風(fēng)電是綠色能源的典型代表，但在中國(guó)卻從“綠色能源”迅速演變?yōu)榻跤?ldquo;垃圾能源”，從技術(shù)角度看風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)技術(shù)不能滿足實(shí)際需要是關(guān)鍵原因。然而，隨著世界各國(guó)科學(xué)家和技術(shù)人員在這一領(lǐng)域的努力探索，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)在技術(shù)上已經(jīng)日臻成熟，只要投資收益成本等經(jīng)濟(jì)問(wèn)題得以解決，風(fēng)電告別“垃圾能源”的時(shí)代就不遠(yuǎn)了。

    垃圾能源由來(lái)

    在中國(guó)，可利用風(fēng)能密度超過(guò)200瓦/平方米的“高能”區(qū)域只集中在內(nèi)蒙古北部、新疆北部、黑龍江東部、西藏中北部和沿海的個(gè)別地區(qū)。這直接導(dǎo)致了百萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電場(chǎng)的出現(xiàn)，而這樣規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)在歐洲等地是相當(dāng)罕見(jiàn)的。

    大規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)給電力系統(tǒng)造成的負(fù)面影響日益明顯，由于風(fēng)能的間歇性等原因，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)給電網(wǎng)帶來(lái)諧波污染、電壓波動(dòng)及閃變問(wèn)題。另外，風(fēng)電的隨機(jī)性也給發(fā)電和運(yùn)行計(jì)劃的制定帶來(lái)很多困難。除了風(fēng)力隨機(jī)變化的自然屬性之外，風(fēng)機(jī)本身和電網(wǎng)的調(diào)節(jié)功能也滯后于實(shí)際應(yīng)用的需求。

    實(shí)際應(yīng)用中的典型例子是：風(fēng)大而電網(wǎng)負(fù)荷小時(shí)，風(fēng)能輸送不出去會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)頻率超過(guò)50赫茲，如果電網(wǎng)調(diào)度能力不足，就只能把風(fēng)電切出去，風(fēng)機(jī)就要緊急剎車(chē)，由于慣性，齒輪箱、傳動(dòng)、制動(dòng)系統(tǒng)、葉片等將受到巨大的沖擊載荷。而風(fēng)小電網(wǎng)負(fù)荷大時(shí)，風(fēng)電發(fā)電量不足，電網(wǎng)頻率會(huì)低于50赫茲，網(wǎng)壓變得很低，如電網(wǎng)調(diào)度能力弱就會(huì)大面積停電。

    從技術(shù)角度，可以將目前風(fēng)電并網(wǎng)的缺點(diǎn)大致分成三個(gè)方面，這也是目前科研技術(shù)人員重點(diǎn)突破的領(lǐng)域：儲(chǔ)能技術(shù)、風(fēng)力預(yù)測(cè)技術(shù)和電力電子應(yīng)用，從風(fēng)機(jī)本身、風(fēng)場(chǎng)系統(tǒng)以及風(fēng)場(chǎng)氣象預(yù)測(cè)等層次解決風(fēng)電并網(wǎng)的問(wèn)題。

    以不變應(yīng)萬(wàn)變

    解決風(fēng)電并網(wǎng)問(wèn)題，最容易想到的莫過(guò)于“儲(chǔ)能-無(wú)功調(diào)節(jié)”，利用儲(chǔ)能技術(shù)把風(fēng)電的間歇能量變成容易調(diào)節(jié)的能源。據(jù)了解，目前儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到足以適應(yīng)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)所需的程度。其中，鈉硫電池、鋰電池相對(duì)成熟，可用于電量和功率應(yīng)用的場(chǎng)合，但需要降低成本。另外，在地理?xiàng)l件合適的地方，還可以開(kāi)展壓縮空氣儲(chǔ)能試驗(yàn)，估計(jì)可以達(dá)到100MW以上的應(yīng)用。

    鈉硫電池是以Na-beta-氧化鋁為電解質(zhì)和隔膜，并分別以金屬鈉和多硫化鈉為負(fù)極和正極的二次電池。鈉硫電池用于儲(chǔ)能具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在原材料和制備成本低、能量和功率密度大、效率高、不受場(chǎng)地限制、維護(hù)方便等方面。

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