超低風速風力發(fā)電機改寫風力發(fā)電版圖

　　風能的利用最早出現(xiàn)在古埃及，五千年前就開始利用風帆航行， 風能陸地應用出現(xiàn)在三千年前，當時主要用于碾米和提水，形式為垂直軸，中國的古代應用主要是風力水車，屬于水平軸。

　　全球風電裝機快速增長：從1996年起，全球累計風電裝機連續(xù)11年增速超過20%，平均增速達到28.35%。2003年以前的5年里，風電成本下降約20%，是可再生能源技術中成本降低最快的技術之一。1997年至2006年，全球風電裝機容量年平均增長率約為25%。至2006年底，全球風電裝機容量約為7422萬千瓦，其中歐洲占的比率高于50%。2006年全球風電新增裝機1519萬千瓦。目前，風力發(fā)電量約占世界總電量的0.7%，預計到2020年風力發(fā)電量比重可升至12%。丹麥BTM咨詢公司2005年5月所做的市場預測報告稱，1999年到2004年全球風電平均增長率為30%，全球2005年至2009年新安裝機組容量年平均增長率為16.6%;2009年之后預計2010年至2014年的年增長率為10.4%;亮點主要在于美國市場和亞洲主要市場的增長。

　　歐盟的目標是實現(xiàn)到2020年20%的能源消耗來自可再生能源，這正促使成員國家采用可再生能源發(fā)電來替代礦物燃料。未來5年，絕大部分歐盟國家將增加可再生能源投資來實現(xiàn)2020年的目標。

　　在歐洲，風電引領著可再生能源發(fā)電，16個國家中有13個正在開發(fā)價值3000億美元的風電項目。

　　英國以1820億美元的項目價值成為歐洲風電投資之最，并且擁有最貴的發(fā)電項目。英國大多數(shù)投資在海上風電場。德國位居第二，風電項目價值379億美元。相比英國最貴的項目375億美元的CrownRoundIII風電場，德國最昂貴的項目價值27億美元。

　　新能源應用是中國國家發(fā)展戰(zhàn)略之一，2014年全國的非礦物能源發(fā)電量占全國總發(fā)電量的8%，而歐洲新能源應用先進的國家，非礦物能源發(fā)電量最大的達到55%，為此，國家將在2020年對非礦物能源發(fā)電量的比例將達到20%，這預示著未來5年中國非礦物能源應用將是此前應用總量的2.5倍，新增非礦物能源發(fā)電量將超過此前總和的1.5倍。

　　中國風電在經(jīng)歷了“十一五”和“十二五”初的超高速發(fā)展之后，正進入一個調整期。“十一五”是中國風電迅速崛起的一段時期，由政府主導的大規(guī)模集中開發(fā)模式，將中國推向了世界風電裝機之冠。正是在這個時期，中國風機制造技術全面提升，國產化率不斷提高，風電的全產業(yè)鏈日趨成熟。然而，當發(fā)展進入到一個新的歷史階段時，這種模式也帶來了難以避免的困境：棄風限電、風機求大、產能過剩、利潤下滑、技術無突破……一系列紛至沓來的問題似乎昭示著風電行業(yè)的寒冬已經(jīng)來臨。

　　國內現(xiàn)有風電具有的隨機性、間歇性和風能利用局限的特點，使其無法像其他常規(guī)電源那樣進行調度和控制，大規(guī)模集中開發(fā)大風電對電網(wǎng)的安全運行會產生一定負面影響，同時在電源結構配置上要留有調劑的容量。我國傳統(tǒng)的電源結構以煤電為主，系統(tǒng)調峰手段有限，風電的大規(guī)模集中開發(fā)使電網(wǎng)調節(jié)更為困難。而對于風電投資人來說，或許他們寧愿風電少一些，也不愿看到風機閑置，盡管絞盡腦汁地減少棄風率，有限的市場終難以承受“風電三峽”之重。在中國的電力環(huán)境中，棄風限電、單獨求大風機的資源浪費已成為“風電三峽”的隱痛。

　　如何更好地在風能利用上獲得突破，是中國風電具有完全的知識產權是風電行業(yè)有識之士所關注的最重要問題。

　　現(xiàn)在各地的低風速風電是指風速在6-8米/秒之間，年利用小時數(shù)在2000小時以下的風電開發(fā)項目，就目前的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，全國范圍內可利用的低風速資源面積約占全國風能資源區(qū)的68%，而超低風速是指二級風圈和三級風圈，是指風速在2-6米/秒之間，超低風速資源達到全國風能資源的85%，且超低風速資源接近電網(wǎng)負荷的受端地區(qū)。以前這些區(qū)域的低風速和超低風速風電開發(fā)，幾乎一片空白。超低風速更由于國內外技術沒突破，國內外都沒有利用在2-5米/秒之間的超低風速發(fā)電，而這個超低風速占全國風能資源的85%，成為了風能利用的空白。

