中國儲能網(wǎng)訊：風(fēng)力發(fā)電作為人類探索使用清潔能源的標(biāo)志性產(chǎn)品，有著悠久的歷史。在我國，發(fā)展最快的是大型并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，年增長幅度都在20%以上。而小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用在過去由于配套技術(shù)的限制，遠(yuǎn)沒有大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)成熟，隨著電子技術(shù)和儲能技術(shù)的提高，小型風(fēng)力發(fā)電近年來呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。筆者想就小型風(fēng)力發(fā)電的健康發(fā)展提一些看法，供大家參考。
（本文作者：胡大林 郵箱：1029656972@qq.com）
風(fēng)力發(fā)電作為人類探索使用清潔能源的標(biāo)志性產(chǎn)品，有著悠久的歷史。隨著化石能源的日益減少以及過度使用化石能源對地球環(huán)境造成的嚴(yán)重破壞，人類從未像今天這樣對使用清潔能源有著如此的迫切。
風(fēng)力發(fā)電是目前人們所掌握的清潔能源獲取技術(shù)當(dāng)中，從環(huán)境友好性、技術(shù)成熟度、獲取成本等方面來看是最好的。在我國，發(fā)展最快的是大型并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，年增長幅度都在20%以上。
大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對風(fēng)能資源有相當(dāng)高的要求。而單機(jī)功率在100kW以下的小、微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于有使用范圍廣、投資小、對資源要求不高等特點(diǎn)也得到了快速發(fā)展，大家看得比較多的是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)在偏遠(yuǎn)地區(qū)的家庭使用和城市道路以及景觀照明使用等。
小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用在過去由于配套技術(shù)的限制，遠(yuǎn)沒有大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)成熟，隨著電子技術(shù)和儲能技術(shù)的提高，小型風(fēng)力發(fā)電近年來呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。同其它任何事物一樣，過速發(fā)展所帶來的隱患常不為人知。筆者想就小型風(fēng)力發(fā)電的健康發(fā)展提一些看法，供大家參考。
一、 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)
一般人想象中，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)不是什么非常重要的產(chǎn)品，談不上什么技術(shù)難度。但就本人看來，小風(fēng)電和大風(fēng)電相比，還是有其自己的特點(diǎn)的。要想做出一款真正的好的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)，難度的確不小，分析如下;
1、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)與大型并網(wǎng)風(fēng)機(jī)各有不同的用途，大型風(fēng)機(jī)是以向電網(wǎng)提供大功率的電能輸出為目的，所以對工作環(huán)境可以提出苛刻的要求，因此是根據(jù)設(shè)備選定使用地點(diǎn)。而小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)是以就近使用清潔能源、解決電網(wǎng)傳輸不到的地區(qū)用電為目的，因此是根據(jù)使用地點(diǎn)選定設(shè)備。
2、在人口密集區(qū)，風(fēng)能功率很小。根據(jù)中國氣象局十年的統(tǒng)計，除新疆、西藏、內(nèi)蒙以及沿海地區(qū)外，其它地方年平均風(fēng)速都是在2~4m/s左右，因此要讓小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)在這些地區(qū)有效的使用，就必須解決低風(fēng)速發(fā)電的問題。
3、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)一直沿用大風(fēng)機(jī)的參數(shù)定義標(biāo)準(zhǔn)，額定基本參量為12m/s風(fēng)速。這使得設(shè)計者和使用者都不同程度的出現(xiàn)誤區(qū)，設(shè)計人員往往注重大風(fēng)保護(hù)的設(shè)計而忽略低風(fēng)速發(fā)電的重要性;使用者往往不理解不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出力特性而出現(xiàn)系統(tǒng)容量設(shè)計不足。
4、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用的場合離人眾的的活動距離通常較近，且量大面廣，因此對風(fēng)機(jī)的安全性要求非常高。
