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  • 根据国情大力发展微风高效型风电机
  • 发表日期:[2010-03-24]

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      我国是一个内陆大国,风速低,大风时间短,风能丰富地区都较偏远,这些国情要求我们必须大力发展微风高效型风电机,大幅提高微风发电性能,提高白天用电高峰期发电量,适合在全国各地使用,并大幅降低成本,只有大型风电设备在全国全面推广普及,我国的风电产业才能大发展。



      风能是最具有开发价值的新能源,风能是分布最广,离我们最近,取用最方便的无污染的清洁能源,用好风电对减少碳排放,改善环境意义重大。风能也是储量巨大的新能源,风能取之不尽,用之不竭,并具有相对最低的开发成本,所以风电的发展应该作为新能源发展的重点。我国对新能源建设非常重视,并把它放在非常重要的战略地位,已经制定了一系列促进新能源发展的政策,对新能源建设起到了极大的促进作用。风电是新能源的重要组成部分,也是新能源发展的重点,风电面临着非常难得的发展机遇,近几年得到了飞速发展。但风电建设中存在的问题已严重影响了风电的健康发展,首先是我国在建的千万千瓦级风电场有电送不出的问题;其次是我国80多家风电设备生产企业大部分产能闲置的问题。如果这两个问题不能得到解决,将严重影响我国风电产业的发展。



      我国在“三北”(西北、东北、华北)地区在建的有6个千万千瓦风电基地,但这些地方又是电网最弱的地区,风电场的建设还处于初级阶段,有些问题已突出的暴露出来。首先是建成项目已处于有电送不出的尴尬局面,内蒙古风电场对此问题反应强烈,尽管在白天用电高峰期,内蒙古电网可全部消纳这些风电机组,但在夜晚用电低谷时期,由于要确保火电供热机组的运行,不得不让风机弃风停转,而夜间,正是草原上风力最大、最稳定的黄金发电时刻。这个问题在三北地区属于共性问题,如果这个问题不解决,不但会造成风电的严重浪费,也会严重影响风电场的效益,对风电产业的发展形成不利局面。



      解决这个问题可以从两个方面着手解决,首先应大幅提高风电机的微风发电能力,白天用电高峰期风力较小,现有风电机在低风速3~4级风的情况下,发电能力很低,而这个风速是时间最长,最有开发价值的风速,我们应根据陆地风速的特点,大力发展适合我国国情的陆地微风高效型风力发电机,大幅提高发电时间,大幅提高微风状态下的发电量,这样才能提高风电的利用率,提高风电的效益,这是提高风电场收益的最根本解决办法。对于夜晚风电送不出的问题,只能采用变通的方式解决,夜晚用电量低,还有发电厂的供热问题都是客观存在的,也是无法改变的。但是发电厂的运行是要消耗能源的,目前火电厂是靠煤加热水,产生蒸汽推动汽轮机发电,如果采用风电进行电加热水,应该也是切实可行的,电加热水应该更简单方便一些。我们可以将火电机组改为煤电两用机组,当风电超过并网额度时,多余的风电被引到发电厂,以风电作为主要加热源来发电,当风电不足时以煤为主要加热源进行发电,这样可以保持发电厂正常发电、正常供热,又可解决风电的输出和风电的间歇性问题。但是这样做还应有一个前提,就是风电应采取分段定价或超并网额度定价的灵活机制,首先应大幅降低夜晚时间段的风电价格,给发电厂一个盈利空间,应保证使用风电可以比烧煤更省钱,这样才能提高电厂使用风电的积极性,才能达到双赢的效果。



      风电开发对我国来说才刚刚起步,风电占全国的用电量还非常小,面对如此巨大的市场,为什么我们的80多家生产企业大部分产能闲置?为什么会出现严重产能过剩?有人认为是电网瓶颈的限制,也有大部分人认为是产业发展过快过热造成的。这些问题与风电产业巨大的发展空间相比,可以说是微不足道的。目前大家都盯着国家和地方的那点风电项目肯定是不行的,我们应该在风电机的推广普及上寻找“突破口”,我国地域辽阔,急需用电、大量用电的地方很多,任何山区、草原、边防站、海岛、勘探单位、企业厂矿,冶炼单位等,这些地方蕴藏着巨大的开发空间,如果这些市场得到开发,都用上大型风电设备,不但可以使这些企业产能得到释放,还可能会??产能不足的问题。所以我们要在风电机的普及推广上下功夫,大幅提高风电机微风发电性能,适合在全国各地推广;大幅降低风电机成本,使风电成本小于火电和水电,提高风电的竞争能力。



