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風電技術(shù)更進一步策略
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http://www.mamogu.com 發(fā)稿日期:2010-3-17
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2009-2013年硅灰石采選產(chǎn)業(yè)規(guī)劃研究與投資價值分 【出版日期】 2010年3月 【報告頁碼】 350頁 【圖表數(shù)量】 150個2009-2013年光鹵石采選產(chǎn)業(yè)規(guī)劃研究與投資價值分 【出版日期】 2010年3月 【報告頁碼】 350頁 【圖表數(shù)量】 150個2009-2013年高嶺土開采產(chǎn)業(yè)規(guī)劃研究與投資價值分 【出版日期】 2010年3月 【報告頁碼】 350頁 【圖表數(shù)量】 150個2009-2013年獨居石混合精礦產(chǎn)業(yè)規(guī)劃研究與投資價 【出版日期】 2010年3月 【報告頁碼】 350頁 【圖表數(shù)量】 150個美國通用電氣公司(GE)副總裁邁克爾?艾德奇表示,現(xiàn)有風能技術(shù)在3年后就會被淘汰,下一代的風能技術(shù),GE會顯示出更強大的優(yōu)勢。我國風電技術(shù)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(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!
每項技術(shù)的淘汰,不在于后續(xù)技術(shù)有多先進,而在于技術(shù)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(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”。
我國風電產(chǎn)業(yè)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(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家風電生產(chǎn)企業(yè),我國風電產(chǎn)業(yè)才剛起步,風電占全國用電量份額非常小,為什么會出現(xiàn)嚴重產(chǎn)能過剩?
風能發(fā)電出現(xiàn)在十九世紀末,丹麥人首先研制了風能發(fā)電機,自二十世紀八十年代起這項技術(shù)飛速發(fā)展,風能發(fā)電這種綠色能源越來越得到重視。世界各國都出臺各項政策大力扶持風電產(chǎn)業(yè),近幾年我國的風電產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)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(fā)展規(guī)模令人注目,但發(fā)展中存在的問題越來越突出。首先是裝機容量很大,但發(fā)電量還很低,有效發(fā)電時間短,不能形成對電力網(wǎng)的有效補充,也不能形成對電力網(wǎng)的穩(wěn)定輸出;其次是風電機并網(wǎng)穩(wěn)定性沒有保證,特別是風電機大規(guī)模并網(wǎng),對電網(wǎng)的沖擊和損害是非常嚴重的,必然造成并網(wǎng)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(xiàn)有風電技術(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(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(qū)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(fā)電量很低的現(xiàn)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(fā)電時間長和發(fā)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(wǎng)方式存在差異,由于風電機并網(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,這些國家風電場規(guī)模都較小。當風速和風向變化很大時,風電機不穩(wěn)定,不能滿足并網(wǎng)條件,此時風電機可以隨時脫網(wǎng);風電機穩(wěn)定后,又可以隨時入網(wǎng),并且歐洲幾個國家的電網(wǎng)是聯(lián)網(wǎng)的,電網(wǎng)很強,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個千萬千瓦風電基地,但這些地方又是電網(wǎng)最弱的地區(qū),因此我國風力發(fā)電將面臨著電網(wǎng)不堪重負的問題。目前國家已開始規(guī)劃智能電網(wǎng)建設,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,很難承受風電大容量變化的沖擊。我們通過一個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行計算,風電機的牌子是德國Nordex公司N80,我們?nèi)≥^低數(shù)據(jù),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(wǎng)才能承受?而且這個計算值已經(jīng)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(wǎng)問題,并不是建成一個智能電網(wǎng)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(shù)是不適合我國陸地使用的,最大的缺點是發(fā)電效率太低,三級風以下基本沒有發(fā)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(xiàn)有風電機年發(fā)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(fā)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(guī)模都較小,損失也較;現(xiàn)在規(guī)劃建設的風電場是以前的好幾倍,如果出現(xiàn)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(wǎng)問題是關系到我國“陸地三峽”能否成功的大問題,現(xiàn)有風電機顯然是不符合并網(wǎng)要求的,如果性能不改善,將出現(xiàn)風小的時候發(fā)不出電,風大的時候又并不了網(wǎng)!瓣懙厝龒{”將難以運行,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(wǎng)導則嚴格規(guī)定了接入點的風機數(shù)量和容量,并規(guī)定接入和退出的標準,丹麥國家電網(wǎng)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(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)生的沖擊電流就足以讓電網(wǎng)癱瘓,不可能有時間進行人工干預。所以我國大規(guī)模并網(wǎng)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(xiàn)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(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的,現(xiàn)有葉片在高風速時,會產(chǎn)生強風載,會變的不穩(wěn)定,難以控制,造成風電機功率的急劇變化,對并網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的威脅。
我國的風電產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近2、3年的飛速發(fā)展,已進入關鍵發(fā)展時期。現(xiàn)在我們已基本掌握風電技術(shù),經(jīng)驗也不斷豐富,問題也都已出現(xiàn)。我們現(xiàn)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(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,才能讓我國風電產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。下面我們從風電技術(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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