳能加上抽水蓄能电站组合在一起，完全有利可图。当然需要跟电网办一次严重的交涉，这涉及上网电价的政策。“风能+太阳能+水能+抽水储能电站”一组合，“垃圾电”就变成了“优质电”。“优质电”上网应该有“优质”电价。这就涉及电力体制的大改革了。
按：当前，为了改变我国的能源结构，我国新能源发电的增长很快，但是由于风能太阳能的间歇性问题，入网困难。目前，解决这一矛盾的主要方式是建设抽水蓄能电站。为此，2010年6月13日中国水力发电工程学会科普部和抽水蓄能专委会联合举办了一次有关新能源发电入网和抽水蓄能建设的小型座谈会。中科院院士何祚庥到会发表了有关新能源发展和抽水蓄能电站建设的重要演讲。
主持人：今天我们研讨的主题是抽水蓄能水电站建设与新能源的问题。我们很多人是从事抽水蓄能电站的建设、设计和一些相关的研究工作的，我们北京水电勘测设计研究院从上个世纪七八十年代开始就开始从事抽水蓄能技术以及勘察设计方面研究。从我国国内第一个抽水蓄能电站设计工作开始，我们就介入了大型的抽水蓄能电站的工作。今天我们特地与何院士交流一下抽水蓄能建设与新能源发展的问题。下面我们先请何院士讲演。
何祚庥：好，这里有一关于农村中、小型分布式能源的讲稿，是我跑到浙江省新昌县去的讲话稿。新昌那儿有很多的小水电，也有梯级电站，不大，总共约有6万千瓦，但是没有抽水蓄能电站。我去补充讲了一下抽水蓄能电站。但是我知道的现在全国有很多单位关注抽水蓄能电站，特别是我们核电系统，在建核电站的同时，往往要求当地同时修一个抽水储能电站。我知道广东省有一个大大的抽水蓄能电站，是为大亚湾核电站，调节峰谷比用的。可能已经建好了。我看到江西省也要搞核能，江西省好象也有一个规划，是要建300多万千瓦的抽水蓄能电站。
主持人：这都是我们做的。
何祚庥：我想你们对抽水储能电站的信息，要比我知道的多得多！反正我知到的信息不全。从我来看，抽水储能电站不该和核能配套。应该尽量发挥核能在保障电能供给的基础作用，而不是用作调节峰谷比。加上抽水储能电站会损失约20%的能量。这是因为现有上网电价政策促使进核能这样干。但从最大限度地利用“有效”电能的角度来看，我认为抽水蓄能电站应该跟可再生能源配套，跟风能、太阳能配套，而且抽水蓄能电站还应该跟水能本身也配套，因为水能有时候也会有“短缺”和“过剩”。
最有效的是抽水蓄能电站和风能配套。风能的随机性太大，是最差劲的“垃圾电”，有了抽水储能电站，“垃圾电”就变成“优质电”。最近我到新昌去，新昌告诉我一个情况，他们的工业用电，尖峰用电是1块3毛6分8一度电，高峰用电是1块零7分一度电，低谷用电是0.558一度电。我到广东去了，广东也给我了一个各种规格很多的电价的算法，大概广东省给我的印象那个高峰用电啊，比浙江还要贵，可能到了1块5毛钱，1块6毛钱。风力发电现在发展得很快。风力发电国家给了一些补贴， 有6毛钱到7毛钱一度电等不同规格。现在是电网容纳不了，容纳不了属于技术问题，不是风电生产过剩，因为风电的波动太大。从我来，看风电的成本中有40%是来自于上网，甚至是一半。因为风能发电是直流不是交流。直流变交流而且能上网，要解决的技术问题比较多，有人说占成本的一半。我看到有报告说，如果仅是直流发电，不上网，风电的成本可以降低到1毛多钱，2毛多钱一度电。真假待考。因为有些风力发电专家说话不一定很可靠。但如果从直流电变交流电，包括逆变系统、上网加上线路损失，可能损失能量10%—15%。所以我最赞成风能和抽水蓄能电站结合。
另一个是太阳能。我想在座的朋友们，可能听到的情况是太阳能的成本很高。不然，现在已经大幅度下降。现在大家呼吁的国家电网收购的上网电价，是1块零9分一度电。如果国家给我们这个上网的电价，会有不少搞太阳能企业已相当满意。但有一些成本很高企业是不满意的。我可以告诉各位，太阳能发电成本还有大幅度下降的空间，但这不是我今天讲话的重点。我今天想讲的一点意见，就是太阳能发电上网，比风能容易。太阳能是白天发电，正好是用电高峰。如果说太阳能一天发七个小时八个小时，最多再补两到三个小时，就完全可以提供白天需要的电高峰用电。也就是，太阳能发电和抽水蓄能相结合，所要求调节的幅度比风能小。
