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我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢分析

Tag：風(fēng)電  
    三大電力集團(tuán)老總“談風(fēng)論電”，認(rèn)為“只有風(fēng)機(jī)的技術(shù)再進(jìn)一步，風(fēng)電才會有一個(gè)更上一個(gè)臺階的發(fā)展”。如何讓風(fēng)電技術(shù)更進(jìn)一步是目前急需解決的問題，否則將影響我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　美國通用電氣公司(GE)副總裁邁克爾?艾德奇表示，現(xiàn)有風(fēng)能技術(shù)在3年后就會被淘汰，下一代的風(fēng)能技術(shù)，GE會顯示出更強(qiáng)大的優(yōu)勢。我國風(fēng)電技術(shù)面臨兩個(gè)選擇：一個(gè)選擇是等待別人把我們淘汰，然后再引進(jìn)技術(shù)，從頭再來！另一種選擇是站在巨人肩上，取得后發(fā)優(yōu)勢！
　　每項(xiàng)技術(shù)的淘汰，不在于后續(xù)技術(shù)有多先進(jìn)，而在于技術(shù)自身的不完善。我們要做的就是認(rèn)識不完善，研究不完善，解決不完善。用完善的風(fēng)電技術(shù)替代不完善的技術(shù)，找到了完善技術(shù)，就找到了“突破口”。
　　我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)需要補(bǔ)貼，需要扶持，如何才能站立？如何才能奔跑？
　　我國風(fēng)電裝機(jī)容量已位居世界第四位，裝機(jī)容量大，而發(fā)電量低，故障率高，并網(wǎng)困難，如何提高發(fā)電量？如何提高并網(wǎng)穩(wěn)定性？
　　我國有近80家風(fēng)電生產(chǎn)企業(yè)，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)才剛起步，風(fēng)電占全國用電量份額非常小，為什么會出現(xiàn)嚴(yán)重產(chǎn)能過剩？
　  風(fēng)能發(fā)電出現(xiàn)在十九世紀(jì)末，丹麥人首先研制了風(fēng)能發(fā)電機(jī)，自二十世紀(jì)八十年代起這項(xiàng)技術(shù)飛速發(fā)展，風(fēng)能發(fā)電這種綠色能源越來越得到重視。世界各國都出臺各項(xiàng)政策大力扶持風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，近幾年我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展，建起了幾座大的陸地風(fēng)電場，在裝機(jī)容量上已位居世界第四位，發(fā)展規(guī)模令人注目，但發(fā)展中存在的問題越來越突出。首先是裝機(jī)容量很大，但發(fā)電量還很低，有效發(fā)電時(shí)間短，不能形成對電力網(wǎng)的有效補(bǔ)充，也不能形成對電力網(wǎng)的穩(wěn)定輸出；其次是風(fēng)電機(jī)并網(wǎng)穩(wěn)定性沒有保證，特別是風(fēng)電機(jī)大規(guī)模并網(wǎng)，對電網(wǎng)的沖擊和損害是非常嚴(yán)重的，必然造成并網(wǎng)困難；還有故障率很高，維護(hù)成本大，風(fēng)電機(jī)的安全性也沒有保證。這些問題是現(xiàn)有風(fēng)電技術(shù)與生俱來的問題，為什么這些問題在歐美國家不明顯，而在我國就顯得特別突出。這主要是由于在以下兩個(gè)方面存在差異而造成的。
　　最主要是氣候差異，歐美屬于季風(fēng)頻繁的海洋性氣候，所以風(fēng)能資源非常豐富，風(fēng)速高，大風(fēng)時(shí)間長，風(fēng)電也就成為一項(xiàng)重要能源，所以歐美國家風(fēng)電發(fā)展最快。而我國新疆、甘肅、內(nèi)蒙古地區(qū)都屬于干燥的高原地區(qū)，風(fēng)速低、大風(fēng)時(shí)間短，空氣密度小。進(jìn)口風(fēng)電機(jī)的設(shè)計(jì)風(fēng)速一般在15m/s，低風(fēng)速設(shè)計(jì)也在13m/s，而我國這些地區(qū)時(shí)間最長、最大的風(fēng)速是6~8m/s，很顯然進(jìn)口風(fēng)電機(jī)的設(shè)計(jì)值與我國實(shí)際情況差別很大，再加上空氣密度的差別，必然造成發(fā)電量很低的現(xiàn)象。