　　為突破并網(wǎng)瓶頸，在風電發(fā)展方面，國家在“十二五”期間將改“建設大基地、融入大電網(wǎng)”的模式為“集中+分散”的方式，發(fā)展低風速風場，開啟超低風速利用，并鼓勵分散接入電網(wǎng)。

　　隨著政策變化，眾多風電開發(fā)商、風機制造企業(yè)紛紛調整戰(zhàn)略，把開發(fā)低速風電作為“十二五”時期的重要發(fā)展方向之一。此前早有分析認為，在一、二類風區(qū)基本瓜分完畢之后，三、四類風區(qū)成為風電行業(yè)新一輪投資重點。

　　我國風能實際可利用的50%以上是三、四類風區(qū)，目前全國范圍內可利用的低風速資源面積約占全國風能資源區(qū)的68%，且接近電網(wǎng)負荷中心。低風速地區(qū)風電裝機規(guī)模的發(fā)展目標，也從不足10%提高到20%，在“十二五”規(guī)劃提出的1億千瓦風電裝機目標中，有2000萬千瓦的份額屬于低風速風電開發(fā)。由于超低風速此前沒有技術和產品，因此所有的風能利用中都沒有相應的指標和項目，成為了空白。

　　我國其實超低風速的風能利用市場巨大，就是五類風區(qū)。即是常年風力在2-6米/秒的地區(qū)，五類風區(qū)涵蓋了廣大的城市地區(qū)以及全國85%的土地面積。無論是城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)，都至少是五類風區(qū)，該五類風區(qū)的風能利用潛力最大。2-6米/秒風速利用進行風力發(fā)電，其潛力巨大。

　　蘇州云能電氣有限公司根據(jù)國內風能利用的情況，組成研發(fā)團隊進行了超低風速風力發(fā)電機的研發(fā)，該公司認為，現(xiàn)在能夠開發(fā)超低風速風電場，主要得益于中國自主知識產權技術水平的提高和超低風速地區(qū)的廣闊。

　　蘇州云能電氣有限公司通過近三年的研發(fā)和試制，超低風速風力發(fā)電機正式研制成功，該發(fā)電機啟動風速為1.3M/S，有效電能利用風速2.1M/S(經(jīng)有關部門檢測的有效實際充電風速為2.1米/秒時有4A充電電流)。從而可以成為世界上有效發(fā)電風速最低的超低風速風力發(fā)電機。同時也開啟了超低風速利用的廣闊前景。

　　蘇州云能電氣有限公司的超低風速風力發(fā)電產品，完全是中國自主知識產權，從所有技術和結構上，完全擺脫了國外和現(xiàn)有風力發(fā)電技術和結構的范疇，真正成為一種由中國本土設計、研發(fā)、制造的超低風速風力發(fā)電機。目前生產制造超低風速風力發(fā)電機的蘇州云風新能源設備制造有限公司已經(jīng)成立并第一批產品投放市場，首批超低風速風力發(fā)電機為中小型的20-50KW超低風速風力發(fā)電機，可以滿足國內在石油開采、城市節(jié)能改造、并網(wǎng)發(fā)電、企業(yè)離網(wǎng)供電等方面應用。

　　超低風速風力發(fā)電機在中國的誕生，還給普通公路建設分散式電動汽車充電站、對山區(qū)和邊疆等偏遠地區(qū)的離網(wǎng)供電成為了最佳資源。

　　蘇州云風新能源設備制造有限公司，已經(jīng)開始利用超低風速發(fā)電技術，將建設成一個年生產20萬KW超低風速風力發(fā)電機的新能源制造基地。未來每年將使中國減少數(shù)十億噸煤炭的使用，減少二氧化碳排放更將達到百億噸。

　　隨著超低風速風力發(fā)電機的應用，將使得三、四和五類風能區(qū)的風電最大利用成為可能，也將使得超低風速風電場具備盈利能力，從而有力推動了全國廣大地區(qū)以及城市城鎮(zhèn)超低風速風電場的開發(fā)。

　　以目前大型風力發(fā)電機為例，以前是70型(指風機風輪直徑為70米)，后來逐漸增大到77型、82型、86型，直到現(xiàn)在的93型，5.6米/秒的風速都能開發(fā)。但是哪怕不久大型風力發(fā)電機，5.1米/秒、5.2米/秒的風速也能開發(fā)。大型風機風輪直徑增大后，能在更低的風速下運行，相應地風電利用小時數(shù)就能達到更高。但是建設成本也不斷提高，基礎建設的成本更大。

　　據(jù)了解，蘇州云風新能源設備制造有限公司的第一批超低風速發(fā)電機在風速小于1.3米/秒時也可正常啟動發(fā)電，2.1米/秒風速已經(jīng)可以實際有效充電，發(fā)電量在原有普通風力發(fā)電機基礎可增長2倍以上。我們了解到，超低風速風機產自于蘇州云能電氣有限公司，這家低調的公司在超低風速風機領域的這次技術突破，被認為將結束占我國風資源85%的超低風速地區(qū)無法有效開發(fā)風電的歷史。

　　據(jù)蘇州云風新能源設備制造有限公司介紹，超低風速風力發(fā)電機的核心技術，使用了該公司自主研發(fā)的逐級離合分級發(fā)電技術，而這個技術啟發(fā)于汽車的離合器裝置，對一臺整體的風力發(fā)電機采用逐級離合，在風速小的情況下啟用三分之一或四分之一發(fā)電荷載，當風力逐漸增大時，加載的發(fā)電荷載也隨之增加，從而做到了超低風速發(fā)電到風力較大時候的發(fā)電。該技術完全具有中國自主知識產權，真正意義上在風電領域的中國創(chuàng)造!