太阳能发电有两种模式。有一种是光伏直流发电；另一种是光热发电，是交流电。这两种技术，以25年寿命计算的发电成本，实际上都做到了5毛钱一度电。比火力发电贵一点，贵不了太多。但如果是直流发电的话，那么逆变系统将占相当的比重。
我是高度主张水能跟太阳能相结合发电的。其实太阳能和水能的结合，还不局限于调节白天和夜间的峰谷比，还有季节性互补的功能。一般来讲，下雨的季节，太阳能的辐射往往很差，而枯水季节，太阳能的辐射往往较好。太阳能和水能有一种天然互补的关系。另外，从电网调度的角度来看，我觉的当前需要解决的是高峰用电，夏季的空调用电，是白天的用电高峰。往往一到夏天，空调用电猛增，然后就是拉闸限电。所以我最赞成太阳能和跟抽水蓄能电站结合，专门提供高峰用电。或者说，所有的高峰用电，都由“太阳能+风能+抽水储能电站”来提供。第一，高峰用电的电价比较高。太阳能、风能的成本往往比较高，但是如果太阳能、风能能够跟抽水蓄能电站相结合，专门保证高峰用电的供应，我觉得从电力的调配上最为合理。因为水能发电的最大优势，在于我要发电就发电，不发电就不发电，启动和关闭闸门都比较容易。火力发电、包括核发电，由于有‘热惯性’，就不太容易做到。合理的解决是用可再生能源，和你们的抽水蓄能电站相结合，保证电网公司的高峰用电。
虽然目前经济上没有什么优势，国家没有什么优惠政策，但这属于不合理的价格制订问题，这个价格问题应该可以解决。如果你们也认为这一意见有理，需要大家联合起来呼吁制定这样一个政策，由“可再生能源+抽水储能电站”联合供应电网公司所有的高峰用电。如果我们能够做到这件事情，如能包揽现在的调峰填谷的需求，就基本上解决了电力调度上的大问题。
当然一开始还不会去建设那种大规模的专供高峰用电的调峰体系。所以最好是先到农村去呼吁。也就是即将在广大农村、小城镇崛起一个以分布式供能体系为中心的战略性新兴产业。也就是这里建议，的“太阳能+风能+小水电+生物质能+小型抽水蓄能电站+中小型储能电池+中小型电动车的动力电池”相结合的，“中小型智能电网”为“中心”的，“分布式”的供电供热新能源体系。名字很长。不是说一个体系，什么都包括，反正是因地制宜，就地取村，就都可以。
我认为未来的全国性的超大规模的智能电网必定先从小的电网做起。小的电网积累成大电网，小的电网先达到基本的平衡，其不平衡之处就一级一级的上交。这样的智能电网我觉得可能是比较经济的，比较有效益，也比较容易做的。
如果是全国性的统一调配，第一没有这个必要，第二也不见得最经济。我听到某一位电网专家给我们作报告，呼吁要搞高效率的储能电池。他要求蓄能电池能够蓄能的次数是50万次。因为他主张全国统一调度，每天要“多次”充放电。我可以告诉各位，这是现有的蓄能技术做不到的事情。蓄能电池要统一调配，每天充放电几十次，上百次，总共要几十万次，这完全不可能、也不切实际的。
从我来看，未来的智能电网，必定就是从小做到大，我想你们比我更了解。当前的农村用电会迅速的增长，农村用电的特点是白天用电多，晚上用电少。所以解决农村用电，最主要的是靠分布式能源加可调节的蓄能系统。我有看到一个材料也提倡分布式能源。主张用煤或天然气来供应分布式能源。这很不经济。农村的分布式能源一定是用可再生能源，有什么能源就有用什么能源，就地取材、因地制宜。但这里所说分布式能源要既能供电又能供热。因为这两种能源都需要。还要考虑到这个分布式能源不可能做得太大。比如说超超临界发电，效率很高，热电转化率高达44%。但热量输送不远，热能的利用率很低、很低。国外发展的这种大型发电站，其热能利用率都是很低的。但是小型的分布式能源，可以既供电又供热。