歐美國家風(fēng)電機(jī)也存在故障率高、維護(hù)成本大的問題，但由于年發(fā)電時(shí)間長和發(fā)電量較大，這樣可以彌補(bǔ)維護(hù)費(fèi)用帶來的虧損。還有歐美國家臺風(fēng)很少，而我國沿海每年都有幾次大的臺風(fēng)，臺風(fēng)對我國沿海風(fēng)電場造成的損失也是巨大的，2003年13號臺風(fēng)“杜鵑”，2006年1號臺風(fēng)“珍珠”和8號臺風(fēng)“桑美”分別造成了廣東汕尾紅海灣風(fēng)電場，南澳風(fēng)電場和浙江蒼南鶴頂山風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)嚴(yán)重?fù)p毀。
　　還有就是并網(wǎng)方式存在差異，由于風(fēng)電機(jī)并網(wǎng)穩(wěn)定性沒有保證，歐美國家都是采用分散入網(wǎng)的方式，這些國家風(fēng)電場規(guī)模都較小。當(dāng)風(fēng)速和風(fēng)向變化很大時(shí)，風(fēng)電機(jī)不穩(wěn)定，不能滿足并網(wǎng)條件，此時(shí)風(fēng)電機(jī)可以隨時(shí)脫網(wǎng)；風(fēng)電機(jī)穩(wěn)定后，又可以隨時(shí)入網(wǎng)，并且歐洲幾個(gè)國家的電網(wǎng)是聯(lián)網(wǎng)的，電網(wǎng)很強(qiáng)，不會對電網(wǎng)造成太大沖擊。而我國采用的是大規(guī)模并網(wǎng)的方式，我國風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要分布在“三北”（西北、東北、華北）地區(qū)和東南沿海。目前在“三北”規(guī)劃了6個(gè)千萬千瓦風(fēng)電基地，但這些地方又是電網(wǎng)最弱的地區(qū)，因此我國風(fēng)力發(fā)電將面臨著電網(wǎng)不堪重負(fù)的問題。目前國家已開始規(guī)劃智能電網(wǎng)建設(shè)，但是由于這些地區(qū)處于電網(wǎng)末端，容量調(diào)控能力較差，很難承受風(fēng)電大容量變化的沖擊。我們通過一個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算來說明這個(gè)問題。一個(gè)千萬千瓦級風(fēng)電場會有500~600臺風(fēng)電機(jī)組，我們選取2.5MW風(fēng)電機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，風(fēng)電機(jī)的牌子是德國Nordex公司N80，我們?nèi)≥^低數(shù)據(jù)，當(dāng)風(fēng)速5m/s，功率是120kw，當(dāng)風(fēng)速6m/s，功率是248kw。當(dāng)風(fēng)速變化為1m/s時(shí)，功率的變化是128kw，如果按100臺風(fēng)電機(jī)計(jì)算，功率變化值就達(dá)12800kw，1萬千瓦的沖擊能量不知道要多強(qiáng)大的智能電網(wǎng)才能承受？而且這個(gè)計(jì)算值已經(jīng)很小了，我們是按低風(fēng)速，小的變化量進(jìn)行計(jì)算的，實(shí)際的風(fēng)速變化要大很多，而且風(fēng)向的變化對風(fēng)電機(jī)功率的影響比風(fēng)速還要大。所以，實(shí)際使用中的沖擊能量要比這個(gè)值大很多，將是非常驚人的，我們必須認(rèn)真對待。因此解決并網(wǎng)問題，并不是建成一個(gè)智能電網(wǎng)那么簡單，而是需要我們對風(fēng)電機(jī)性能進(jìn)行全面改進(jìn)。
　  從以上分析可以看出，目前歐美的風(fēng)電技術(shù)是不適合我國陸地使用的，最大的缺點(diǎn)是發(fā)電效率太低，三級風(fēng)以下基本沒有發(fā)電能力，設(shè)計(jì)風(fēng)速是13~15米/秒，也就是要達(dá)到七級大風(fēng)才能滿負(fù)荷，這樣的大風(fēng)在陸地很罕見�，F(xiàn)有風(fēng)電機(jī)年發(fā)電時(shí)間一般只有2000~3000小時(shí)，與全年8760小時(shí)相比只有1/3的時(shí)間可以發(fā)電，大部分時(shí)間成了擺設(shè)，嚴(yán)重影響風(fēng)電的利用。