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           技術前沿|我國首個高空風電示范電站建成 高空風電舞起來!

          2016-08-24 來源:中電新聞網 瀏覽數:1761

          歐盟第七研發框架計劃(FP7)提供200萬歐元,總研發投入300萬歐元,由歐盟6個成員國及聯系國葡萄牙(總協調)、西班牙、丹麥、荷蘭、挪威和克羅地亞的7家風力發電設備創新型中小企業,聯合科技界組成了歐洲HAWE研發團隊,從2010年10月起,開始從事高空風力發電技術的研發,目前已取得階段性進展。

                 將發電裝置用類似放風箏的方式置于空中,利用200米以上高空充裕的風能進行發電,這種曾經被視為天方夜譚的想法,目前正一步步成為現實。
            記者近日從科技部官網獲悉,歐盟第七研發框架計劃(FP7)提供200萬歐元,總研發投入300萬歐元,由歐盟6個成員國及聯系國葡萄牙(總協調)、西班牙、丹麥、荷蘭、挪威和克羅地亞的7家風力發電設備創新型中小企業,聯合科技界組成了歐洲HAWE研發團隊,從2010年10月起,開始從事高空風力發電技術的研發,目前已取得階段性進展。
            相較之下,我國在此領域雖起步較晚但也取得了較大進展。目前中國廣東高空風能技術有限公司發明了天風技術方案,采用傘梯組合型高空風電機組解決了高空風能采集穩定性問題,成為商業化的優勢方案,國內首個示范電站已落戶安徽蕪湖。
            業內人士表示,高空風電客觀上克服了傳統風電因風量隨意性、波動性以及地理位置偏僻導致的電網建設欠缺等“缺陷”。隨著國內外市場需求的推動,高空風電站建設的市場規模難以估量。
            在資本領域早就是個香餑餑了
            資料顯示,高空風能密度是低空風能的十倍至百倍。隨著海拔升高,優質空域的風能密度可以達到每平方米2000瓦。如果進一步升至萬米高空,風能密度是百米空域的上百倍。
            雖然在產業方面,高空風電依然嗷嗷待哺,但在資本領域早就是個香餑餑了。根據全球風能理事會(GWEC)預測,高空風電行業未來市場需求量將有望超過1000億美元。因此,高空風電技術也引發了各路資本極大的興趣。
            事實上,自20世紀70年代以來,有關高空風力的各項專利不斷涌現??傮w來看,這些探索無外乎兩種構架方案:一者是直接在空中建造發電站并發電,然后通過電纜將電能輸送到地面;其二是一種類似于風箏的構架,將機械能輸送到地面,再由發電機將其轉換為電能。
            谷歌公司選擇了后者。2013年谷歌首次以GoogleX為名宣布收購空中風力渦輪發電設備公司MakaniPower,高空風電技術立刻引起了小范圍的關注。具體來說,2006年MakaniPower獲得了谷歌1500萬美元的種子資金、美國高級研究計劃局300萬美元的撥款以及其他私人投資,2008年谷歌公司投資又增加到2000萬美元。2013年5月,MakaniPower被谷歌公司收購,并入GoogleX部門。
            據了解,目前該公司正試圖將無人駕駛的旋翼風箏升入空中,并與地面基地相連,當旋翼風箏升入高空時,風箏便充當發電機作用。當風速下降時,風箏便回到懸停模式,然后返回到地面基地。
            在此領域除谷歌外,意大利公司KiteGen近年來所取得的進展同樣可圈可點。
            據了解,為克服傳統風電受場地和風向風速因素影響較大等諸多缺點,意大利KiteGen科技公司將目光投向高空風能,并開發出全新的MARS(MagennAirRotorSystem)系統。
            MARS系統主要由高空的拖曳風箏和地面的發電設備兩部分構成。其中,拖曳風箏和地面的風機相連,并通過安裝在發電設備上的航空感應器來控制風箏旋轉的方向和路徑,以最大限度帶動風機旋轉并發電。