解决农村、小城镇用电，最好组成大小等级不同的智能型电网，有微电网，小电网，中电网，进而发展成为大型、超大型智能电网。供热就要尽量缩短道供热距离。
解决生活用电的最佳方案，是屋顶光伏电站加一个锂离子储能电池。这里不能用你们的抽水蓄能电站。现在请大家看一点数字。我国约有100亿平方米的屋顶，广大农村约占全部屋顶面积的80%。当代发展中的第三代光伏发电的技术，已经做到每平方米能够发出50瓦的电力。请相信我这个太阳能“专家”。其等价于“不跟踪”的平板电池的，“等效”组件的售价，已下降到每瓦是15块钱到16块钱。这个是什么意思呢？一般来说，放到屋顶的光伏电池通常是不跟踪的，贴在屋顶的平板式的光伏电池。但现代发展的，可跟踪的光伏电池，要比不跟踪多出35%到40%的电力。如果平板式的不跟踪的光伏电池组件的售价是每瓦21元或20元，加上跟踪以后会多发35%—40%的电力，一除就折算成每瓦和不跟踪相“等价”的价格，是15块钱16块钱。80亿平方米的屋顶面积，乘上50瓦/m2，就是4亿千瓦的电力装机。所以屋顶光伏电站会有很大发展前途。
太阳能资源有一类、二类、三类、四类的区别，全国在三类地区以上的资源以上占了95%的国土面积。只有5%以下是四类地区。四类地区年发电约1000小时，主要在成都、重庆地区。三类地区年发电约1500小时，如以每千瓦的光伏装机年发电1500小时计，4亿千瓦将至少能年发出6000亿度电能。以10亿农村人口计——，这是随便说的，我是理论物理学家，不求数字精确，只算数量级的，——可以人均供应600度电。将完全能满足农村中各个住户照明、电器、包括空调用电，甚而可以部分地解决供炊用电。当然，电力应组成一个有“智能”功能的微电网。
下面是一个示意图，有跟踪和不跟踪的。
解决农村生产用电的最佳方案就是因地制宜地组成能“连续供电8到10个小时的，功率为500到2000千瓦的太阳能光伏电站，也许还有“小型风机+锂离子储能电池+小型抽水储能电站”构成的小型智能电网。
很抱歉，这里也把小型抽水储能电站加了进去，可能大材小用了。但是我有一个思维，就是智能电网必须从小的做起，由小到大。锂离子蓄电池是比较贵的，比你们抽水蓄能电站贵多了，微电网、小电网用点可以，多了就太贵。但是,微电网、小电网做到基本平衡，有助于大幅度减少大电网，超大电网必须做到供需平衡的困难。
也许有人会问，你所说的微电网、小电网，会对电力平衡做多大贡献？
有我给大家算一点数字，我国现有18.26亿亩耕地，温家宝总理再三强调不得越过１８亿亩这根红线，就是红杠杠绝对不能超过。但是我国另外还有4亿亩“宜能荒地”。这个是什么意思呢？有一些生物质能学者，提出我国还有4亿亩荒漠地可以种秸秆。可以不占耕地，专门种能源植物。我也看了他们给我的材料。当中有2亿亩是质量比较差的，需要大力改善后，才能种能源植物，又要水、又要肥料等等，困难很多。但是这种荒漠地带，却十分适合用作太阳能发电用地。于是我又算了一笔帐。如果以每平方米发电发50瓦来算，一亩荒地可以装机33.3千瓦，1亿亩荒地可装机33亿千瓦。在座的同志可能没有干过太阳能，这里提供些令人惊讶的数字。是否应该做这件事是另一个问题。
我想说，就是应该在农村办这件事情。广大农村有耕地18亿亩，荒地4亿亩。虽然这些荒地太阳能资源比沙漠地区稍差，没有沙漠好，但距离广大农村地区较近，离用电地区较近，而且大部分是连片千亩以上的干旱的土地，非常适合在农村邻近建立“大中小型光伏电站+蓄能电池”，构成的中小型智能电网。由于这些地区大多邻近农村，其开发成本、输电成本都比较低。如果我们也一样用年发电1500小时算，一亩荒地是33亿千瓦的装机，等价于8亿千瓦装机，年发电是6千小时。你们对这一数字是太熟悉了，差不多等于我国全年的发电量啊！