5、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)受價格限制，不能采用昂貴的材料和復(fù)雜的控制手段來解決安全可靠性問題。
6、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常沒有專業(yè)的安裝維護(hù)人員對風(fēng)機(jī)進(jìn)行專業(yè)的安裝、保養(yǎng)和維護(hù)。
7、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)對環(huán)境資源不能有苛刻的要求，因此要兼顧低風(fēng)速有效發(fā)電和大風(fēng)可靠保護(hù)這對矛盾的統(tǒng)一。
8、由于沒有固定的退役機(jī)制，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用壽命應(yīng)盡可能的長，并且在壽命期終止時應(yīng)能夠安全的失效，不會因失效而對環(huán)境和人造成安全隱患。
二、 國內(nèi)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀
由于缺乏專用的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及檢驗規(guī)程，現(xiàn)在的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)大部分套用大風(fēng)電的標(biāo)準(zhǔn)及定義，不少廠家甚至利用消費(fèi)者對風(fēng)電的不熟悉，亂標(biāo)功率參數(shù)來誤導(dǎo)消費(fèi)者。在系統(tǒng)的設(shè)計上，為降低成本，不考慮使用壽命，采用小容量的蓄電池等，最終造成系統(tǒng)工作一段時間后便失效，致使用戶失去信心。
筆者覺得，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般用于離網(wǎng)環(huán)境，和用電設(shè)備共同組成一個系統(tǒng)，因此，系統(tǒng)設(shè)計中將風(fēng)資源與用電設(shè)備的匹配設(shè)計最為重要。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于漁民漁船、魚排、偏遠(yuǎn)地區(qū)的小功率用電設(shè)施以及北方地區(qū)的農(nóng)村家庭供暖等比較合適。特別是供暖，在北方地區(qū)，冬季日照時間短，風(fēng)大，因此用風(fēng)力發(fā)電來供暖從資源利用上是最匹配的。此外用儲熱來代替儲電也能大大降低系統(tǒng)的初裝成本及日后的維護(hù)費(fèi)用。
三、 對風(fēng)光互補(bǔ)路燈的異議
國內(nèi)曾風(fēng)行過一段時間的風(fēng)光互補(bǔ)路燈，依本人看來，完全是一種概念炒作，是為迎合政府的節(jié)能減排的概念而出的，你現(xiàn)在能看到三年后還在正常運(yùn)行的一整條路的路燈嗎?我認(rèn)為風(fēng)光互補(bǔ)路燈最主要的問題有以下幾項;
1、安全問題：小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片一般都是工程塑料制品，抗老化能力差。到了一定時間，葉片根部將失去強(qiáng)度，葉片會在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下飛出去，很容易造成行車事故。此外，路邊旋轉(zhuǎn)的葉片也會造成司機(jī)的注意力轉(zhuǎn)移，形成安全隱患。
2、系統(tǒng)壽命：風(fēng)光互補(bǔ)路燈的關(guān)鍵部分是依靠蓄電池來儲能，鉛酸電池的壽命在2年左右即開始失效，更換的成本很高。所以政府花大價錢裝的風(fēng)光互補(bǔ)路燈大部分用了一段時間后便成了廢棄物，最后還是換回常規(guī)路燈。
3、亮燈率難以保證：風(fēng)光互補(bǔ)路燈由于各處的風(fēng)光資源不一樣，因此造成各個系統(tǒng)的發(fā)電量有很大差別，因此無法保證每桿路燈的亮燈時間。
4、維護(hù)難度大：由于每桿路燈都是一套獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)，并且各廠家的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)無法兼容，因此，對于路燈管理部門來說，對風(fēng)光互補(bǔ)路燈進(jìn)行維護(hù)實際上是不可能的事情。在保修期內(nèi)主要依靠廠家進(jìn)行維護(hù)，過了保修期后，也就沒人管了。因此，現(xiàn)在難以看到有長時間穩(wěn)定運(yùn)行的成功案例。
四、 對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展建議
1、重新定義和統(tǒng)一小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)很有必要。
2、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)目前還不完善，尤其是對安全性的要求。多年來，國際風(fēng)電界只注重對大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究，而對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究偏少，加上小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用的廣泛性不強(qiáng)，所以經(jīng)驗積累也少。
