發(fā)展?jié)摿Υ?中小型風力發(fā)電前景看好

　　日前，在2015第十一屆UPS供電系統(tǒng)及其基礎設施技術峰會上，清華大學信息科學技術學院博士生導師楊耕指出，新能源發(fā)電和分布式發(fā)電作為未來配電網(wǎng)的趨勢之一，其運用前景和發(fā)展?jié)摿ξ阌怪靡?。對此，安思卓（南京）新能源有限公司營銷副總宋江濤認為，風力發(fā)電是可再生清潔能源生產(chǎn)的重要組成部分，合理地選擇風電與其它清潔能源的互補可以得到很好的利用效果。因此，建立一個利用風力發(fā)電并存儲的住宅能源系統(tǒng)，無疑是為未來的能源發(fā)展提供了一個有效的運行模式。

　　中小型風電未普及

　　隨著現(xiàn)有不可再生能源的儲量逐年減少，以及能源開發(fā)而導致的環(huán)境污染等問題，人類開始思考新的能源利用方式。其中，風能作為一種資源豐富、清潔可再生的新能源，使得各國都把風能作為重點開發(fā)的能源之一。目前，世界風能資源十分豐富，但各國開發(fā)利用的風能資源不到全世界風能資源的20%。調(diào)查表明，只要在占國土面積0.6%的地方安裝風力發(fā)電機，就可以滿足20%的電力供應。

　　宋江濤介紹，現(xiàn)階段全球風力發(fā)電主要有兩種利用方式，一類是作為常規(guī)電網(wǎng)的電源并網(wǎng)運行，此類商業(yè)化機組單機容量較大，目前已達到了MW級，既可以單獨并網(wǎng)，也可以由多臺甚至成百上千臺組成風電場。一類是獨立運行供電系統(tǒng)，即用小型風力發(fā)電機為蓄電池充電，再通過逆變器轉(zhuǎn)換成交流電向終端用戶供電，或者采用中型風電機與柴油發(fā)電機或光伏太陽電池組成混合供電系統(tǒng)，可解決小的社區(qū)用電問題。

　　根據(jù)風電場的運行經(jīng)驗，大規(guī)模的風電并網(wǎng)存在著一些問題，比如：風力發(fā)電成本過高；風電場的選址要求高，只有少部分地區(qū)能滿足大規(guī)模建場要求；風速的波動性和隨機性會導致在風電容量比較高的風網(wǎng)中產(chǎn)生閃變、頻率偏差、諧波等電能質(zhì)量問題；風電場基本都建于偏遠地區(qū)，長距離運輸時電量損耗大；風電機組的尺寸都較大，安裝運輸比較困難，并且使用壽命達不到預期值，葉片斷裂、控制系統(tǒng)失靈等事件時有發(fā)生，產(chǎn)生的后果相當嚴重。

　　宋江濤認為，分布式風力發(fā)電可以將風電系統(tǒng)以小規(guī)模、分散式方式布置在用戶附近，能獨立地輸出電能的系統(tǒng)，具有投資省、系統(tǒng)可靠性高、清潔可再生等優(yōu)點，而且具有就近入網(wǎng)、就地消納和不需要電網(wǎng)傳輸?shù)葍?yōu)勢。

　　風力制氫并可儲能

　　因為風能的間歇性、不穩(wěn)定特點，無法直接利用風力發(fā)電機24小時提供電力，需要借助儲能設備將風能轉(zhuǎn)化儲存起來。據(jù)介紹，儲能技術分為三類，包括機械儲能、電化學儲能和電磁儲能。目前，針對風電設備的特點、風電設備建設的地理位置，通常使用的是電化學儲能，在電化學儲能中最為常用的是蓄電池儲能。

　　根據(jù)儲能的經(jīng)濟性，使用最多的是鉛酸蓄電池，但是該電池具有使用壽命有限（4~5年）、環(huán)境要求高（自然通風良好，環(huán)境溫度最好在25±10℃的工作場所）、維護手段復雜和維護成本高（年折舊費占成本總額的50%以上）的特點，如果無法提供良好的維護與保養(yǎng)，會極大地影響電池的使用壽命。而在電化學儲能中，近幾年開發(fā)的風力氫氣轉(zhuǎn)換和存儲的技術為此提供了另一個合理的合作模式。

