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　　風(fēng)電是綠色能源的典型代表，但在中國卻從“綠色能源”迅速演變?yōu)榻跤?ldquo;垃圾能源”，從技術(shù)角度看風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)技術(shù)不能滿足實(shí)際需要是關(guān)鍵原因。然而，隨著世界各國科學(xué)家和技術(shù)人員在這一領(lǐng)域的努力探索，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)在技術(shù)上已經(jīng)日臻成熟，只要投資收益成本等經(jīng)濟(jì)問題得以解決，風(fēng)電告別“垃圾能源”的時(shí)代就不遠(yuǎn)了。

　　垃圾能源由來

　　在中國，可利用風(fēng)能密度超過200瓦/平方米的“高能”區(qū)域只集中在內(nèi)蒙古北部、新疆北部、黑龍江東部、西藏中北部和沿海的個(gè)別地區(qū)。這直接導(dǎo)致了百萬千瓦級風(fēng)電場的出現(xiàn)，而這樣規(guī)模的風(fēng)電場在歐洲等地是相當(dāng)罕見的。

　　大規(guī)模的風(fēng)電場給電力系統(tǒng)造成的負(fù)面影響日益明顯，由于風(fēng)能的間歇性等原因，導(dǎo)致風(fēng)電場給電網(wǎng)帶來諧波污染、電壓波動及閃變問題。另外，風(fēng)電的隨機(jī)性也給發(fā)電和運(yùn)行計(jì)劃的制定帶來很多困難。除了風(fēng)力隨機(jī)變化的自然屬性之外，風(fēng)機(jī)本身和電網(wǎng)的調(diào)節(jié)功能也滯后于實(shí)際應(yīng)用的需求。

　　實(shí)際應(yīng)用中的典型例子是：風(fēng)大而電網(wǎng)負(fù)荷小時(shí)，風(fēng)能輸送不出去會導(dǎo)致電網(wǎng)頻率超過50赫茲，如果電網(wǎng)調(diào)度能力不足，就只能把風(fēng)電切出去，風(fēng)機(jī)就要緊急剎車，由于慣性，齒輪箱、傳動、制動系統(tǒng)、葉片等將受到巨大的沖擊載荷。而風(fēng)小電網(wǎng)負(fù)荷大時(shí)，風(fēng)電發(fā)電量不足，電網(wǎng)頻率會低于50赫茲，網(wǎng)壓變得很低，如電網(wǎng)調(diào)度能力弱就會大面積停電。

　　從技術(shù)角度，可以將目前風(fēng)電并網(wǎng)的缺點(diǎn)大致分成三個(gè)方面，這也是目前科研技術(shù)人員重點(diǎn)突破的領(lǐng)域：儲能技術(shù)、風(fēng)力預(yù)測技術(shù)和電力電子應(yīng)用，從風(fēng)機(jī)本身、風(fēng)場系統(tǒng)以及風(fēng)場氣象預(yù)測等層次解決風(fēng)電并網(wǎng)的問題。

　　以不變應(yīng)萬變

　　解決風(fēng)電并網(wǎng)問題，最容易想到的莫過于“儲能-無功調(diào)節(jié)”，利用儲能技術(shù)把風(fēng)電的間歇能量變成容易調(diào)節(jié)的能源。據(jù)了解，目前儲能技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到足以適應(yīng)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)所需的程度。其中，鈉硫電池、鋰電池相對成熟，可用于電量和功率應(yīng)用的場合，但需要降低成本。另外，在地理?xiàng)l件合適的地方，還可以開展壓縮空氣儲能試驗(yàn)，估計(jì)可以達(dá)到100MW以上的應(yīng)用。

　　鈉硫電池是以Na-beta-氧化鋁為電解質(zhì)和隔膜，并分別以金屬鈉和多硫化鈉為負(fù)極和正極的二次電池。鈉硫電池用于儲能具有獨(dú)到的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在原材料和制備成本低、能量和功率密度大、效率高、不受場地限制、維護(hù)方便等方面。