還有臺風(fēng)對沿海風(fēng)電場的威脅是很大的，以前風(fēng)電場規(guī)模都較小，損失也較�。滑F(xiàn)在規(guī)劃建設(shè)的風(fēng)電場是以前的好幾倍，如果出現(xiàn)臺風(fēng)損毀，那造成的損失將是巨大的，我們必須認(rèn)真對待。并網(wǎng)問題是關(guān)系到我國“陸地三峽”能否成功的大問題，現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)顯然是不符合并網(wǎng)要求的，如果性能不改善，將出現(xiàn)風(fēng)小的時(shí)候發(fā)不出電，風(fēng)大的時(shí)候又并不了網(wǎng)。“陸地三峽”將難以運(yùn)行，損失將是巨大的。大規(guī)模并網(wǎng)國外也沒有成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，象丹麥等國雖然風(fēng)電占20~30%，但都是分散接入，并制訂風(fēng)電并網(wǎng)導(dǎo)則嚴(yán)格規(guī)定了接入點(diǎn)的風(fēng)機(jī)數(shù)量和容量，并規(guī)定接入和退出的標(biāo)準(zhǔn)，丹麥國家電網(wǎng)公司每天會從三個(gè)不同的氣象預(yù)報(bào)公司接收四次天氣預(yù)報(bào)，然后利用先進(jìn)的軟件系統(tǒng)預(yù)測何時(shí)天氣預(yù)報(bào)所述的風(fēng)力變化會影響到風(fēng)機(jī)，以及分析這些變化對整個(gè)電力系統(tǒng)帶來的影響，進(jìn)行快速的人工干預(yù)。但是，實(shí)際風(fēng)速和預(yù)測風(fēng)速完全吻合的情況很少。這種被動(dòng)的、不準(zhǔn)確的控制方式對我國肯定是不適用的，我國大型的風(fēng)電場瞬間產(chǎn)生的沖擊電流就足以讓電網(wǎng)癱瘓，不可能有時(shí)間進(jìn)行人工干預(yù)。所以我國大規(guī)模并網(wǎng)對風(fēng)電機(jī)的性能要求更高，我們知道風(fēng)是有波動(dòng)性的，有波峰，也有波谷，間隔時(shí)間較長的稱為陣風(fēng)，風(fēng)速的變化必然引起風(fēng)電機(jī)功率的變化。我們首先應(yīng)解決風(fēng)速和風(fēng)向變化對風(fēng)電機(jī)的影響，現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)是利用葉片的慣性能量來平滑功率的波動(dòng)，在低風(fēng)速的情況起作用，在高風(fēng)速情況下慣性力與強(qiáng)大的風(fēng)載相比，好比雞蛋與石頭，無法與之相抗衡。最有效的辦法就是單獨(dú)附加慣性儲能裝置，利用慣性儲能裝置起到削峰填谷的作用，這樣對穩(wěn)定功率輸出是非常有幫助的。還有葉片的性能也是需要改進(jìn)的，現(xiàn)有葉片在高風(fēng)速時(shí)，會產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)載，會變的不穩(wěn)定，難以控制，造成風(fēng)電機(jī)功率的急劇變化，對并網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的威脅。
    我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近2、3年的飛速發(fā)展，已進(jìn)入關(guān)鍵發(fā)展時(shí)期�，F(xiàn)在我們已基本掌握風(fēng)電技術(shù)，經(jīng)驗(yàn)也不斷豐富，問題也都已出現(xiàn)。我們現(xiàn)在應(yīng)該靜下心來，分析問題、研究問題、解決問題，尋找“突破口”。發(fā)電效率低，穩(wěn)定性和安全性沒有保證，并網(wǎng)難，這些問題都是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的致命問題，只有解決好這些問題，才能讓我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。下面我們從風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展歷程來尋找問題存在的根源，來尋找解決問題的“突破口”。

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