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气动工具:如何让风电产业更进一步的发展?

发布日期:[2010/3/15]    共阅[1838]次
    三大电力集团老总“谈风论电”,认为“只有风机的技术再进一步,风电才会有一个更上一个台阶的发展”。如何让风电技术更进一步是目前急需解决的问题,否则将影响我国风电产业的发展。

    美国通用电气公司(GE)副总裁迈克尔•艾德奇表示,现有风能技术在3年后就会被淘汰,下一代的风能技术,GE会显示出更强大的优势。我国风电技术面临两个选择:一个选择是等待别人把我们淘汰,然后再引进技术,从头再来!另一种选择是站在巨人肩上,取得后发优势!

    每项技术的淘汰,不在于后续技术有多先进,而在于技术自身的不完善。我们要做的就是认识不完善,研究不完善,解决不完善。用完善的风电技术替代不完善的技术,找到了完善技术,就找到了“突破口”。

    我国风电产业需要补贴,需要扶持,如何才能站立?如何才能奔跑?

    我国风电装机容量已位居世界第四位,装机容量大,而发电量低,故障率高,并网困难,如何提高发电量?如何提高并网稳定性?

    我国有近80家风电生产企业,我国风电产业才刚起步,风电占全国用电量份额非常小,为什么会出现严重产能过剩?
风能发电出现在十九世纪末,丹麦人首先研制了风能发电机,自二十世纪八十年代起这项技术飞速发展,风能发电这种绿色能源越来越得到重视。世界各国都出台各项政策大力扶持风电产业,近几年我国的风电产业得到了飞速发展,建起了几座大的陆地风电场,在装机容量上已位居世界第四位,发展规模令人注目,但发展中存在的问题越来越突出。首先是装机容量很大,但发电量还很低,有效发电时间短,不能形成对电力网的有效补充,也不能形成对电力网的稳定输出;其次是风电机并网稳定性没有保证,特别是风电机大规模并网,对电网的冲击和损害是非常严重的,必然造成并网困难;还有故障率很高,维护成本大,风电机的安全性也没有保证。这些问题是现有风电技术与生俱来的问题,为什么这些问题在欧美国家不明显,而在我国就显得特别突出。这主要是由于在以下两个方面存在差异而造成的。

    最主要是气候差异,欧美属于季风频繁的海洋性气候,所以风能资源非常丰富,风速高,大风时间长,风电也就成为一项重要能源,所以欧美国家风电发展最快。而我国新疆、甘肃、内蒙古地区都属于干燥的高原地区,风速低、大风时间短,空气密度小。进口风电机的设计风速一般在15m/s,低风速设计也在13m/s,而我国这些地区时间最长、最大的风速是6~8m/s,很显然进口风电机的设计值与我国实际情况差别很大,再加上空气密度的差别,必然造成发电量很低的现象。欧美国家风电机也存在故障率高、维护成本大的问题,但由于年发电时间长和发电量较大,这样可以弥补维护费用带来的亏损。还有欧美国家台风很少,而我国沿海每年都有几次大的台风,台风对我国沿海风电场造成的损失也是巨大的,2003年13号台风“杜鹃”,2006年1号台风“珍珠”和8号台风“桑美”分别造成了广东汕尾红海湾风电场,南澳风电场和浙江苍南鹤顶山风电场的风机严重损毁。

