中小型风力发电前景发展潜力大

日前，在2015第十一届UPS供电系统及其基础设施技术峰会上，清华大学信息科学技术学院博士生导师杨耕指出，新能源发电和分布式发电作为未来配电网的趋势之一，其运用前景和发展潜力毋庸置疑。对此，安思卓（南京）新能源有限公司营销副总宋江涛认为，风力发电是可再生清洁能源生产的重要组成部分，合理地选择风电与其它清洁能源的互补可以得到很好的利用效果。因此，建立一个利用风力发电并存储的住宅能源系统，无疑是为未来的能源发展提供了一个有效的运行模式。

中小型风电未普及

随着现有不可再生能源的储量逐年减少，以及能源开发而导致的环境污染等问题，人类开始思考新的能源利用方式。其中，风能作为一种资源丰富、清洁可再生的新能源，使得各国都把风能作为重点开发的能源之一。目前，世界风能资源十分丰富，但各国开发利用的风能资源不到全世界风能资源的20%。调查表明，只要在占国土面积0.6%的地方安装风力发电机，就可以满足20%的电力供应。

宋江涛介绍，现阶段全球风力发电主要有两种利用方式，一类是作为常规电网的电源并网运行，此类商业化机组单机容量较大，目前已达到了MW级，既可以单独并网，也可以由多台甚至成百上千台组成风电场。一类是独立运行供电系统，即用小型风力发电机为蓄电池充电，再通过逆变器转换成交流电向终端用户供电，或者采用中型风电机与柴油发电机或光伏太阳电池组成混合供电系统，可解决小的社区用电问题。

根据风电场的运行经验，大规模的风电并网存在着一些问题，比如：风力发电成本过高；风电场的选址要求高，只有少部分地区能满足大规模建场要求；风速的波动性和随机性会导致在风电容量比较高的风网中产生闪变、频率偏差、谐波等电能质量问题；风电场基本都建于偏远地区，长距离运输时电量损耗大；风电机组的尺寸都较大，安装运输比较困难，并且使用寿命达不到预期值，叶片断裂、控制系统失灵等事件时有发生，产生的后果相当严重。

宋江涛认为，分布式风力发电可以将风电系统以小规模、分散式方式布置在用户附近，能独立地输出电能的系统，具有投资省、系统可靠性高、清洁可再生等优点，而且具有就近入网、就地消纳和不需要电网传输等优势。

风力制氢并可储能

因为风能的间歇性、不稳定特点，无法直接利用风力发电机24小时提供电力，需要借助储能设备将风能转化储存起来。据介绍，储能技术分为三类，包括机械储能、电化学储能和电磁储能。目前，针对风电设备的特点、风电设备建设的地理位置，通常使用的是电化学储能，在电化学储能中最为常用的是蓄电池储能。

根据储能的经济性，使用最多的是铅酸蓄电池，但是该电池具有使用寿命有限（4~5年）、环境要求高（自然通风良好，环境温度最好在25±10℃的工作场所）、维护手段复杂和维护成本高（年折旧费占成本总额的50%以上）的特点，如果无法提供良好的维护与保养，会极大地影响电池的使用寿命。而在电化学储能中，近几年开发的风力氢气转换和存储的技术为此提供了另一个合理的合作模式。

2003年，美国国家可再生能源实验室在美国科罗拉多国家风力技术中心发起了一个风力氢气（Wind2H2）的示范项目。Wind2H2项目把涡轮机与风力氢气转换器的电解槽相连，利用风能产生的电力把水分解成氢气和氧气，氢气可被储存并随后被用于内燃机或燃料电池中发电。据介绍，制氢企业十分认同Wind2H2对风能利用的有效性，2007年，若干企业开始利用风电能源进行制氢储能设备的研究与开发并加入美国Wind2H2，现阶段已完成新能源制氢设备的工业规模及社区或个人使用规模设备系统的商业化，并且可直接利用风能进行储能，在技术和成本上具有极大优势。所以，风电制氢储能具有寿命长（长达30年）、维护手段简单、维护成本低的特点。

事实上，由于风能在自然界中的间歇性，一直以来储存问题都没有得到有效的解决，风电制氢储能设备的研发正好填补了该领域技术上的空白，并有可能在风力较小的时候提供持续的动力。而且氢能源是公认的未来不可或缺的绿色能源，使用制氢储能系统配合风力发电有效避免了风电并网难题，减少了资源浪费，是风电利用的新方向。

宋江涛表示，就社区型分布式风力发电的价值而言，利用制氢储能是极为可行的。例如，来自东欧的项目开发商，利用氢气发生器和燃料电池已开发了一个分布式的数字化社区风电项目，即系统耦合的分布式小型风力发电机——制氢设备可以提供一个高效、环保、友好的综合解决方案，提供存储和汽车加氢的系统。

中小型风电可以进社区

当前，我国国家政策和风电开发形式，使得分布式社区风电系统逐渐进入人们的视野。根据2013年1月1日国务院印发的《能源发展“十二五”规划》，2005年我国风能为126万千瓦，2010年我国风能为3100万千瓦，2015年我国风能发电装机规模将达到1亿千瓦。按装机总容量计算，我国已经超过意大利和英国，成为世界第6大风电大国。

目前，风能作为常规电网的电源并网运行主要集中在我国在“三北”地区，风场处于电网末端，当地风力消纳能力不足，系统调峰能力不够，出现弃风现象，造成巨大的资源浪费。特别是风能作为独立运行的供电系统，能够灵活地适应电力需求的社区型小型风机设备，并未得到普及。

宋江涛认为，分布式风力发电联合电网运行将是今后分布式发电技术发展的必然趋势，特别是在风力资源丰富地区的城市周边。除了考虑到中小型风电的环境效益，风力发电机纳入到社区中会大大提高风力发电的灵活性，以便于其独立、轻松地把风能集成到混合动力系统中，与太阳能发电系统或储氢系统一起工作。目前，社区的能源需求决定了建设的电力规模，这一般需要根据用户用电量、风力条件等因素来确定。其中，分布式社区风能项目设立的以住宅、农业、商业和公共部门等能源消费中心为重点，通过在相邻的一个或几个社区建立相关配套设施，从而直接为最终用户提供所需能量的一个友好环保型风能利用方案。

宋江涛指出，针对基础设施发达的城区，风力发电机似乎只是提供一个辅助作用，但对于一个特定的地点或社区来说，小型风电项目具有构建灵活以及结合混合动力系统运行的特点。通常中小型规模系统即可满足用户需求，在理想的情况下，针对间歇性风能的利用还应加强小型风力涡轮机的开发，并进一步简化和集成涡轮机的安装、维修和操作服务，以保障其在任何风力情况下存储系统的正常稳定运作。（记者 孟凡君）

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