建议在中国的广大农村、边远地区、中小城镇，建立以“太阳能+风能+小水电+生物质能+小型抽水储能电站+中小型储能兼中小型电动车的动力电池”相组合的“中、小型智能电网”为中心的分布式供电、供热的新能源体系。

 

随着中国工业化、城市化、现代化进程，中国的农业、农村和农民必定迅速涌现猛烈的用能需求。

 

所有这些“新三农”问题的解决，必定转化为“市场前景大、资源消耗低、就业机会多、综合效益好”的“战略性新兴产业”，关键是如何“认真把握好科技超前部署的规律”。

 

在诸多有待超前部署的科技项目之中，重要的是大力发展分布式供电和供热体系，在发展分布式供能的问题上，必须因地制宜、就地取材，即建立“一个在广大农村、小城镇急待开拓的战略性新兴产业——建立以‘太阳能+风能+小水电+生物质能+小型抽水储能电站+中小型储能兼中小型电动车的动力电池’相组合的‘小型智能电网’为中心的分布式的供电、供热的新能源体系”。

 

 

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。由微电网、小电网、中电网，进而发展为大型、超大型的智能型电网。供热则需要尽量缩短管道供热距离。

 

解决生活用电的最佳方案，是“屋顶光伏发电+锂离子储能电池”组成的“微电网”。我国约有100亿平方米的屋顶，广大农村占有其中的80%。目前正在发展中的第三代光伏发电技术已能做到每平方米发出50W~60W的电力，其价格已下降到14元~15元/瓦，还有大幅度降价的空间。80亿平方米的屋顶面积，可装机约4亿千瓦。以年平均发电1500小时计，4亿千瓦将发出6000亿度电。以10亿农村人口计，可人均供应600度电。这将完全满足农村各住户照明、电器、空调等生活用电，同时节余电力可输往“小电网”。

 

解决生产用电的最佳方案是因地制宜地建设能连续供电8～10小时的功率为500～2000千瓦的“太阳能光伏电站+风能+锂离子储能电池”构成的小型智能电网。我国现有邻近农村面积约4亿亩的荒漠地。如以每平方米发电50W计，1亩荒地可装机33.3千瓦，1亿亩荒地则可装机33亿千瓦。这些荒地的太阳能资源虽然比沙漠地区稍差，但均离农村用电地区较近，而且大多是连片千亩以上干旱的土地，非常适合建设大、中、小型的“光伏电站+储能电池”所构成的中、小型智能电网。其中的储能电池还可兼作包括拖拉机在内的农用电动自行车、农用客运、货运电动车辆的动力电池。

 

由于这些地区大多邻近发达地区，其开发成本、输电成本均较低。以年发电1500小时计，1亿亩荒地33亿千瓦附有储能装置的装机，将等价于能发电6000小时，装机8亿千瓦的火力发电的全年发电量，所提供的电能还是市场售价较高的峰电。在可以预见的未来，“峰谷比”之间的电价差距将越来越大。当前在南方较发达地区，其峰电售价已高达1.6元/度，远远超出光伏企业所呼吁的1.09元/度电的上网电价。华北、东北地区峰电售价虽仅为0.8元～1.2元/度，但太阳能资源较好。只要将峰电市场划归“太阳能+储能电池”组成的小型智能电网经营，或略加补贴，就能达到既能优化能源结构，又能大幅度增加农村收入的效果。因此，这一“光伏电站+储能电池”所组成的小型智能电网，必定有广阔的发展前景。

 

如果这些荒地附近有较多水能、有建设小水电和抽水储能电站的较好的地形条件，则更有利的方案是“光伏发电+风能+小水电+小型抽水储能电站”。当然，是用光能、风能、水能还是联合供能，要依资源分布的状况来确定。

 

抽水储能电站的建设严重受限于地形条件。因此，大型、超大型的锂离子储能电池技术，仍是有战略意义的新兴储能技术。当前正在研发中的“以锰酸锂为正极、钛酸锂为负极”的新型动力电池兼储能电池，能充放电20000～30000次，其储能成本可下降到0.1元/度次。我国倘若大力促进这一新技术的发展，则完全可能在近1～3年内走向大规模产业化。

 

 

解决生活供热的最佳方案，是用定日镜制作低损耗、低成本、低售价，可在广大农村、边远地区、中小城镇广泛推广和应用的太阳灶和中低温太阳能锅炉。

 

陈应天教授发明的陈式定日镜还能制出供农村大量使用的、聚焦60倍的太阳灶，这是不需移动的用来煮饭做菜的灶具。

 

新设计中的太阳灶是面积为1.5m×1.5m的定日镜，其集热功率为1.8kW～2.0kW，相当于一个可供各种炊事操作的电炉。售价低于电炉的价格，且不需用电。由于这一新型太阳灶是将太阳光聚能后“由下而上”地将光能变为热能，因此其附加的炊具，可设计为既可用太阳能也可用沼气或压缩成块的秸气化加热炒菜煮饭的锅。这一太阳灶有较大的供热功率，农村又有沼气、秸秆，可弥补太阳能的间歇性。预计这类太阳灶将在有9亿～10亿农民居住的农村和小城镇广泛普及。

 

为解决中国农村和小城镇即将出现的“冬季供暖、夏季供冷”的强烈需求，一个最简单的办法是可将镜面放大到4m×4m，其集热功率也相应扩展为11.4kW～12.8kW。在我国平均集热时间约是4～6小时/天。这一太阳能集热锅炉，将年集热16000～25000度。这个“4m×4m的定日镜+特殊设计的太阳能和秸秆兼用的锅炉”，将能满足住宅面积为180m2～280m2的供暖、供冷的需求。

 

上述太阳能锅炉的最大优点是：几乎全部光能（除镜反射损失的极小部分）可穿透玻璃窗，并在室内转化为相应的热能，其输热管道也放在室内。其太阳能集热率远高于真空管式热水器，供热成本也只有真空管热水器的1/3～1/4。

 

 

将上述定日镜放大成为8m×8m的定日镜，利用“定日镜+秸秆气化或沼气+太阳能和秸秆兼用的锅炉”产生高品位热能，直接推动小型蒸汽涡轮机组、或单螺杆式机组发电。虽然这一太阳能热发电效率约为25%～30％，仅比20%的光伏发电转化率略高一些，却能回收较多热能，就近供应热能，其综合利用率将超过80%。

 

石元春院士是生物质能发电、秸秆发电、农业能源产业的积极倡议者。倪维斗院士却认为农村中单位面积秸秆产量有限，秸秆的大面积收集必然造成过高的发电成本，而且缺少降价空间，过高的补贴等于支持落后的生产力。石元春院士对此公允地指出，当前农村发展存在的问题之一是农民大量焚烧秸秆，既浪费能源，又造成污染，不如花一定代价回收发电，还可以产生效益。我的意见是，两位院士的见解均是“言之有理”。而如果采纳上述方案，就能达成不同意见的完满的统一。

 

 

现阶段，建设大型、超大型的智能电网的呼声日益高涨。在我看来，一个经济有效的智能电网的概念设计、顶层设计，只能是“由小到大”，只能在“微电网”、“小电网”等各级电网作到初步智能化的基础上，才能做到全局上的智能化。而且，中国未来的智能电网，不仅要考虑到供电，同时还要兼顾供热。因此，中国未来的智能电网，必定以既能供电又能供热的分布式的小型电站作基础。中国未来的电力体制，必将不可免地出现一次大变革。