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風電并網技術即將告別“瓶頸”時代

2010-03-05 來源:互聯網 瀏覽數:2822

     風電是綠色能源的典型代表,但在中國卻從“綠色能源”迅速演變為近乎于“垃圾能源”,從技術角度看風電大規模并網技術不能滿足實際需要是關鍵原因。然而,隨著世界各國科學家和技術人員在這一領域的努力探索,大規模風電并網在技術上已經日臻成熟,只要投資收益成本等經濟問題得以解決,風電告別“垃圾能源”的時代就不遠了。

    垃圾能源由來

    在中國,可利用風能密度超過200瓦/平方米的“高能”區域只集中在內蒙古北部、新疆北部、黑龍江東部、西藏中北部和沿海的個別地區。這直接導致了百萬千瓦級風電場的出現,而這樣規模的風電場在歐洲等地是相當罕見的。

    大規模的風電場給電力系統造成的負面影響日益明顯,由于風能的間歇性等原因,導致風電場給電網帶來諧波污染、電壓波動及閃變問題。另外,風電的隨機性也給發電和運行計劃的制定帶來很多困難。除了風力隨機變化的自然屬性之外,風機本身和電網的調節功能也滯后于實際應用的需求。

    實際應用中的典型例子是:風大而電網負荷小時,風能輸送不出去會導致電網頻率超過50赫茲,如果電網調度能力不足,就只能把風電切出去,風機就要緊急剎車,由于慣性,齒輪箱、傳動、制動系統、葉片等將受到巨大的沖擊載荷。而風小電網負荷大時,風電發電量不足,電網頻率會低于50赫茲,網壓變得很低,如電網調度能力弱就會大面積停電。


    從技術角度,可以將目前風電并網的缺點大致分成三個方面,這也是目前科研技術人員重點突破的領域:儲能技術、風力預測技術和電力電子應用,從風機本身、風場系統以及風場氣象預測等層次解決風電并網的問題。

    以不變應萬變

    解決風電并網問題,最容易想到的莫過于“儲能-無功調節”,利用儲能技術把風電的間歇能量變成容易調節的能源。據了解,目前儲能技術已經發展到足以適應大規模風電并網所需的程度。其中,鈉硫電池、鋰電池相對成熟,可用于電量和功率應用的場合,但需要降低成本。另外,在地理條件合適的地方,還可以開展壓縮空氣儲能試驗,估計可以達到100MW以上的應用。

    鈉硫電池是以Na-beta-氧化鋁為電解質和隔膜,并分別以金屬鈉和多硫化鈉為負極和正極的二次電池。鈉硫電池用于儲能具有獨到的優勢,主要體現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、維護方便等方面。

鈉硫電池的理論比能量為760Wh/Kg,實際已大于100Wh/Kg,是鉛酸電池的3-4倍;另一個特點是可大電流、高功率放電。其放電電流密度一般可達200-300mA/cm2,并瞬時放出其3倍的固有能量;再一個是充放電效率高。由于采用固體電解質,所以沒有通常采用液體電解質二次電池的那種自放電及副反應,充放電電流效率幾乎100%。

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 新能源領銜 戰略性新興產業面臨全新發展機遇
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