　　2003年，美國國家可再生能源實驗室在美國科羅拉多國家風力技術中心發(fā)起了一個風力氫氣（Wind2H2）的示范項目。Wind2H2項目把渦輪機與風力氫氣轉(zhuǎn)換器的電解槽相連，利用風能產(chǎn)生的電力把水分解成氫氣和氧氣，氫氣可被儲存并隨后被用于內(nèi)燃機或燃料電池中發(fā)電。據(jù)介紹，制氫企業(yè)十分認同Wind2H2對風能利用的有效性，2007年，若干企業(yè)開始利用風電能源進行制氫儲能設備的研究與開發(fā)并加入美國Wind2H2，現(xiàn)階段已完成新能源制氫設備的工業(yè)規(guī)模及社區(qū)或個人使用規(guī)模設備系統(tǒng)的商業(yè)化，并且可直接利用風能進行儲能，在技術和成本上具有極大優(yōu)勢。所以，風電制氫儲能具有壽命長（長達30年）、維護手段簡單、維護成本低的特點。

　　事實上，由于風能在自然界中的間歇性，一直以來儲存問題都沒有得到有效的解決，風電制氫儲能設備的研發(fā)正好填補了該領域技術上的空白，并有可能在風力較小的時候提供持續(xù)的動力。而且氫能源是公認的未來不可或缺的綠色能源，使用制氫儲能系統(tǒng)配合風力發(fā)電有效避免了風電并網(wǎng)難題，減少了資源浪費，是風電利用的新方向。

　　宋江濤表示，就社區(qū)型分布式風力發(fā)電的價值而言，利用制氫儲能是極為可行的。例如，來自東歐的項目開發(fā)商，利用氫氣發(fā)生器和燃料電池已開發(fā)了一個分布式的數(shù)字化社區(qū)風電項目，即系統(tǒng)耦合的分布式小型風力發(fā)電機——制氫設備可以提供一個高效、環(huán)保、友好的綜合解決方案，提供存儲和汽車加氫的系統(tǒng)。

　　中小型風電可以進社區(qū)

　　當前，我國國家政策和風電開發(fā)形式，使得分布式社區(qū)風電系統(tǒng)逐漸進入人們的視野。根據(jù)2013年1月1日國務院印發(fā)的《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，2005年我國風能為126萬千瓦，2010年我國風能為3100萬千瓦，2015年我國風能發(fā)電裝機規(guī)模將達到1億千瓦。按裝機總?cè)萘坑嬎悖覈呀?jīng)超過意大利和英國，成為世界第6大風電大國。

　　目前，風能作為常規(guī)電網(wǎng)的電源并網(wǎng)運行主要集中在我國在“三北”地區(qū)，風場處于電網(wǎng)末端，當?shù)仫L力消納能力不足，系統(tǒng)調(diào)峰能力不夠，出現(xiàn)棄風現(xiàn)象，造成巨大的資源浪費。特別是風能作為獨立運行的供電系統(tǒng)，能夠靈活地適應電力需求的社區(qū)型小型風機設備，并未得到普及。

　　宋江濤認為，分布式風力發(fā)電聯(lián)合電網(wǎng)運行將是今后分布式發(fā)電技術發(fā)展的必然趨勢，特別是在風力資源豐富地區(qū)的城市周邊。除了考慮到中小型風電的環(huán)境效益，風力發(fā)電機納入到社區(qū)中會大大提高風力發(fā)電的靈活性，以便于其獨立、輕松地把風能集成到混合動力系統(tǒng)中，與太陽能發(fā)電系統(tǒng)或儲氫系統(tǒng)一起工作。目前，社區(qū)的能源需求決定了建設的電力規(guī)模，這一般需要根據(jù)用戶用電量、風力條件等因素來確定。其中，分布式社區(qū)風能項目設立的以住宅、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和公共部門等能源消費中心為重點，通過在相鄰的一個或幾個社區(qū)建立相關配套設施，從而直接為最終用戶提供所需能量的一個友好環(huán)保型風能利用方案。

　　宋江濤指出，針對基礎設施發(fā)達的城區(qū)，風力發(fā)電機似乎只是提供一個輔助作用，但對于一個特定的地點或社區(qū)來說，小型風電項目具有構建靈活以及結(jié)合混合動力系統(tǒng)運行的特點。通常中小型規(guī)模系統(tǒng)即可滿足用戶需求，在理想的情況下，針對間歇性風能的利用還應加強小型風力渦輪機的開發(fā)，并進一步簡化和集成渦輪機的安裝、維修和操作服務，以保障其在任何風力情況下存儲系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運作。（記者 孟凡君）

來源：中國工業(yè)報

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