中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：風(fēng)力產(chǎn)生動(dòng)力已不是新資訊，據(jù)文獻(xiàn)記載，風(fēng)車的歷史可以追溯到公元前200年。從剛開(kāi)始的小規(guī)模內(nèi)嘗試?yán)蔑L(fēng)能，到如今發(fā)展成為多兆瓦的生產(chǎn)機(jī)器，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)走入人們的日常生活。隨著科技進(jìn)步，相較以往的任何方法，風(fēng)力發(fā)電的方法都能更有效的使用能源。現(xiàn)如今，人們也正努力試圖在更大范圍內(nèi)從風(fēng)力資源中收集清潔可再生能源，但對(duì)于那些中小型風(fēng)電系統(tǒng)……難道我們就應(yīng)該扔下不管了嗎？
除去特殊情況，一般意義上，大型的風(fēng)力渦輪機(jī)都可以更換成較小的。全球中小型風(fēng)電項(xiàng)目（SMWT）的市場(chǎng)承載力實(shí)際上是預(yù)測(cè)的2015倍，尤其是在發(fā)展中國(guó)家的市場(chǎng)，更是多達(dá)6.34億美元。
除了考慮到中小型風(fēng)電的環(huán)境效益，也許最好的方案是將渦輪機(jī)納入到人居區(qū)中，提高風(fēng)力發(fā)電的靈活性，以便于其獨(dú)立、輕松的把風(fēng)能集成到混合動(dòng)力系統(tǒng)中，與太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)（或是石油，如果需要可以降低它的一些影響）或儲(chǔ)氫系統(tǒng)一起工作。除此以外，分布式的中小型風(fēng)電還具有就近入網(wǎng)、就地消納，不需要電網(wǎng)的遠(yuǎn)距離輸送等優(yōu)勢(shì)
最近開(kāi)發(fā)的風(fēng)力-氫氣轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)的技術(shù)為此提供了一個(gè)合理的合作模式。為此，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）在美國(guó)科羅拉多國(guó)家風(fēng)力技術(shù)中心還發(fā)起了一個(gè)風(fēng)力—?dú)錃猓╳ind2H2）的示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目把渦輪機(jī)與風(fēng)力—?dú)錃廪D(zhuǎn)換器的電解槽相連，利用風(fēng)能產(chǎn)生的電力把水分解成氫氣和氧氣，氫氣可被儲(chǔ)存并隨后被用于內(nèi)燃機(jī)或燃料電池中發(fā)電（www.nrel.gov）。就小規(guī)模的分布式風(fēng)力發(fā)電的價(jià)值而言，這個(gè)方案是可行的。例如，來(lái)自東歐的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商，利用氫氣發(fā)生器和燃料電池已開(kāi)發(fā)了一個(gè)分布式的數(shù)字化社區(qū)風(fēng)電項(xiàng)目。
在美國(guó)能源部能量效率與可再生能源辦公室的一個(gè)關(guān)鍵組成部分——燃料電池技術(shù)部，相關(guān)人員正努力尋找涉及到家庭氫氣系統(tǒng)h-prize*潛在競(jìng)爭(zhēng)力的相關(guān)信息，這也將進(jìn)一步促進(jìn)h-prize技術(shù)在商業(yè)氫能領(lǐng)域的應(yīng)用。這些系統(tǒng)將被設(shè)計(jì)用來(lái)產(chǎn)生氫氣，為現(xiàn)有住宅提供車輛加氫站的配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，這使得它潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值將達(dá)到一百萬(wàn)美元。
圖示1為一個(gè)系統(tǒng)耦合的分布式小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)—制氫設(shè)備，它可以提供一個(gè)高效，環(huán)保，友好的綜合解決方案，提供存儲(chǔ)和加油的系統(tǒng)。由于風(fēng)能在自然界中的間歇性，一直以來(lái)儲(chǔ)存問(wèn)題都沒(méi)有得到有效的解決，該設(shè)備的研發(fā)正好填補(bǔ)了該領(lǐng)域技術(shù)上的空白，并有可能在風(fēng)力較小的時(shí)候提供持續(xù)的動(dòng)力。
圖1 利用風(fēng)力發(fā)電并存儲(chǔ)的住宅能源系統(tǒng)
渦輪機(jī)規(guī)模的大小，完全取決于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建造需求。運(yùn)用有效地技術(shù)，和大的渦輪機(jī)一樣，中小型風(fēng)力渦輪機(jī)也可以提供許多相同的好處。事實(shí)上，在系統(tǒng)的使用周期中，風(fēng)力小的情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)每千瓦小時(shí)耗能（千瓦時(shí)）可以比小型光伏發(fā)電和一些小型水力發(fā)電更便宜（www.ruralelec.org）。就2011來(lái)看，美國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)估計(jì)，在美國(guó)，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本是6040美元/千瓦，同比2010增加11%（www.awea.org）。當(dāng)然，前期用戶和社區(qū)需要支付一定的費(fèi)用，但在某些情況下，項(xiàng)目可以向政府或私人業(yè)主尋求幫助。（注：幾乎每一個(gè)國(guó)家都在獎(jiǎng)勵(lì)可用的方案，詳細(xì)參照www.dsireusa.org。）就中國(guó)國(guó)內(nèi)而言，國(guó)家大力推動(dòng)可再生能源分布式應(yīng)用的政策緊鑼密鼓的出臺(tái)，2012年國(guó)家能源局8月6日正式發(fā)布其組織制定的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》、國(guó)務(wù)院新聞辦公室2012年10月24日發(fā)表《中國(guó)的能源政策(2012)》白皮書(shū)、 2013年1月1日國(guó)務(wù)院印發(fā)《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，足見(jiàn)國(guó)家對(duì)于新能源分布式發(fā)展的鼓勵(lì)趨勢(shì)日漸明顯。
