中國儲能網(wǎng)訊：風(fēng)力產(chǎn)生動力已不是新資訊，據(jù)文獻(xiàn)記載，風(fēng)車的歷史可以追溯到公元前200年。從剛開始的小規(guī)模內(nèi)嘗試?yán)蔑L(fēng)能，到如今發(fā)展成為多兆瓦的生產(chǎn)機(jī)器，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)走入人們的日常生活。隨著科技進(jìn)步，相較以往的任何方法，風(fēng)力發(fā)電的方法都能更有效的使用能源。現(xiàn)如今，人們也正努力試圖在更大范圍內(nèi)從風(fēng)力資源中收集清潔可再生能源，但對于那些中小型風(fēng)電系統(tǒng)……難道我們就應(yīng)該扔下不管了嗎？
除去特殊情況，一般意義上，大型的風(fēng)力渦輪機(jī)都可以更換成較小的。全球中小型風(fēng)電項目（SMWT）的市場承載力實際上是預(yù)測的2015倍，尤其是在發(fā)展中國家的市場，更是多達(dá)6.34億美元。
除了考慮到中小型風(fēng)電的環(huán)境效益，也許最好的方案是將渦輪機(jī)納入到人居區(qū)中，提高風(fēng)力發(fā)電的靈活性，以便于其獨(dú)立、輕松的把風(fēng)能集成到混合動力系統(tǒng)中，與太陽能發(fā)電系統(tǒng)（或是石油，如果需要可以降低它的一些影響）或儲氫系統(tǒng)一起工作。除此以外，分布式的中小型風(fēng)電還具有就近入網(wǎng)、就地消納，不需要電網(wǎng)的遠(yuǎn)距離輸送等優(yōu)勢
最近開發(fā)的風(fēng)力-氫氣轉(zhuǎn)換和存儲的技術(shù)為此提供了一個合理的合作模式。為此，美國國家可再生能源實驗室（NREL）在美國科羅拉多國家風(fēng)力技術(shù)中心還發(fā)起了一個風(fēng)力—?dú)錃猓╳ind2H2）的示范項目。該項目把渦輪機(jī)與風(fēng)力—?dú)錃廪D(zhuǎn)換器的電解槽相連，利用風(fēng)能產(chǎn)生的電力把水分解成氫氣和氧氣，氫氣可被儲存并隨后被用于內(nèi)燃機(jī)或燃料電池中發(fā)電（www.nrel.gov）。就小規(guī)模的分布式風(fēng)力發(fā)電的價值而言，這個方案是可行的。例如，來自東歐的項目開發(fā)商，利用氫氣發(fā)生器和燃料電池已開發(fā)了一個分布式的數(shù)字化社區(qū)風(fēng)電項目。
在美國能源部能量效率與可再生能源辦公室的一個關(guān)鍵組成部分——燃料電池技術(shù)部，相關(guān)人員正努力尋找涉及到家庭氫氣系統(tǒng)h-prize*潛在競爭力的相關(guān)信息，這也將進(jìn)一步促進(jìn)h-prize技術(shù)在商業(yè)氫能領(lǐng)域的應(yīng)用。這些系統(tǒng)將被設(shè)計用來產(chǎn)生氫氣，為現(xiàn)有住宅提供車輛加氫站的配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，這使得它潛在的經(jīng)濟(jì)價值將達(dá)到一百萬美元。
圖示1為一個系統(tǒng)耦合的分布式小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)—制氫設(shè)備，它可以提供一個高效，環(huán)保，友好的綜合解決方案，提供存儲和加油的系統(tǒng)。由于風(fēng)能在自然界中的間歇性，一直以來儲存問題都沒有得到有效的解決，該設(shè)備的研發(fā)正好填補(bǔ)了該領(lǐng)域技術(shù)上的空白，并有可能在風(fēng)力較小的時候提供持續(xù)的動力。
圖1 利用風(fēng)力發(fā)電并存儲的住宅能源系統(tǒng)
渦輪機(jī)規(guī)模的大小，完全取決于項目的設(shè)計和建造需求。運(yùn)用有效地技術(shù)，和大的渦輪機(jī)一樣，中小型風(fēng)力渦輪機(jī)也可以提供許多相同的好處。事實上，在系統(tǒng)的使用周期中，風(fēng)力小的情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)每千瓦小時耗能（千瓦時）可以比小型光伏發(fā)電和一些小型水力發(fā)電更便宜（www.ruralelec.org）。就2011來看，美國風(fēng)能協(xié)會估計，在美國，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本是6040美元/千瓦，同比2010增加11%（www.awea.org）。當(dāng)然，前期用戶和社區(qū)需要支付一定的費(fèi)用，但在某些情況下，項目可以向政府或私人業(yè)主尋求幫助。（注：幾乎每一個國家都在獎勵可用的方案，詳細(xì)參照www.dsireusa.org。）就中國國內(nèi)而言，國家大力推動可再生能源分布式應(yīng)用的政策緊鑼密鼓的出臺，2012年國家能源局8月6日正式發(fā)布其組織制定的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》、國務(wù)院新聞辦公室2012年10月24日發(fā)表《中國的能源政策(2012)》白皮書、 2013年1月1日國務(wù)院印發(fā)《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，足見國家對于新能源分布式發(fā)展的鼓勵趨勢日漸明顯。