过去我老是鼓吹建设沙漠电站，因为沙漠的土地便宜，而且阳光充足。现在我观点稍微有点改变。沙漠地区的老百姓文化科学知识水平较低，玩不转太阳能发电站。要动员科学文化较高的技术人员向沙漠地区进军，反正不很容易。高工资也不干。而随着社会经济的发展，城市和农村用电的峰谷比的电价差距会越来越大。所以，这种以单纯供应高峰用电为目的的“光伏电池+蓄能电池”组成的小型智能电网，最好放在邻近农村的荒漠土地。这会有广阔的发展前景。
当然用在智能电网当中的蓄能电池还可以兼做包括拖拉机在内的农用的客运、货运的电动车所用的动力电池。我也是读了点国外的资料。奥巴马对智能电网的设想也就是想搞个大电网，同时把燃油小轿车改成电动轿车，电动轿车中的锂离子电池既做动力电池又兼作蓄能电池。简单计算一下，美国有2亿辆小轿车，而电动车小一点的话是20千瓦，大一点是50千瓦，以 20千瓦计，2亿辆电动轿车的储能功率是是40千瓦，而美国发电装机是12亿千瓦。
我国农村未来发展的重大方向之一，也就是包括拖拉机在内的，客运、货运，都要走向电动车化。现在给在座的各位同志们提供一点电动自行车发展的情况。我国电动自行车共有1.2亿辆保有量，近一二年的生产量是年生产2千万辆。2009年出现了一个国标事件，打击了一下，电动自行车，上升势头稍微低一点，“低一点”还是2千万辆。今年估计会大幅上涨。因为国家鼓励电动自行车下乡，并给予补贴。我个人估计10年内，其保有量完全可以突破10亿辆。因为售价才每辆约是1000~1500元。
农村中大量需要的电动三轮板车，所用蓄电的充放电功率，要比电动自行车还要大一点。如果一个农村有10000辆电动自行车，又有10000辆电动三轮板车，其储能功率，至少是1.5万到2.0万千瓦。完全可以将车用动力电池用作微电网小电网、中电网的蓄能电池。当然如果这些荒漠地临近有较好的水能，有较好的地形建设小水电或抽水蓄能电池，更有利的方案是“光伏发电+风能+小水电，+小型抽水蓄能电池”。是用光能、风能还是水能，要看资源的分布等等情况来确定。
抽水蓄能电站比锂离子电池有更好的投资效益比。因为锂离子电池的价格现在仍然比较贵。从蓄能的观点看，抽水蓄能电池也许比锂离子蓄能电池在充放电过程中要多损失一些能量。锂离子电池的充放电效率可以做到90%、85%，你们可能是80%，也许75%。
嘉宾2插话：75%-80%。
何祚庥：但是抽水蓄能电站不仅可以吸收光伏发电加风电发出的电力，而且可以多接收来自天空的“天落水”增加发电能力。所以我觉得你们的“蓄能”效益，实际上比锂离子还高。抽水储能电站，不仅能用太阳能、风能“抽水”储能，而且可接受来自天空的“天落水”，其“等效”的充放电的储能效率，还会大大超过锂离子储能电池。所以我是更主张大力发展抽水蓄能电站的。从我的观点来看，我们的水能建设实际上是“大禹治水”的思维模式，尽量把水都送到海里去。现在应该倒过来，应该尽可能把水都保留在陆地上。充分利用水的能量，和调节气候的能力。
光伏电池存入锂离子蓄能电池发出的直流电，要经过逆变器转变为交流电上网，这还会损耗10%-15%的电能。抽水蓄能电站可以利用光伏发电发出的直流电，直接提水储入抽水蓄能电站，然后改发交流电上网。这也是抽水蓄能电站的一个优点。但是抽水蓄能电站的建设要受地形的严重限制。如果光伏发电或风力发电所发的电力要经过一个距离很长的输电线路，才到达抽水蓄能电站，其输电的损失就是不可忽略的因素了。所以大型、超大型的锂离子蓄能电池技术的发展也是很重要的。因为我还要跑到锂离子蓄能电池的会议上讲储能问题，所以必须客观地探讨一下两者之间的优缺点。
现在我告诉各位，据说，——不是据说，这是真的，——正在研发当中的锰酸锂为正极，钛酸锂为负极的新型蓄能电池，能够充放电2万次到3万次，因而每次充放电的蓄能成本可能下降到1毛钱一度电。这将是锂离子储能电池兼动力电池的一个重大突破。我们也很愿意将这个情况提供给搞电网的同志们。
