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如何讓風電產業更進一步的發展?

2010-03-12 12:23:53 國際能源網

三大電力集團老總“談風論電”,認為“只有風機的技術再進一步,風電才會有一個更上一個臺階的發展”。如何讓風電技術更進一步是目前急需解決的問題,否則將影響我國風電產業的發展。

美國通用電氣公司(GE)副總裁邁克爾•艾德奇表示,現有風能技術在3年后就會被淘汰,下一代的風能技術,GE會顯示出更強大的優勢。我國風電技術面臨兩個選擇:一個選擇是等待別人把我們淘汰,然后再引進技術,從頭再來!另一種選擇是站在巨人肩上,取得后發優勢!

每項技術的淘汰,不在于后續技術有多先進,而在于技術自身的不完善。我們要做的就是認識不完善,研究不完善,解決不完善。用完善的風電技術替代不完善的技術,找到了完善技術,就找到了“突破口”。

我國風電產業需要補貼,需要扶持,如何才能站立?如何才能奔跑?

我國風電裝機容量已位居世界第四位,裝機容量大,而發電量低,故障率高,并網困難,如何提高發電量?如何提高并網穩定性?

我國有近80家風電生產企業,我國風電產業才剛起步,風電占全國用電量份額非常小,為什么會出現嚴重產能過剩?

風能發電出現在十九世紀末,丹麥人首先研制了風能發電機,自二十世紀八十年代起這項技術飛速發展,風能發電這種綠色能源越來越得到重視。世界各國都出臺各項政策大力扶持風電產業,近幾年我國的風電產業得到了飛速發展,建起了幾座大的陸地風電場,在裝機容量上已位居世界第四位,發展規模令人注目,但發展中存在的問題越來越突出。首先是裝機容量很大,但發電量還很低,有效發電時間短,不能形成對電力網的有效補充,也不能形成對電力網的穩定輸出;其次是風電機并網穩定性沒有保證,特別是風電機大規模并網,對電網的沖擊和損害是非常嚴重的,必然造成并網困難;還有故障率很高,維護成本大,風電機的安全性也沒有保證。這些問題是現有風電技術與生俱來的問題,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方面存在差異而造成的。

最主要是氣候差異,歐美屬于季風頻繁的海洋性氣候,所以風能資源非常豐富,風速高,大風時間長,風電也就成為一項重要能源,所以歐美國家風電發展最快。而我國新疆、甘肅、內蒙古地區都屬于干燥的高原地區,風速低、大風時間短,空氣密度小。進口風電機的設計風速一般在15m/s,低風速設計也在13m/s,而我國這些地區時間最長、最大的風速是6~8m/s,很顯然進口風電機的設計值與我國實際情況差別很大,再加上空氣密度的差別,必然造成發電量很低的現象。歐美國家風電機也存在故障率高、維護成本大的問題,但由于年發電時間長和發電量較大,這樣可以彌補維護費用帶來的虧損。還有歐美國家臺風很少,而我國沿海每年都有幾次大的臺風,臺風對我國沿海風電場造成的損失也是巨大的,2003年13號臺風“杜鵑”,2006年1號臺風“珍珠”和8號臺風“桑美”分別造成了廣東汕尾紅海灣風電場,南澳風電場和浙江蒼南鶴頂山風電場的風機嚴重損毀。