            截至目前,全球已有50余家企業正在從事高空風能發電相關的研發工作。記者留意到,近年來歐洲、美國等發達國家多家企業在此領域的技術研發上動作頻頻,欲分食這塊“大蛋糕”。
            國內首個示范電站建成
            具體到我國,數據顯示,我國絕大部分地區5000米以上高空中的有效風能密度在每平方米1000瓦以上,發展高空風電具備先天優勢。
            在中國氣象局風能太陽能資源中心的相關專家看來,我國低空風能主要集中在“三北”地區,而用電負荷在東部,這造成目前風電要大規模外送的難題。而高空風能與我國的用電格局存在著天然的匹配,為就近消納創造了較好條件。
            在此背景下,記者了解到,成立于2009年的廣東高空風能技術有限公司,是我國第一家從事高空風電技術研發的公司。由于看好高空風電的前景,中路股份多次增資入股該公司,目前持有股權高達58.041%。
            據該公司相關負責人介紹,公司目前致力于開發應用最新的發電技術———“天風”風電技術。
            該技術是一整套利用(300~10000米)高空風力資源進行發電的新型風力發電新技術。具有在臺風及暴風雨情形下仍能正常運轉的獨特優勢,是目前世界上技術最具創新性、穩定性最高的高低空皆可運行的風力發電系統,技術商業應用的成熟度已達到較高水平,可研制出世界上單機功率最大,超過5萬千瓦的風力發電系統,以及功率高達百萬千瓦的高空風力發電系統。
            另外,該公司透露,目前公司已成功研制出發電目標、整體性能達到設計要求的100千瓦高空風能發電系統原理樣機,2.5兆瓦高空風能示范電站已經建成。
            與此同時,該公司位于安徽蕪湖縣的高空風能示范電站項目,自去年5月至7月期間共進行了9次放飛發電運行,運行高度為132~488米。設備累計發電時間為53小時,共發電量3.1萬千瓦時。
            談及未來發展規劃,該負責人表示公司目前已經完成10~50兆瓦高空風能發電系統方案設計,未來將進一步研制出百兆瓦級高空風能發電系統,推出發電成本比火力發電更低的風電。
            廣東高空風能并不是我國唯一在高空風電有所舉措的公司。
            今年年初,華儀電氣也發布公告稱,與意大利高空風電技術公司KiteGenVentureS.p.A.在意大利都靈簽訂投資意向書,投資內容包括向意大利KGV公司進行300萬歐元的股權投資,以及雙方在中國成立合資公司的事項。據了解,未來六個月內,雙方將就股權投資的具體細節進行商談,同時啟動未來在中國設立合資公司有關主要條款的談判,投資協議和在中國設立合資公司協議也將一并簽署。
            五年形成200-300米成套技術
            前景雖然一片向好,但也面臨著不小的挑戰。在業內人士看來其核心問題無外乎有兩點。其一,其運行范圍內需要禁飛,而我國高空風能豐富的東部地區航線密集,高空風能發電需要得到軍方的批準;其二,風電消納問題也需要得到解決。
            前不久,國家發展改革委、國家能源局下發了《能源技術革命創新行動計劃(2016~2030年)》(以下簡稱《行動計劃》),其中也有部分內容為該技術未來發展指明方向。
            《行動計劃》明確提出,未來將研究適用于200~300米高度的大型風電系統成套技術,開展大型高空風電機組關鍵技術研究,研發100米級及以上風電葉片,實現200~300米高空風力發電推廣應用。
            與此同時,《路線圖》在對技術方向進行細化的同時,還提出到2020年形成200~300米高空風力發電成套技術,并于2030年獲得實際應用并推廣。業內專家預計,如果政策環境到位,產業配套成熟,未來發展值得期待。
          閱讀上文 >> 論風機齒輪箱的可靠性
          閱讀下文 >> 風力發電機組內部防雷要點

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