但是最近我也听到一位搞电网的同志的某次讲话。在讲话中竟要求蓄能电池达到能充放电40万次50万次。这在当前是不可能实现的，我们没有这个能耐。为什么这位电网专家会要求蓄能电池能充放电40万~50万次。原因在于他考虑的是“统一”调度的超大型智能电网。希望用“一个”“超大型”“智能电网”来解决所有的电力调度问题。所以，每块储能电池每天充放电几十次或一百次。但如果是小型电网，能充放电几万次，就很够用了。我就是两组电池，一组是专门接收的，蓄满了就不再蓄了，一组是专门发电的，发完了就不再发电，也就是每天充放电1~2次。所以，就这个意义上讲，锂离子蓄能电池有2万次3万次的充放，就完全够用了。3万次就够用50~100年。也许有人要问，这一新技术什么时候可以实现？答案是两三年内，就能走向产业化。现在全国研究锂离子蓄电池的研究单位可能有几十家。都在研究这种新型电池，而且技术不太难。所以我们也很愿意向研究智能电网的朋友们提供这一信息。电网公司喜欢钠硫电池，希望用钠硫电池做未来电网的储能电池。问题是，钠硫电池的工作温度，约是300度 ~350度，太麻烦。以钛酸锂为负极的储能电池，常温的就可以用，价廉而循环次数多。
怎么解决农村供热？解决生活供热的最佳方案是用定日镜制作的低损耗、低成本、低售价，可以在广大农村、边缘地区、中小城镇，广泛利用或推广的太阳灶，或中低温的太阳锅炉。
下面我们稍微解释一下太阳灶。
近来在太阳能技术有一个重大突破，是陈应天教授发明的定日镜，它的特点是不管太阳是自晨至晚，从冬到夏，这个定日镜是自动的，在时间分布上，空间分布上，比较均匀地将太阳光反射到固定不动的集热面上。已运用上述思维制造出没有污染，不耗化石能源，能冶炼高纯硅的太阳炉。这里我不介绍了。太阳能冶炼高纯硅已评上2009年的十大科技成就。聚焦1万倍的太阳炉能冶炼出6~7个9的高纯硅，无污染，消耗的是太阳能，而且价格很便宜。
更有广泛应用价值的是供农村大量使用的聚焦60倍的太阳灶。特点是可用来煮饭、炒菜、烧开水，但不需要移动所使用的炊具。下面请参看太阳灶的照片：
一个可在农村广泛推广的太阳灶
我稍微解释一下。
各位看这是一面镜子，这面镜子的特点，是随着太阳的运动，能“自动”地把太阳灶底部的太阳光反射到下面一个小镜子，然后再把太阳光镜子反射到煮饭的钢精锅上，大概聚光60倍。各位看，这一结构是很简单的。关键是由芯片控制的这面镜子。下面这个镜子也是很简单的一个镜子，一个反射镜。灶上放一只钢精锅。聚焦60倍是很厉害的，如果钢精锅不上水就烧个洞，所以完全能够烧饭、炒菜。
新设计中的太阳灶面积是1.5米×1.5米，比这个大一点。过去是圆的，现在设计成方的，功率是1.6-1.8千瓦，相当于一个电炉。售价不会高于电炉的售价，但是不需要用电。炊具可以设计为炒菜煮饭的锅，不用的时候还可以烧热水。如遇连阴天，所设计的炊具还可以用沼气，或者压缩的秸秆气化加热。中国的广大农村有个特点，凡是太阳能比较丰富舒的地区，秸秆产量往往比较少；而常年连阴多天、太阳能比较贫乏的地区，秸秆产量往往比较丰富。当然，为解决农村供热问题，单纯依靠桔杆供热，是远远不能满足需要的。桔杆主要用作还田、饲料，留下可供燃烧的桔杆也不会很多。由于太阳灶有较大的供热功率，农村剩余的秸秆将完全能弥补太阳能有间歇性的缺点或不足，做到互利双赢。
为了解决中国农村和小城镇即将涌现的冬季供暖、夏季供冷的要求，一个最简单的方法是把镜面放大到4米×4米，其供热功率就放大到10~12千瓦。中国不同的地区的每天的集热时间，平均可能有4-6个小时，太阳能供热锅炉将年集热约20000度的热量。现在农村地区达到舒适的供暖供冷的标准大概是每平方米50度-100度的热量，这个是我们从建设部问来的。这样，所以上述4米×4米的定日镜加特殊设计的太阳能锅炉能满足住宅面积为200到300平方米的供暖的要求。当然，如果是连阴天就改成烧沼气或气化秸秆。