利用風(fēng)能工作
分布式社區(qū)風(fēng)能項目通常建于相鄰的一個或幾個社區(qū)，以便于直接為最終用戶提供所需能量。社區(qū)的能源需求決定了建設(shè)的電力規(guī)模，但這通常是非常小的。一般來說，這些項目是由幾個單一的小型風(fēng)力渦輪機(jī)組成，風(fēng)機(jī)一般配備50KW以下的高效、低維護(hù)的中小風(fēng)機(jī)即可，該系統(tǒng)適用于人居區(qū)，主要面向社區(qū)、小型農(nóng)莊及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。同時，對于稍大型分布式風(fēng)電系統(tǒng)的需求，也可配備便于用戶側(cè)接入的末端友好型1.5MW風(fēng)機(jī)，主要用于解決區(qū)域風(fēng)供熱，主要針對的是三北地區(qū)的冬季供暖問題。到目前為止，該項目已經(jīng)實現(xiàn)在住宅，農(nóng)業(yè)，商業(yè)，和公共部門等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
圖2 國外建成分布式社區(qū)風(fēng)能項目
? 農(nóng)業(yè)
現(xiàn)在的農(nóng)場往往充滿各種類型的拖拉機(jī)和收割機(jī)甚至小飛機(jī)。這些都是能源的消費(fèi)者，在農(nóng)場經(jīng)營方面，自持風(fēng)力渦輪機(jī)作為理想的解決方案可以抵消一部分電力費(fèi)用。此外，美國農(nóng)業(yè)部還提供了各種資助和通過美國農(nóng)業(yè)部鄉(xiāng)村能源補(bǔ)貼計劃獲取其他資金的機(jī)會。除了農(nóng)業(yè)，農(nóng)民還可以通過出售風(fēng)力渦輪機(jī)多余的能量到當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)來找到新的利潤來源。
? 農(nóng)村社區(qū)
農(nóng)村，尤其是偏遠(yuǎn)的社區(qū)和企業(yè)，可以建立并且共享社區(qū)風(fēng)電項目，從而節(jié)省電力傳輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施建設(shè)。一般意義上來說，小型社區(qū)能夠通過共同決策的方法來投資和建立這個系統(tǒng)。在此，混合動力系統(tǒng)可以作出重大的貢獻(xiàn)，特別是在能量存儲方面。例如，如果裝備了適合的氫氣發(fā)生器和儲罐，存儲系統(tǒng)可以進(jìn)一步實現(xiàn)穩(wěn)定的能源供給，居民們可以悠閑的享受鄉(xiāng)村生活而不必?fù)?dān)心能源成本和功率損耗。
? 城市社區(qū)
針對基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)達(dá)的城區(qū)，風(fēng)力渦輪機(jī)似乎只是提供一個輔助作用。然而，在不久的將來，用氫驅(qū)動的公共交通系統(tǒng)即將建立，加氫站的建設(shè)將成為必要項目并且廣受歡迎。對此，小型風(fēng)力渦輪機(jī)可以輔助電解制氫設(shè)備完成制氫流程。
? 商業(yè)
根據(jù)商業(yè)領(lǐng)域能量消耗大的特點(diǎn)，商業(yè)區(qū)的風(fēng)能項目都應(yīng)該設(shè)計和配備比普通項目要大的風(fēng)力渦輪機(jī)。目的不僅是為了產(chǎn)生足夠的能量來滿足商業(yè)需求，還可以把一些多余的能量出售給公共事業(yè)公司。雖然大型設(shè)備成本較高，但相對于較小的系統(tǒng)，大型設(shè)備每千瓦時的成本也有相應(yīng)的降低。
除此之外，在建設(shè)環(huán)保工程、開發(fā)低成本能源、保障能源安全和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長方面，分布式社區(qū)風(fēng)能項目也都有著發(fā)揮重大貢獻(xiàn)的潛力。對于一個特定的地點(diǎn)或社區(qū)來說，小型風(fēng)電項目具有構(gòu)建靈活以及結(jié)合混合動力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)。在理想的情況下，針對間歇性風(fēng)能的利用還應(yīng)加強(qiáng)小型風(fēng)力渦輪機(jī)的開發(fā)，應(yīng)進(jìn)一步簡化和集成這些渦輪機(jī)的安裝，維修和操作服務(wù)，保障在任何風(fēng)力情況下存儲系統(tǒng)的正常穩(wěn)定的運(yùn)作。
*h-prize的目的是為了通過提供獎勵，進(jìn)一步加快研究、開發(fā)以及建設(shè)氫能和燃料電池技術(shù)的示范項目，并且推進(jìn)其商業(yè)應(yīng)用程序。目前h-prize由氫教育基金會（HEF）為能源部進(jìn)行管理。