還有就是并網方式存在差異,由于風電機并網穩定性沒有保證,歐美國家都是采用分散入網的方式,這些國家風電場規模都較小。當風速和風向變化很大時,風電機不穩定,不能滿足并網條件,此時風電機可以隨時脫網;風電機穩定后,又可以隨時入網,并且歐洲幾個國家的電網是聯網的,電網很強,不會對電網造成太大沖擊。而我國采用的是大規模并網的方式,我國風能資源豐富的地區主要分布在“三北”(西北、東北、華北)地區和東南沿海。目前在“三北”規劃了6個千萬千瓦風電基地,但這些地方又是電網最弱的地區,因此我國風力發電將面臨著電網不堪重負的問題。目前國家已開始規劃智能電網建設,但是由于這些地區處于電網末端,容量調控能力較差,很難承受風電大容量變化的沖擊。我們通過一個數據計算來說明這個問題。一個千萬千瓦級風電場會有500~600臺風電機組,我們選取2.5MW風電機數據進行計算,風電機的牌子是德國Nordex公司N80,我們取較低數據,當風速5m/s,功率是120kw,當風速6m/s,功率是248kw。當風速變化為1m/s時,功率的變化是128kw,如果按100臺風電機計算,功率變化值就達12800kw,1萬千瓦的沖擊能量不知道要多強大的智能電網才能承受?而且這個計算值已經很小了,我們是按低風速,小的變化量進行計算的,實際的風速變化要大很多,而且風向的變化對風電機功率的影響比風速還要大。所以,實際使用中的沖擊能量要比這個值大很多,將是非常驚人的,我們必須認真對待。因此解決并網問題,并不是建成一個智能電網那么簡單,而是需要我們對風電機性能進行全面改進。

從以上分析可以看出,目前歐美的風電技術是不適合我國陸地使用的,最大的缺點是發電效率太低,三級風以下基本沒有發電能力,設計風速是13~15米/秒,也就是要達到七級大風才能滿負荷,這樣的大風在陸地很罕見?,F有風電機年發電時間一般只有2000~3000小時,與全年8760小時相比只有1/3的時間可以發電,大部分時間成了擺設,嚴重影響風電的利用。還有臺風對沿海風電場的威脅是很大的,以前風電場規模都較小,損失也較小;現在規劃建設的風電場是以前的好幾倍,如果出現臺風損毀,那造成的損失將是巨大的,我們必須認真對待。并網問題是關系到我國“陸地三峽”能否成功的大問題,現有風電機顯然是不符合并網要求的,如果性能不改善,將出現風小的時候發不出電,風大的時候又并不了網。

“陸地三峽”將難以運行,損失將是巨大的。大規模并網國外也沒有成功經驗可以借鑒,象丹麥等國雖然風電占20~30%,但都是分散接入,并制訂風電并網導則嚴格規定了接入點的風機數量和容量,并規定接入和退出的標準,丹麥國家電網公司每天會從三個不同的氣象預報公司接收四次天氣預報,然后利用先進的軟件系統預測何時天氣預報所述的風力變化會影響到風機,以及分析這些變化對整個電力系統帶來的影響,進行快速的人工干預。但是,實際風速和預測風速完全吻合的情況很少。這種被動的、不準確的控制方式對我國肯定是不適用的,我國大型的風電場瞬間產生的沖擊電流就足以讓電網癱瘓,不可能有時間進行人工干預。所以我國大規模并網對風電機的性能要求更高,我們知道風是有波動性的,有波峰,也有波谷,間隔時間較長的稱為陣風,風速的變化必然引起風電機功率的變化。我們首先應解決風速和風向變化對風電機的影響,現有風電機是利用葉片的慣性能量來平滑功率的波動,在低風速的情況起作用,在高風速情況下慣性力與強大的風載相比,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的,現有葉片在高風速時,會產生強風載,會變的不穩定,難以控制,造成風電機功率的急劇變化,對并網的穩定性產生很大的威脅。

我國的風電產業經過近2、3年的飛速發展,已進入關鍵發展時期。現在我們已基本掌握風電技術,經驗也不斷豐富,問題也都已出現。我們現在應該靜下心來,分析問題、研究問題、解決問題,尋找“突破口”。發電效率低,穩定性和安全性沒有保證,并網難,這些問題都是風電產業的致命問題,只有解決好這些問題,才能讓我國風電產業健康快速發展。下面我們從風電技術的發展歷程來尋找問題存在的根源,來尋找解決問題的“突破口”。
 




責任編輯: 中國能源網

標簽:風電