总计，上述类型太阳能锅炉的最大优点是全部光能，除镜反射有一小部分损耗外，都在室内转化为相应的热源，其光能转化为热能的效率特高。而且这里“聚光”加热，所产生的热能，还是温度较高，高品位的热能。现在我稍微解释一下：这个炉子是可以放在房间里的，聚光镜所聚光线可以通过一透明玻璃窗进来。我有一堵墙，墙上有一个透明的玻璃窗，聚光镜通过透明玻璃窗进来就可以了，所以全部光能都聚焦在锅炉底部，再反射到锅炉上。完全可以设计出一个锅炉，将 80%~90%以上的光能都转化为热能，相应的输热的管道也放在室内，在室内传输。现在设计中的真空管式热水器都是在室外加热，是一倍太阳光加热，只能产生70度的热水，而且由室外通过管道运送室内还要损失很大一部分的热能。所以这个新式的太阳能锅炉的优越性是很显著的。太阳能锅炉是40倍或是60倍的太阳光加热，不仅能大幅度减少由于加热时间长带来的热损失，而且可产生高温蒸汽。所以是一种有前景的新型太阳能锅炉，也有可能变成供热兼小型发电装置。由于这需要有一个小型而高转化率的发电装置，现有小型发电机，成本较贵。不过这个问题可暂时先不解决，先解决供热的问题。
更有发展前景的，是由可再生能源综合组成的，分布式的供电供热的联合电站。如果广大农村出现较大量的生产性的用能需要，就需要有能大幅度提高一次能源利用率的，太阳能发电加上秸秆或者沼气发电的联合的供电供热的电站。现在新出现的太阳能热发电的技术理念，是“陈式定日镜+小塔支撑的集热面”，用来取代已走向产业化的槽式电站。下面我稍微解释一下槽式电站。
其特点是抛物镜面的柱聚焦，而且是太阳光“斜”照射在抛物面上聚焦，其热能损失较大，至少在一半以上。但是它有一个优点就是易于产业化。因为所有的镜子都一样，是同样的结构，可以延伸到10公里、15公里。但是陈应天的定日镜的特点，是太阳不管自晨至晚，从冬到夏，这个定日镜自动在时间空间分布上较均匀的把太阳光反射到某一个有小塔支撑的集热面上。各位看一下有关照片：
各位看这是一个定日镜，它有一个本事，一定会使太阳光聚焦反射在这个小塔上。在此以前，谁也做不到如此精确地反射到这一小塔上，只能“凑合着”聚集在某一“大塔”上，因为太阳的方位在不断变化。解决这一问题要用到十分复杂的理论的分析、计算，才能真正实现。小塔上聚光的斑点基本上是不动的。小塔面积也没有多大，才0.6m×0.6m。这种新式的陈式定日镜技术，继承吸收了塔式热发电技术的点聚焦，但又保留了槽式发电的结构简单，易于规模化、产业化的特点。因为只要将一座座小塔重复连成十几公里的“多”塔，你爱多大就多大。由于这一新式定日镜的结构单一，可以实现大规模产业化，它的集热效率又比槽式电站至少多40%，所以它的单位公里的造价可以比现在槽式电站至少下降30%-40%，也就是把国外槽式电站的发电的成本，从两块钱一度电，下降到一块钱或者8毛钱一度电。下面各位看这个已经做出来的实验装置。
这是镜子，这是塔，我没怎么连，只要连成一片，就可以产生高温高压蒸汽。
讲稿上写的是1200块钱一个平方米。最近下降到800块钱600块钱了，下降的很快。因为一共是8米×8米的一面镜子，没有多少零件。现代化的小轿车完全可以做到每辆5万块钱，6万块钱，那里有几千个零件，这才几十个~一百个零部件。用的是普通钢材，大规模产业化后不会太贵，完全有大幅度价格下降的空间。小塔的集日面积也较小，塔才5、6米高，抗风不成为问题。显然这些技术为我国太阳能热发电产业提前产业化，开拓了新途径。尤其是这些技术完全是我国自主研发并拥有完全自主知识产权的新技术。