　　超低風速風力發(fā)電機適用于年均風速2-6米/秒的大型風力發(fā)電機風能利用棄風地區(qū)，如果年平均風速為4.5米/秒，那么每年發(fā)電7000標準小時以上，國內的城市周邊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)農村均可以達到該發(fā)電標準時間。

　　目前蘇州云風新能源設備制造有限公司與之配套的專利技術包括分散式電動汽車充電站、石油開采節(jié)能改造供電、離網(wǎng)交流220V-380V供電、風能儲能后并網(wǎng)發(fā)電四種專利產品。

　　如上圖的并網(wǎng)發(fā)電，采用了儲能后并網(wǎng)，可以使風力發(fā)電所產生的電能質量比國家電網(wǎng)供電質量更好的電源質量，經(jīng)過查看檢測報告看到儲能后輸出的交流220V電壓和交流380V電壓偏差都只有0.5%，大大高出國家供電電源標準。

　　在分散式新能源汽車充電站方面，采用該技術更可以全面在國內任何地方進行推廣。

　　如下圖。

　　超低風速風力發(fā)電機供電的分散式充電站，給以后電動汽車充電站建設的離網(wǎng)供電提供了廣闊市場和利用空間，可以在縣省和鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路邊不占地即可建設，在電動汽車用量不夠大情況下，可以將所發(fā)電能并網(wǎng)，從而給電動汽車充電站發(fā)展以及提供城鄉(xiāng)投資提供了更大的平臺。

　　由于采用的是中小型超低風速風力發(fā)電機發(fā)電供電，分散式充電站投資成本將都不超過百萬元，投資小，建設周期短，對未來新能源汽車的推廣將起到實質性的作用。

　　在城市城鎮(zhèn)2-3.5M/S風速的V類二級風區(qū)，一臺20KW超低風速風力發(fā)電機年發(fā)電標準時間超過6000小時，可以年發(fā)電6-8萬度，基本可以實現(xiàn)對城市公共用電的節(jié)能改造利用以及住宅小區(qū)公共用電自給，同時可以適用在風景區(qū)等節(jié)能環(huán)保要求高的地區(qū)。

　　蘇州云風新能源設備制造有限公司是一個新能源設備制造企業(yè)，已經(jīng)全面開始對超低風速發(fā)電機的制造以及相關部件的配套和供電設備的配套，并開始和油田的石油開采、礦山供電及分散式電動汽車充電站供電。

　　蘇州云能電氣有限公司也從原來的離網(wǎng)儲電和供電，現(xiàn)在已經(jīng)可以從發(fā)電、儲電、供電全面進行風能離網(wǎng)應用和并網(wǎng)服務。并根據(jù)城鎮(zhèn)、油田、電動汽車充電站的特點，研發(fā)的20KW-50KW中小型超低風速發(fā)電機將更適合在任何地區(qū)使用。

　　超低風速發(fā)電機系列適用于分散式發(fā)電，可以滿足城市、城鎮(zhèn)、山區(qū)、公路、公交汽車站、公共綠地等地方，結合風能離網(wǎng)供電系統(tǒng)可以滿足這些地區(qū)的發(fā)電供電。

　　雖然目前超低風速風力發(fā)電機成本比較高，但是相比和普通風機的投入產出比將明顯提高，同樣投入5億元進行風力發(fā)電，則投產后的效益高于目前普通風機。

　　由于超低風速風力發(fā)電機的小型化，20-50KW風力發(fā)電機占地面積小，安裝地選擇除了對風力情況外，安裝地選擇多樣性，為未來中國推廣應用提供了最大可行性。并且目前逐級離合分級發(fā)電、儲能、并網(wǎng)等配套部件都已經(jīng)完善并經(jīng)過測試，隨著蘇州云風新能源設備制造有限公司華東和華北制造基地在2016年投產，2016-2020年必將開始影響風能的利用范圍，并逐步在全國得到應用。而蘇州云風新能源設備制造有限公司年產5000個充電樁的投產，更將使分散式電動汽車充電站在各地建立。

　　采用逐級離合分級發(fā)電的中國創(chuàng)造超低風速風力發(fā)電機必將改變中國和世界風力發(fā)電版圖，并且在未來占風力發(fā)電的半壁江山。

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