　　鈉硫電池的理論比能量為760Wh/Kg，實(shí)際已大于100Wh/Kg，是鉛酸電池的3-4倍；另一個(gè)特點(diǎn)是可大電流、高功率放電。其放電電流密度一般可達(dá)200-300mA/cm2，并瞬時(shí)放出其3倍的固有能量；再一個(gè)是充放電效率高。由于采用固體電解質(zhì)，所以沒有通常采用液體電解質(zhì)二次電池的那種自放電及副反應(yīng)，充放電電流效率幾乎100％。

　　鈉硫電池已經(jīng)成功用于削峰填谷、應(yīng)急電源、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的穩(wěn)定輸出以及提高電力質(zhì)量等方面。目前在國外已經(jīng)有上百座鈉硫電池儲能電站在運(yùn)行，是各種先進(jìn)二次電池中最為成熟和最具潛力的一種。

　　世界上鈉硫電池領(lǐng)域較為領(lǐng)先的是日本的NGK公司，通用電氣與NGK進(jìn)行著激烈的競爭。同樣的，生產(chǎn)鋰電池的比亞迪公司也是新能源產(chǎn)業(yè)的積極參與者。特別值得注意的是，儲能技術(shù)還包括了儲能模塊之間的調(diào)配協(xié)調(diào)，這與電池單體一道組成了儲能技術(shù)的難點(diǎn)。

　　智能風(fēng)電

　　利用風(fēng)車發(fā)電的技術(shù)早在100多年前就已經(jīng)誕生，但苦于實(shí)際應(yīng)用的效果不理想，一直未能成為能源的主流之一。究其原因，就在于技術(shù)進(jìn)步的速度追不上實(shí)際應(yīng)用的需要。隨著風(fēng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，從早期的異步風(fēng)機(jī)到現(xiàn)在的同步風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)本身的技術(shù)進(jìn)步一直沒有間斷過。同時(shí)，圍繞著風(fēng)電場如何與電網(wǎng)密切配合，保證風(fēng)電并網(wǎng)的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性。

　　從風(fēng)機(jī)本身講，為了最大限度利用風(fēng)能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量日益增大，從定槳距到變槳距控制，從恒速恒頻到變速恒頻，從今后的發(fā)展趨勢看，在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中變槳距變速技術(shù)將非常普遍。而相應(yīng)的，這一發(fā)展趨勢大大加強(qiáng)了電力電子技術(shù)在風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用。

　　從風(fēng)場整體來看，調(diào)動數(shù)量眾多的風(fēng)機(jī)協(xié)同運(yùn)行，即時(shí)調(diào)控整個(gè)風(fēng)場的電力參數(shù)，保證并網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性是未來發(fā)展的趨勢。比如風(fēng)場調(diào)度人員需要通過控制和協(xié)調(diào)風(fēng)場內(nèi)各臺風(fēng)機(jī)的無功功率，并協(xié)調(diào)風(fēng)場內(nèi)可能具有的其它無功設(shè)備，來有效地調(diào)節(jié)整個(gè)風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)，甚至更遠(yuǎn)處的電壓和無功功率。此外，遭遇電網(wǎng)跳閘等故障時(shí)，需要足夠的低電壓穿越能力，這也需要相應(yīng)的電力電子技術(shù)作為支持。要達(dá)到這些目的，需要高度復(fù)雜的控制管理系統(tǒng)。

　　不論從風(fēng)機(jī)本身，還是從風(fēng)電場整體來說，未來風(fēng)力發(fā)電的“智能”屬性正在不斷增強(qiáng)，這也是對“智能電網(wǎng)”的自然需求，從這個(gè)意義上講，說風(fēng)電是垃圾還有失公允，建設(shè)智能電網(wǎng)可以從根本上扭轉(zhuǎn)風(fēng)電的這一不利的公眾形象。

　　總之，未來的大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)一定會成熟到足以商業(yè)化運(yùn)行，屆時(shí)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)也將走上一個(gè)新臺階。