为了进一步降低太阳能热发电成本，陈应天教授还提出“两步走”的新理念。热能有高品位，低品位之分，凡是容易转化为电能的，就是高品位热能，否则是低品位热能。这是大家都知道的观念。吴仲华院士曾提出，热能的利用，要“温度对口、梯级利用”。在座的都是专家，就不多说了。但是，不仅在室内供暖，在各种工业供暖锅炉里头，也存在这种大浪费。因为锅炉加热往往从加热冷水开始，这部分热能，最好用低品位的热能取代。所以说吴仲华原则要发展为“温度对口，优质优用，梯级加热，梯级利用”。太阳能加热也应该“两步走”。第一步用价廉而较简单的，品位较低的太阳能，把水加温成160度到180度的中低温的蒸汽。第二步利用技术比较复杂的，成本比较高的“定日镜+小塔”的装置再加热。第一步用一个转盘5倍聚光加热，第二步用“定日镜+小塔”加热。因为塔和定日镜还是比较贵的。水的比热是每克一个卡路里，蒸汽的比热是0.5卡路里。但液态水转化为气态的水蒸汽，每克要吸收540卡之多。所以在“两步走”的太阳能热电站的设计中，第一步由冷水加温到160度水蒸气收集的太阳能，将占到全部的热能的70%-80%，第二步升温可能是20%-30%。由于第一步吸收的热量可以用廉价而品位较低的太阳能来做，所以这个“两步走”就有效益了。第一步怎么办呢，各位看，这是一个太阳能五倍的聚光的太阳能集热器，这个集热器能够产生3-5个大气压力，温度是160度的水蒸气。
旁边有一个“小塔+定日镜”。我们没有来得及把转盘跟小塔完全连接起来，因为我们没有拿到钱，但部件都做好了。
初步计算如果有“五倍聚光转盘+集热小塔+陈式定日镜”，而又有水和水蒸气作为集热传热介质的话，完全可以把每千瓦的造价下降到比20000元/千瓦，甚而还可以低一些。这一太阳能加热装置，完全可以有和火力发电相同的运转寿命，所发电能还是可以直接上网的交流电。为什么我们愿意跑来敢跟你们水能部门要求“结婚”，“谈恋爱”？而过去我们不敢高攀，你们的门槛太高了，我们资历太低了，“门不当，户不对”，东西做的太贵了。但是现在有这些新的思维出现，有可能在和水能合作后，相互弥补各自的缺点，做到互利双赢。
在没有水能做抽水储能电站的地区，而又是连阴天的话，太阳能的间歇性就可以用秸秆气化、沼气来弥补。如果当地缺乏水能，又缺乏桔杆，就可由“光伏电站+锂离子蓄能电池+直流变交流的逆变器”来补充太阳能热发电的间歇性。这个方案的优点，可比光伏电站少用3/4的“锂离子蓄能电池+逆变器”，但是能够连续供电8-10个小时，又有大量的废热、用作农业生产的供热、维持某些有特殊要求的锂离子蓄电池的恒温。
当前在如何发展可再生能源的政策上，有一重大争议，中国要不要大搞秸秆发电？大家都知道，有一些搞农村工作的同志高度赞成秸秆发电，因为在某些地区，桔杆堆积如山，然后一烧了之，不如用来发电。另外有一些火力发电专家表示反对，说秸秆数量有限，有规模效益的秸秆发电，需要在大范围内收集秸秆。收集成本过高，成本很难下降。但如果用“太阳能+秸秆”共同发电就没有这个问题了。太阳能发电的原理是用太阳能去烧锅炉，当然也可以用秸秆汽化去烧锅炉，太阳能转化为热能，再转化为电能的效率是20%，而太阳能转化为生物质能的效率是0.2%。所以，秸秆产能远不如太阳能。但是，凝聚在秸秆中的能量，可以储存，可以随时取用。所以农村中的太阳能和当地产生的秸秆结合，就可以完全解决农村所需连续供热供电问题。其实，农村中也可能用不到这么多电，至少目前用不到这么多电，也就是广大农村，将变成向城市供电的基地。
现在有很多学者在讨论智能电网。我赞成杜祥琬院士提出的理念：“中国发展智能电网首先做好概念设计、顶层设计，在战略指导下做好规划方案，尤其要先做好示范，而且所建设的智能电网必须在技术上是可行的，经济上是划算的，环境上是友好的，是符合中国国情的。”杜院士还提出，“现在还有一些没有解决好的问题”，如“新能源和电网如何友好”？“间歇性的风光如何与电网相融合？”。
