風電并網技術即將告別“瓶頸”時代

     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％。