利用風(fēng)能工作
分布式社區(qū)風(fēng)能項(xiàng)目通常建于相鄰的一個(gè)或幾個(gè)社區(qū)，以便于直接為最終用戶提供所需能量。社區(qū)的能源需求決定了建設(shè)的電力規(guī)模，但這通常是非常小的。一般來(lái)說(shuō)，這些項(xiàng)目是由幾個(gè)單一的小型風(fēng)力渦輪機(jī)組成，風(fēng)機(jī)一般配備50KW以下的高效、低維護(hù)的中小風(fēng)機(jī)即可，該系統(tǒng)適用于人居區(qū)，主要面向社區(qū)、小型農(nóng)莊及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。同時(shí)，對(duì)于稍大型分布式風(fēng)電系統(tǒng)的需求，也可配備便于用戶側(cè)接入的末端友好型1.5MW風(fēng)機(jī)，主要用于解決區(qū)域風(fēng)供熱，主要針對(duì)的是三北地區(qū)的冬季供暖問(wèn)題。到目前為止，該項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在住宅，農(nóng)業(yè)，商業(yè)，和公共部門(mén)等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
圖2 國(guó)外建成分布式社區(qū)風(fēng)能項(xiàng)目
? 農(nóng)業(yè)
現(xiàn)在的農(nóng)場(chǎng)往往充滿各種類型的拖拉機(jī)和收割機(jī)甚至小飛機(jī)。這些都是能源的消費(fèi)者，在農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)方面，自持風(fēng)力渦輪機(jī)作為理想的解決方案可以抵消一部分電力費(fèi)用。此外，美國(guó)農(nóng)業(yè)部還提供了各種資助和通過(guò)美國(guó)農(nóng)業(yè)部鄉(xiāng)村能源補(bǔ)貼計(jì)劃獲取其他資金的機(jī)會(huì)。除了農(nóng)業(yè)，農(nóng)民還可以通過(guò)出售風(fēng)力渦輪機(jī)多余的能量到當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)來(lái)找到新的利潤(rùn)來(lái)源。
? 農(nóng)村社區(qū)
農(nóng)村，尤其是偏遠(yuǎn)的社區(qū)和企業(yè)，可以建立并且共享社區(qū)風(fēng)電項(xiàng)目，從而節(jié)省電力傳輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施建設(shè)。一般意義上來(lái)說(shuō)，小型社區(qū)能夠通過(guò)共同決策的方法來(lái)投資和建立這個(gè)系統(tǒng)。在此，混合動(dòng)力系統(tǒng)可以作出重大的貢獻(xiàn)，特別是在能量存儲(chǔ)方面。例如，如果裝備了適合的氫氣發(fā)生器和儲(chǔ)罐，存儲(chǔ)系統(tǒng)可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的能源供給，居民們可以悠閑的享受鄉(xiāng)村生活而不必?fù)?dān)心能源成本和功率損耗。
? 城市社區(qū)
針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)達(dá)的城區(qū)，風(fēng)力渦輪機(jī)似乎只是提供一個(gè)輔助作用。然而，在不久的將來(lái)，用氫驅(qū)動(dòng)的公共交通系統(tǒng)即將建立，加氫站的建設(shè)將成為必要項(xiàng)目并且廣受歡迎。對(duì)此，小型風(fēng)力渦輪機(jī)可以輔助電解制氫設(shè)備完成制氫流程。
? 商業(yè)
根據(jù)商業(yè)領(lǐng)域能量消耗大的特點(diǎn)，商業(yè)區(qū)的風(fēng)能項(xiàng)目都應(yīng)該設(shè)計(jì)和配備比普通項(xiàng)目要大的風(fēng)力渦輪機(jī)。目的不僅是為了產(chǎn)生足夠的能量來(lái)滿足商業(yè)需求，還可以把一些多余的能量出售給公共事業(yè)公司。雖然大型設(shè)備成本較高，但相對(duì)于較小的系統(tǒng)，大型設(shè)備每千瓦時(shí)的成本也有相應(yīng)的降低。
除此之外，在建設(shè)環(huán)保工程、開(kāi)發(fā)低成本能源、保障能源安全和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方面，分布式社區(qū)風(fēng)能項(xiàng)目也都有著發(fā)揮重大貢獻(xiàn)的潛力。對(duì)于一個(gè)特定的地點(diǎn)或社區(qū)來(lái)說(shuō)，小型風(fēng)電項(xiàng)目具有構(gòu)建靈活以及結(jié)合混合動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)。在理想的情況下，針對(duì)間歇性風(fēng)能的利用還應(yīng)加強(qiáng)小型風(fēng)力渦輪機(jī)的開(kāi)發(fā)，應(yīng)進(jìn)一步簡(jiǎn)化和集成這些渦輪機(jī)的安裝，維修和操作服務(wù)，保障在任何風(fēng)力情況下存儲(chǔ)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定的運(yùn)作。
*h-prize的目的是為了通過(guò)提供獎(jiǎng)勵(lì)，進(jìn)一步加快研究、開(kāi)發(fā)以及建設(shè)氫能和燃料電池技術(shù)的示范項(xiàng)目，并且推進(jìn)其商業(yè)應(yīng)用程序。目前h-prize由氫教育基金會(huì)（HEF）為能源部進(jìn)行管理。