对于杜院士所提出的两个问题，我觉得我在这里已初步“做了”回答。这就是建造智能电网，必须“由小到大”，由初级智能电网，再到中级，高级的智能化的电网。中国智能电网的建构，还应划分若干阶段。首先是在广大农村建设若干小型化、智能化的供能、供热两用的微电网、小电网、中电网。其次，应建设一个能调节和供应8~10小时的峰电需求、能在时间上和空间上应付特殊用电要求的智能化的电网。其适用技术可包括由各类可再生能源，还有各种易迅速接收和启动的储能体系相结合的调峰电站，当然也应包括天然气、水煤气为燃料的调峰电站。还有就是新出现一项新技术，在海上可移动的，可调节不同地区供电需要的核电站。最后才是进一步组成全国化的“全智”能型的国家级的电网。我还高度反对某些学者所提倡的“煤从空中走，电送全中国”，由“大煤电”、“特高压”组成“大电网”的理念，认为这是“中国能源输送体系的深度变革”。因为中国能源问题的解决，不仅要看到电能，还要看到热能。至少目前我所了解的一次能源的利用中，有50%是热能，50%的电能。所以“大煤电”、“特高压”组成的“大电网”，决不是中国能源输送体系的“深度”改革之路。因为“煤从空中走”，只能做到“电送全中国”，其产能的一半，亦即热能，只能“热能留当地”，无法输送到用热地区，而电能转化为热能的效率很低很低。
现在电网面临的突出难题，是夏季空调用电。可能空调装机已高达1.5亿~2亿千瓦之多。我估计在近几年内，随着社会经济的发展，这一用电需求还要迅速增加。解决这一疑难的最佳方案，是迅速建立一个以太阳能为中心，以其他可再生能源为补充的专门调控高峰用电的网络，大幅度减少火力发电机组的投资，做到可再生能源和传统发电模式的双赢。因为旭日高照的夏季，往往空调用电需求较大，而阴雨连天的季节，就可以大量减少空调用量。这既是电网结构上的大改革，也是电力体制上的大改革。
除关注新建大型抽水储能电站的建设外，还应关注修建一些小型抽水储能电站。最近我到新昌去了一趟。他们提供了一个资料。当地大概有5万多千瓦的小水电，不算大，但是多半是梯级电站。建造在河流上。大一点的电站平均发电时间是2700小时，加上小电站，全县小水电的平均发电时间约是2200小时。我问小水能电站的站长和工程师，你们能不能把这个东西改成抽水蓄能电站？“何老师，那太容易了！因为它们都是梯级的，只要把下面的水抽上去就行了。”然后我说，“你们用风能，用太阳能抽水，岂不是可以大大增加发电量？”所有的站长，还有工程师，都完全表示同意。认为很容易做到，只要有政策，给钱。他们说完全可以做到从2200小时提升到一年发电8000小时。新昌是个县。我找县里也说了上述意见。县领导说，何老师你的意见很好，我们也想呼吁上面拿点政策来，没有政策我还是开不了工。
据我所知，浙江省的风能资源是很好的，太阳能是三类地区，但浙江省有足够的地形建抽水储能电站，包括大型抽水储能电站。我了解浙江省的抽水蓄能电站现在就有400万千瓦。我赞成先在浙江省建设一个由“风能+太阳能+水能+抽水储能电站”联合运行，供应“调峰削谷”用的调峰电站。我所知道的是，水能的资源，现在是经济可开发的有4亿千瓦，技术可开发的有5.4亿千瓦，反正有一天会开完。开完了以后不等于水利部没事儿做，因为可以大规模修建抽水储能电站。我想知道的是，在中国抽水蓄能电站所储能量，是不是比水能资源的总量还大一点？
嘉宾2插话：大。浙江省，他们华东上次做过一个规划。
何祚庥：对。我猜想中国有足够的地形和水，能修建抽水储能电站。所以我觉得应到这里来，强烈呼吁太阳能、风能和水能部门，特别是修建抽水蓄能电站部门实行战略合作。
眼前我们的成本比你们高，这是肯定的。从长远来看，我个人认为太阳能发电成本会不比水能高很多，其优点是资源量极大，会倒过来给你们补充水能。当前追求的重点：首先是双方联合，把高峰用电的“高”电价市场占领下来。现在国内许多地区的高峰用电，是一块五毛钱一度电，一块三毛钱一度电。太阳能加上抽水蓄能电站组合在一起，完全有利可图。当然需要跟电网办一次严重的交涉，这涉及上网电价的政策。“风能+太阳能+水能+抽水储能电站”一组合，“垃圾电”就变成了“优质电”。“优质电”上网应该有“优质”电价。这就涉及电力体制的大改革了。
