中小型风力发电及风光互补新能源产业发展历程供参习.doc

中小型风力发电及风光互补新能源产业发展历程 1．过去 ????在1980年，国家领导人视察我国的西北部地区后，向科技部提出了要解决偏远地区农牧民用电问题的批示。科技部组织专家对这些地区进行考察后，提出了发展小型风力发电机解决偏远地区农牧民供电问题的方案，并列入了国家“六五”科技攻关计划。 ????当时，南京航空学院、哈尔滨工业大学、沈阳工学院、清华大学、长沙铁道学院等一批院校和航空部602所、机械部呼和浩特牧机所、中科院电工所、北京农机化研究院、浙江机电研究院、中国气象科学院等一批院所以及中国船舶工业总公司884厂、441厂、内蒙古动力机厂、包头电机厂、商都牧机厂、北京联合收割机厂、北京电机总厂、浙江电力修造厂等企业都参与了小型风力发电机的设计、研制。 ????八十年代中后期，我国的小型风力发电机形成了规模化生产的能力，在内蒙古等偏远地区推广中小型风力发电机近二十万台，到1990年在丹东召开全国风力机械行业协会成立大会时，会员单位有五十多家。但由于没有适时建立产品质量检测体系和市场监督机制，致使大批低质量低价的中小型风力发电机涌入市场，导致产品的成本与市场价格错位，提供优质产品的企业失去了市场，也丧失了产品更新换代和进一步研发的能力。加上产品的售后服务体系没建立，中小型风力发电机产品大面积出现质量问题，用户对中小风机产品失去了信心，市场急剧萎缩，从而使整个小型风力发电机制造行业全面萎缩。 ????按全国风力机械行业协会2000年对全国小型风力发电机产品销售量的统计，全国共销售小型风力发电机产品12670台套，其中300w以下的产品12000台套，并以低质量低价的产品为主，工业产值不足2000万元，不及一个中小企业的年产值。 ????造成这种局面的主要原因有如下几点。 ????1.1 对小型风力发电机的技术难度认识不足 ????1992年美国宇航局曾发表过一篇文章，说明美国宇航局和波音公司由于对中小型风力发电机的技术难度估计不足，而导致为军方研制的便携式小型风力发电机失败，文章中主要提到中小型风力发电机研制上的困难在于： ????中小型风力发电机所面对的自然环境极为恶劣，由于风受地面粗糙度和障碍物的影响很大，离地面高度越高，风速越稳定。而中小型风机受安装高度限制，而且不能远离用电者居住的地方，所以中小型风机是工作在风的紊流区域，风速风向的无规则频繁变化对风机的破坏性很大。 ????中小型风力发电机所能提供的能源有限，考虑到单位功率成本的因素，好的材料和先进的控制技术无法采用，可选择的材料和技术手段有限。长期以来，我国的小风机研制缺乏对小风机使用环境的研究，比较注重风机的性能测试数据，缺乏对风机在不同环境下进行运行考核的要求。 ????1.2 产品的技术要求不合理，配套系统产业各自分离 ????虽然我国的小型风力发电机技术标准做了调整和修改，但在对小风机的产品要求上还是按八十年代所订的风机标准来要求，一个最显著的特点就是要求风机的额定风速在6～8m/s，这是极不合理的。因为小型风力发电机受技术手段的限制，只能采用定浆距叶片，当风速大于额定风速时，风机的限速机构必须开始动作，否则就可能会烧毁发电机。风机限速后，输出功率急速下降，从而大大缩小了风机的有效工作风速范围。 ????以年平均风速4～5m/s的地区为例（这也是我国西北部偏远地区较普遍的风资源条件），下图为该地区全年风速的时表分布图和风能密度分布图。 图1? 年平均风速3.9m/s的地区不同风速下风速的时间正态分布图 图2? 年平均风速3.9m/s的地区不同风速下风的能量正态分布图 ????相对于国际上通行的做法（将风机的额定风速定在10～13m/s的范围以体现对风能利用最大化的原则），我国的小风机额定风速定得低，主要是希望风机的有效工作时间长，较长时间满足用户的用电需求。这种考虑是有局限性的。风能和太阳能一样，是随机性很强的能源，而且能量密度低，希望风力发电机在任何条件下都能满足用户的用电要求是不现实的，要尽可能满足用户的用电要求，最好的办法是采用风光互补发电系统，而不是降低风机的额定风速。 ????中小型风机的额定风速定得低，主要有以下几方面问题：1）降低了风机的利用率：风力发电机的效率本来就不高，如果我们再把风能的有效利用区域限得很窄，不利于对风能的充分利用。2）增加了风机的成本和技术难度：风能是随风速的三次方成正比的，额定风速定得低，同等功率下风机的成本要高很多（我国小风机的重量是国外同功率产品的3～5倍）。风机处于限速状态的机率大，时间长，相应的产生故障的机会大，产品生产的技术难度大。3）与国际上同类产品的技术要求不接轨，丧失了国际市场上进行产品竞争的能力：太阳能热水器、太阳能光伏都是按较高的光照强度来考核的，为什么中小型风机一定要按低风速来考核？这显然是不合