中小型風(fēng)力發(fā)電及風(fēng)光互補(bǔ)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

    1.1 對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)難度認(rèn)識不足
    1992年美國宇航局曾發(fā)表過一篇文章，說明美國宇航局和波音公司由于對中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)難度估計(jì)不足，而導(dǎo)致為軍方研制的便攜式小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)失敗，文章中主要提到中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)研制上的困難在于：
    中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)所面對的自然環(huán)境極為惡劣，由于風(fēng)受地面粗糙度和障礙物的影響很大，離地面高度越高，風(fēng)速越穩(wěn)定。而中小型風(fēng)機(jī)受安裝高度限制，而且不能遠(yuǎn)離用電者居住的地方，所以中小型風(fēng)機(jī)是工作在風(fēng)的紊流區(qū)域，風(fēng)速風(fēng)向的無規(guī)則頻繁變化對風(fēng)機(jī)的破壞性很大。
    中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)所能提供的能源有限，考慮到單位功率成本的因素，好的材料和先進(jìn)的控制技術(shù)無法采用，可選擇的材料和技術(shù)手段有限。長期以來，我國的小風(fēng)機(jī)研制缺乏對小風(fēng)機(jī)使用環(huán)境的研究，比較注重風(fēng)機(jī)的性能測試數(shù)據(jù)，缺乏對風(fēng)機(jī)在不同環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)行考核的要求。
    1.2 產(chǎn)品的技術(shù)要求不合理，配套系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)各自分離
    雖然我國的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做了調(diào)整和修改，但在對小風(fēng)機(jī)的產(chǎn)品要求上還是按八十年代所訂的風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)來要求，一個(gè)最顯著的特點(diǎn)就是要求風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)速在6～8m/s，這是極不合理的。因?yàn)樾⌒惋L(fēng)力發(fā)電機(jī)受技術(shù)手段的限制，只能采用定漿距葉片，當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)的限速機(jī)構(gòu)必須開始動作，否則就可能會燒毀發(fā)電機(jī)。風(fēng)機(jī)限速后，輸出功率急速下降，從而大大縮小了風(fēng)機(jī)的有效工作風(fēng)速范圍。
    以年平均風(fēng)速4～5m/s的地區(qū)為例（這也是我國西北部偏遠(yuǎn)地區(qū)較普遍的風(fēng)資源條件），下圖為該地區(qū)全年風(fēng)速的時(shí)表分布圖和風(fēng)能密度分布圖。

圖1  年平均風(fēng)速3.9m/s的地區(qū)不同風(fēng)速下風(fēng)速的時(shí)間正態(tài)分布圖

圖2  年平均風(fēng)速3.9m/s的地區(qū)不同風(fēng)速下風(fēng)的能量正態(tài)分布圖
    相對于國際上通行的做法（將風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)速定在10～13m/s的范圍以體現(xiàn)對風(fēng)能利用最大化的原則），我國的小風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速定得低，主要是希望風(fēng)機(jī)的有效工作時(shí)間長，較長時(shí)間滿足用戶的用電需求。這種考慮是有局限性的。風(fēng)能和太陽能一樣，是隨機(jī)性很強(qiáng)的能源，而且能量密度低，希望風(fēng)力發(fā)電機(jī)在任何條件下都能滿足用戶的用電要求是不現(xiàn)實(shí)的，要盡可能滿足用戶的用電要求，最好的辦法是采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，而不是降低風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)速。
    中小型風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)速定得低，主要有以下幾方面問題：1）降低了風(fēng)機(jī)的利用率：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率本來就不高，如果我們再把風(fēng)能的有效利用區(qū)域限得很窄，不利于對風(fēng)能的充分利用。2）增加了風(fēng)機(jī)的成本和技術(shù)難度：風(fēng)能是隨風(fēng)速的三次方成正比的，額定風(fēng)速定得低，同等功率下風(fēng)機(jī)的成本要高很多（我國小風(fēng)機(jī)的重量是國外同功率產(chǎn)品的3～5倍）。風(fēng)機(jī)處于限速狀態(tài)的機(jī)率大，時(shí)間長，相應(yīng)的產(chǎn)生故障的機(jī)會大，產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)難度大。3）與國際上同類產(chǎn)品的技術(shù)要求不接軌，喪失了國際市場上進(jìn)行產(chǎn)品競爭的能力：太陽能熱水器、太陽能光伏都是按較高的光照強(qiáng)度來考核的，為什么中小型風(fēng)機(jī)一定要按低風(fēng)速來考核？這顯然是不合理的，這對中小型風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不利。
    此外，無論風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還是風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，都由控制系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)組成等配套產(chǎn)業(yè)組成，發(fā)電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)各自分家，是整合后系統(tǒng)穩(wěn)定性差的根本原因，也是目前改行業(yè)的技術(shù)壁壘。使最終用戶衡量考察中小型風(fēng)力發(fā)電及風(fēng)光互補(bǔ)新能源發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生誤差。獨(dú)立各個(gè)系統(tǒng)都是合格的，在各種惡劣的自然環(huán)境下一整合系統(tǒng)就是劣質(zhì)的，不是控制系統(tǒng)不當(dāng)就是儲能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)配比不適合等，體現(xiàn)在用戶面前的不僅僅是單一發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率、低風(fēng)速啟動、低風(fēng)速儲能、抗大風(fēng)保護(hù)等，還涉及到控制系統(tǒng)的智能控制、低電壓升壓、充放電控制等，儲能系統(tǒng)的選擇、配比、等等一系列衍生的產(chǎn)業(yè)問題。