    还有就是并网方式存在差异,由于风电机并网稳定性没有保证,欧美国家都是采用分散入网的方式,这些国家风电场规模都较小。当风速和风向变化很大时,风电机不稳定,不能满足并网条件,此时风电机可以随时脱网;风电机稳定后,又可以随时入网,并且欧洲几个国家的电网是联网的,电网很强,不会对电网造成太大冲击。而我国采用的是大规模并网的方式,我国风能资源丰富的地区主要分布在“三北”(西北、东北、华北)地区和东南沿海。目前在“三北”规划了6个千万千瓦风电基地,但这些地方又是电网最弱的地区,因此我国风力发电将面临着电网不堪重负的问题。目前国家已开始规划智能电网建设,但是由于这些地区处于电网末端,容量调控能力较差,很难承受风电大容量变化的冲击。我们通过一个数据计算来说明这个问题。一个千万千瓦级风电场会有500~600台风电机组,我们选取2.5MW风电机数据进行计算,风电机的牌子是德国Nordex公司N80,我们取较低数据,当风速5m/s,功率是120kw,当风速6m/s,功率是248kw。当风速变化为1m/s时,功率的变化是128kw,如果按100台风电机计算,功率变化值就达12800kw,1万千瓦的冲击能量不知道要多强大的智能电网才能承受?而且这个计算值已经很小了,我们是按低风速,小的变化量进行计算的,实际的风速变化要大很多,而且风向的变化对风电机功率的影响比风速还要大。所以,实际使用中的冲击能量要比这个值大很多,将是非常惊人的,我们必须认真对待。因此解决并网问题,并不是建成一个智能电网那么简单,而是需要我们对风电机性能进行全面改进。
从以上分析可以看出,目前欧美的风电技术是不适合我国陆地使用的,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。现有风电机年发电时间一般只有2000~3000小时,与全年8760小时相比只有1/3的时间可以发电,大部分时间成了摆设,严重影响风电的利用。还有台风对沿海风电场的威胁是很大的,以前风电场规模都较小,损失也较小;现在规划建设的风电场是以前的好几倍,如果出现台风损毁,那造成的损失将是巨大的,我们必须认真对待。并网问题是关系到我国“陆地三峡”能否成功的大问题,现有风电机显然是不符合并网要求的,如果性能不改善,将出现风小的时候发不出电,风大的时候又并不了网。“陆地三峡”将难以运行,损失将是巨大的。大规模并网国外也没有成功经验可以借鉴,象丹麦等国虽然风电占20~30%,但都是分散接入,并制订风电并网导则严格规定了接入点的风机数量和容量,并规定接入和退出的标准,丹麦国家电网公司每天会从三个不同的气象预报公司接收四次天气预报,然后利用先进的软件系统预测何时天气预报所述的风力变化会影响到风机,以及分析这些变化对整个电力系统带来的影响,进行快速的人工干预。但是,实际风速和预测风速完全吻合的情况很少。这种被动的、不准确的控制方式对我国肯定是不适用的,我国大型的风电场瞬间产生的冲击电流就足以让电网瘫痪,不可能有时间进行人工干预。所以我国大规模并网对风电机的性能要求更高,我们知道风是有波动性的,有波峰,也有波谷,间隔时间较长的称为阵风,风速的变化必然引起风电机功率的变化。我们首先应解决风速和风向变化对风电机的影响,现有风电机是利用叶片的惯性能量来平滑功率的波动,在低风速的情况起作用,在高风速情况下惯性力与强大的风载相比,好比鸡蛋与石头,无法与之相抗衡。最有效的办法就是单独附加惯性储能装置,利用惯性储能装置起到削峰填谷的作用,这样对稳定功率输出是非常有帮助的。还有叶片的性能也是需要改进的,现有叶片在高风速时,会产生强风载,会变的不稳定,难以控制,造成风电机功率的急剧变化,对并网的稳定性产生很大的威胁。

    我国的风电产业经过近2、3年的飞速发展,已进入关键发展时期。现在我们已基本掌握风电技术,经验也不断丰富,问题也都已出现。我们现在应该静下心来,分析问题、研究问题、解决问题,寻找“突破口”。发电效率低,稳定性和安全性没有保证,并网难,这些问题都是风电产业的致命问题,只有解决好这些问题,才能让我国风电产业健康快速发展。下面我们从风电技术的发展历程来寻找问题存在的根源,来寻找解决问题的“突破口”。



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