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風(fēng)電成本有望低于火電核電 垂直軸輪轂風(fēng)力發(fā)電技術(shù)欲改變能源產(chǎn)業(yè)格局

2016-01-12 來源:中國電子報 瀏覽數(shù):782

 “一旦垂直軸輪轂風(fēng)力發(fā)電技術(shù)大規(guī)模商用,風(fēng)力發(fā)電成本將大大降低,甚至低于火電和核電,風(fēng)力發(fā)電行業(yè)也就不再需要政府補(bǔ)貼了?!痹摷夹g(shù)專利的持有人、昆山悅利電氣有限公司劉杭先信心滿滿,“如果一切順利,在垂直軸輪轂風(fēng)力發(fā)電技術(shù)巨大的規(guī)模和成本優(yōu)勢面前,若干年后核電站也將陸續(xù)被拆除?!?/p>

  圖為垂直軸輪轂風(fēng)力發(fā)電技術(shù)簡單示意模型
  “一旦垂直軸輪轂風(fēng)力發(fā)電技術(shù)大規(guī)模商用,風(fēng)力發(fā)電成本將大大降低,甚至低于火電和核電,風(fēng)力發(fā)電行業(yè)也就不再需要政府補(bǔ)貼了。”該技術(shù)專利的持有人、昆山悅利電氣有限公司劉杭先信心滿滿,“如果一切順利,在垂直軸輪轂風(fēng)力發(fā)電技術(shù)巨大的規(guī)模和成本優(yōu)勢面前,若干年后核電站也將陸續(xù)被拆除。”
  有望解決單機(jī)容量掣肘
  作為繼煤電和水電之后的中國第三大主力電源,風(fēng)力發(fā)電近年來在我國的迅猛發(fā)展有目共睹。數(shù)據(jù)顯示,2010年年底時,我國并網(wǎng)風(fēng)電就達(dá)到了4182.7萬千瓦,超過美國,居全球第一;截至2015年第三季度,我國已并網(wǎng)風(fēng)電10885萬千瓦,更是提前完成“十二五”裝機(jī)目標(biāo)。
  “國家大力發(fā)展風(fēng)電的大政方針是非常明確的,關(guān)鍵看我們怎么才能更好地利用風(fēng)能。”劉杭先表示,“以更低的成本和更高的效率進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電,使其能夠與傳統(tǒng)的火力發(fā)電以及核能發(fā)電、水利發(fā)電競爭,業(yè)內(nèi)公認(rèn)的一個較好的方法就是盡量增加單機(jī)容量,因為從單位發(fā)電功率的占地面積、風(fēng)能利用率、運(yùn)維成本等考慮,大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)比小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)更有優(yōu)勢。”
  但是,隨著功率的增大,風(fēng)葉片的掃風(fēng)面積、葉片長度就要增大,葉尖速度也要增大。以西門子暢銷機(jī)型SWT-3.6-120為例,其額定轉(zhuǎn)速為13r/min,掃風(fēng)直徑120m,葉尖速度已經(jīng)高達(dá)245千米/小時。劉杭先表示,更大的功率意味著更長的葉片,但是葉片受到的慣性力和自身重力的交變載荷帶來的機(jī)械疲勞限制了其長度,同時更大的直徑意味著更高的塔架,這也帶來了安裝與維護(hù)的困難。因此,以目前的材料及施工能力,水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單機(jī)功率提升難度越來越大。
  國內(nèi)風(fēng)電新增裝機(jī)情況也佐證了這一觀點。近年來,國內(nèi)風(fēng)電新增裝機(jī)一直以1.5兆瓦和2兆瓦機(jī)型為主,盡管前者占比持續(xù)下降,后者持續(xù)上升,但是更大功率的2.5兆瓦和3兆瓦機(jī)型的市場份額卻一直停滯不前。
  為突破單機(jī)容量的掣肘,相對于目前占據(jù)市場絕對主流地位的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),業(yè)內(nèi)對垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究開始不斷深入。
  一方面,垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般不需要很高的塔架,大功率機(jī)型可以直接安裝在地面上;另一方面,垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片與旋轉(zhuǎn)平面垂直,轉(zhuǎn)速也較低。所以,從工程角度來看,這些特點使得垂直軸風(fēng)電可以達(dá)到很高的單機(jī)功率。但目前兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)幾乎都是水平軸,垂直軸反而主要用于離網(wǎng)獨(dú)立式小風(fēng)機(jī)。劉杭先分析道,這主要是因為在同樣功率下,垂直軸風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速低于水平軸風(fēng)力機(jī),轉(zhuǎn)矩高于水平軸風(fēng)力機(jī),而轉(zhuǎn)矩的提高使得發(fā)電機(jī)的成本急劇上升,特別是對于兆瓦級的風(fēng)力發(fā)電。換句話說,垂直軸風(fēng)力機(jī)的取電要比水平軸風(fēng)力機(jī)困難。
  “而垂直軸輪轂風(fēng)力發(fā)電技術(shù)一舉解決了目前垂直軸風(fēng)力發(fā)電面臨的一系列問題,不僅讓垂直軸風(fēng)力發(fā)電單機(jī)容量有望超越三峽水電站單機(jī)容量,更將帶來成本方面的極大降低,甚至將改寫能源產(chǎn)業(yè)目前的格局。”劉杭先說。

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