      我国陆地风速较低,有多风地区,但都较偏远,大部分是少风地区,我们要让少风地区也用上风电机,就必须大幅提高微风发电性能。目前欧美的风电技术都是以海洋性气候发展起来的高风速风电机,陆地使用最大的缺点是发电效率太低,三级风以下基本没有发电能力,设计风速是13~15米/秒,也就是要达到七级大风才能满负荷,这样的大风在陆地很罕见。还有风电机的高昂成本也不利于风电机推广普及。提高发电量,降低风电机成本是目前迫切解决的问题。



      现有叶片是参照直升飞机的叶片设计制造的,不是风直接吹动叶片,而是靠风吹过叶片正反面形成的压力差产生升力,这种叶片在微风状态肯定没有升力的,就像飞机速度低没有升力一样。风电机微风发电性能差已成人们的共识,有人想在现有技术上发展微风型风电机,效果会有,但不明显,微风状态下空气动力性能很弱怎么能提高风能输出呢?所以现有叶片是不能提高微风发电性能的。在微风状态下起决定作用的是结构动力性能,就像风筝有风会飞,不是靠风筝的空气动力性能,而是靠风筝的结构动力性能产生升力。而结构动力性能在目前的叶片设计中没有得到应有的重视,我们应该补上这一课,加强对叶片的结构动力性能的研究和设计,提高叶片的微风发电能力。对于内陆低风速地区,我们的设计主要考虑结构动力性能,在结构上提高叶片的受风面积,增加叶片数量,提高风能转化效率。从我国陆地风电场的年风速变化分布图看,时间最长的风速范围是3~8m/s,我们应大力发展适于这个风速的风电机,这样才能充分利用我国的风能资源。



      我国风电产业的“突破口”在于生产开发微风高效的新型风电机,这种风电机性能应当是一、二级风就能启动,三四级风就能很好发电,五级风就可以达到满负荷,适合在全国大部分地区推广使用,具有良好的并网稳定性,风电机成本降低60%以上,基本实现免维护,让人人都敢用,人人都好用,并可以实现在三年内收回投资,风电机优良的发电性能和低成本将为风电产业的发展开辟巨大的空间。



      首先各工矿企业都有安装大型风电设备的需求,工矿企业用电量一般都较大,每年电费是一笔不小的开支,如果能一次投资,享受二、三十年的收益,对于企业来说这样的收益也是难得的,安装风电机的积极性肯定非常高,对于大型冶炼单位,一般都有自己的发电厂,如果能够大量利用风电,起到节能减排的作用,对提高企业效益的贡献将是很大的,低成本的风电肯定会得到大量推广使用,全国的工矿企业蕴藏着巨大的风电市场,这个市场的规模将比国家投资在建的“陆地三峡”大数倍,我们还愁风电没有发展空间吗?



      我国各地还有无数的火电厂,在电厂周围都可以布满风电机,可以实现风电与火电的互补,并可以随时根据风电调控火电,这对降低火电厂的碳排放是非常有利的,并且投资较小,控制灵活,取得效益显著,这些火电厂周围衍生出来的风电场规模不会小于“陆地三峡”的规模,进一步扩展了风电的发展空间,发展前景非常广阔。



      我国还有分布在山区的数百个水电站,山顶都有很丰富的风能,由于新型风电机可以实现免维护,并且安装方便,成本和安装费用都较低,不需要太大的投资就可以实现规模化运营,风电最大的不足就是具有间歇性,而水电最大的优点就是调控方便,风电和水电可以说是一种完美结合,我国水资源也很宝贵,大部分水电站并不能满负荷发电,而风电的开发正好可以弥补水电的不足,水电的灵活调控性又可以完全弥补风电的间歇性,可以保证风电的平稳输出,同时可以大幅提高水电站的发电量,这对于边远缺电的山区是一种最好的解决办法,对于众多的水电站也提供了一种增加发电量的有效途径,将促进风电与水电的融合,为风电的发展创造了一个不可多得的机遇,并将成为风电的一种发展方向,又将成为风电的巨大发展空间。



      风电的民用化也蕴藏着巨大的发展空间,随着家庭电器的不断增多,电价的逐步上调,用电成本逐渐加大,风电的吸引力将逐渐增加;随着风电机发电性能的提高,成本的下降,并网的稳定性得到解决后,风电进入家庭只是一个时间问题,在不久的将来城市的楼顶也许都会布满风电机,风电将无所不在,并象汽车一样普及,中国风电产业将得到巨大发展,风电将成为最重要的新能源,那时产能还会出现过剩吗?

    (来源:全球电机网)
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