3、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用環(huán)境決定了它必須是高可靠性的運(yùn)動機(jī)械產(chǎn)品，同時，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用的環(huán)境惡劣(包括臺風(fēng)、高低溫、沙塵、鹽霧、紫外線、雷擊等)。制定小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計一款安全可靠的風(fēng)機(jī)或?qū)⑸婕暗娇諝鈩恿W(xué)、材料力學(xué)、電機(jī)學(xué)、材料成形、表面處理、結(jié)構(gòu)力學(xué)、電力電子學(xué)等領(lǐng)域，這不是一個企業(yè)或一個科研院所所能勝任的。因此，政府部門發(fā)揮政府的職能優(yōu)勢來解決這個問題。如可能，可以參照我國50年代電度表的設(shè)計經(jīng)驗，綜合各方面的專家和試驗條件，進(jìn)行全國統(tǒng)一設(shè)計，推出基本型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和測試標(biāo)準(zhǔn)，供廠商有償使用。各廠商可在此基礎(chǔ)上開發(fā)自己的特色風(fēng)機(jī)。
4、額定轉(zhuǎn)速的設(shè)計，高速風(fēng)機(jī)的效率要比低速風(fēng)機(jī)的要高，但在低風(fēng)速區(qū)效率反而不好，力矩特性也差。國外公司喜歡設(shè)計高風(fēng)速的風(fēng)機(jī)，這就是按常規(guī)思維的設(shè)計方式得出的結(jié)果。沒有考慮低風(fēng)速的發(fā)電性能和低風(fēng)速在全年內(nèi)所占的時間比重，此外還有葉片高速旋轉(zhuǎn)時所帶來的安全隱患。我個人認(rèn)為小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)該以強(qiáng)調(diào)低風(fēng)速下的發(fā)電性能為主要方向，用年發(fā)電量來考核也許就能說明問題了。此外，低速旋轉(zhuǎn)的葉片由于蘊(yùn)含的動能要小得多，因此葉片斷裂后所造成的安全隱患要也要小很多。
5、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出力特性與配套的電子控制器有直接的關(guān)系，一款合適的控制器不僅可以做到對風(fēng)機(jī)的可靠保護(hù)，同時也應(yīng)該能讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)在各種工況下都能發(fā)揮最佳的效率。目前設(shè)計控制器的人員極少有了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特性的，他們都是把風(fēng)力發(fā)電機(jī)當(dāng)成常規(guī)電機(jī)來進(jìn)行設(shè)計，因此很難達(dá)到理想的結(jié)果。
6、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)不是一個最終產(chǎn)品，它必須和控制設(shè)備和用電設(shè)備組成系統(tǒng)后才能體現(xiàn)出它的使用價值。只有合理的配合設(shè)計才能發(fā)揮各自的優(yōu)越性。也只有這種統(tǒng)籌設(shè)計才能設(shè)計出高可靠性、高效率、低成本、易安裝、免(少)維護(hù)的系統(tǒng)。
五、 總結(jié)
近年來，人們對環(huán)境保護(hù)的意識越來越強(qiáng)，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為一個易于為人們所接受的清潔能源產(chǎn)品，已越來越多的出現(xiàn)在人們的視線內(nèi)(如風(fēng)光互補(bǔ)路燈這類典型應(yīng)用系統(tǒng))。也正是看到它美好的前景，諸多廠商和投資者一哄而上，紛紛上馬小風(fēng)機(jī)項目。令人憂慮的是，誰也沒有關(guān)心它的安全隱患，一旦出現(xiàn)安全事故，將是對小型風(fēng)力發(fā)電這個擁有美好前景的產(chǎn)品一個致命的打擊。
隨著生產(chǎn)和使用的數(shù)量增加，這種風(fēng)險將變得越來越大。因此，我們這些新能源從業(yè)者應(yīng)本著未雨綢繆的心態(tài)，克服浮躁心理，沉下心來做好基礎(chǔ)工作，將小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計工作做好。不要忽悠客戶，要正確引導(dǎo)客戶客觀正確的建設(shè)使用它，只有這樣，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)才有光明的未來。
本人從事小型風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的時間不長，深信小型風(fēng)力發(fā)電將會普及性的出現(xiàn)在我們的生活當(dāng)中，因此也更希望我國的小型風(fēng)力發(fā)電行業(yè)能走上健康平穩(wěn)的發(fā)展之路!
