我國的風力發(fā)電技術(shù)和設備生產(chǎn)能力進步很快，風能發(fā)電將有較大的發(fā)展，電站的規(guī)模也將不斷大型化。目前微型(百瓦級)風機與(也只能與)鉛酸蓄電池配套組成獨立運行的供電系統(tǒng)，是典型的分布式供電。由中大型(百千瓦～兆瓦級)風力發(fā)電機組成的風電場所發(fā)的電目前只有上網(wǎng)一條路。一是由于現(xiàn)在鉛酸蓄電池的循環(huán)壽命短，而其他迅速發(fā)展的大規(guī)模蓄電技術(shù)尚少為人知；二是順著西歐的思路，人們的注意力過分集中在“風電并網(wǎng)”上。
風能發(fā)的電如何有效、合理運用，是一個新問題，值得研討，需要集思廣益。
顧為東的“非并網(wǎng)風電”倡議
江蘇顧為東提出：“非并網(wǎng)風電”是中國風電發(fā)展的一種選擇。所謂“非并網(wǎng)風電”，就是大規(guī)模風電的終端負荷不再是電網(wǎng)，也與鉛酸蓄電池配套的小型獨立運行供電系統(tǒng)不同，而是將風電直接輸送到某些特殊的企業(yè)。其優(yōu)點表現(xiàn)在：(1)可以簡化風電并網(wǎng)運行所需的大量輔助設備，大幅度降低風電場的設施規(guī)模和成本；(2)風電經(jīng)過簡單處理就可以直接應用于某些特定產(chǎn)業(yè)，企業(yè)能享受到較低的風電價格，節(jié)約成本；(3)減輕風電并網(wǎng)時對電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊。該作者認為，可通過直接應用“非并網(wǎng)風電”的方式來形成風電—高耗能工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，并結(jié)合江蘇的情況設想了兩大方向：(1)形成獨特的風電—氯堿—PVC及其他氯產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈，同時開展氫燃料的制取、存儲，推動專用燃料電池的產(chǎn)業(yè)化；(2)利用當?shù)馗劭趦?yōu)勢，整合全球資源，將風力發(fā)電與電解鋁、電解銅等金屬冶煉及金屬和非金屬產(chǎn)業(yè)的精深加工相結(jié)合。
顧氏為“非并網(wǎng)風電”直接應用于氯堿產(chǎn)業(yè)設計了兩套模擬方案：第一套方案是完全獨立利用風電；第二套方案是以風電為主、市電為輔，二者分別整流后并聯(lián)的雙路供電。試驗結(jié)果表明，這兩個方案均是可行的。
的確，“非并網(wǎng)風電”直接應用于高耗能工業(yè)的概念具有創(chuàng)新性和實用性。
風能發(fā)電的蓄電
“非并網(wǎng)風電”與我們提出的可再生能源和用電大戶利用大規(guī)模蓄電的設想有異曲同工之妙。而且有一共同點，即這兩種設備均可成為用電大戶的自備電源。
在《大規(guī)模蓄電的化學電源》(見全國第26屆物理與化學電源學術(shù)討論會論文集)一文中，我們對大規(guī)模蓄電裝置歸結(jié)了四大用途：1.電網(wǎng)的調(diào)峰，從而提高電網(wǎng)的供電能力；2.太陽能發(fā)電和風能發(fā)電等可再生能源的蓄電；3.用電大戶的蓄電，包括電解(含有機電化)、電鍍、電冶金等企業(yè)，電車、輕軌、地鐵等交通部門；4.軍用蓄電，如潛艇和指揮工事的電源。其中，特別強調(diào)了風能等可再生能源發(fā)電應與大規(guī)模蓄電裝置聯(lián)合運行；上述電解、電鍍及電冶金等行業(yè)，電車、輕軌和地鐵等交通部門，都是直流電的用電大戶，在電網(wǎng)負荷中占有一定比例，電網(wǎng)事故或拉閘限電對它們而言不堪設想。因此，上述用電大戶可利用電網(wǎng)負荷“谷”期的電對蓄電裝置充電，而在用電高峰期將蓄電裝置輸出的直流電直接應用于本企業(yè)的生產(chǎn),可以不像調(diào)峰那樣要經(jīng)“變流/升壓”等步驟返回電網(wǎng)而損失能量，故而電能的總轉(zhuǎn)換效率高,在用電成本上更為合算，利在企業(yè)，功在國家。
在中國工程院主辦的“中國風能發(fā)展戰(zhàn)略論壇”(2006年9月，北京)上，筆者作了題為《中國風能發(fā)電的蓄電技術(shù)》的報告，進一步論述了風能發(fā)電蓄電的必要性、技術(shù)現(xiàn)狀和解決途徑。
“非并網(wǎng)風電”與大規(guī)模蓄電相結(jié)合
將“非并網(wǎng)風電”與大規(guī)模蓄電結(jié)合起來以進一步發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，不僅突破了大規(guī)模風電僅有并網(wǎng)運行一種方式，而且使“非并網(wǎng)風電”的質(zhì)量提高、范圍擴展、效益增大。
“非并網(wǎng)風電”與大規(guī)模蓄電兩者的結(jié)合方式可有三種：
一是風電與蓄電完全匹配，即風力發(fā)電總量與該企業(yè)的總用電量平衡，風力發(fā)電的所有波動完全由大規(guī)模蓄電裝置平抑。這是一種理想的方案，該企業(yè)的用電自給自足，不依賴市電，不受電網(wǎng)的任何影響，電費在生產(chǎn)成本中比例應該最小。此方式適用于風力季節(jié)性波動不大而主要用大規(guī)模蓄電抑制晝夜波動的地區(qū)。此方式與顧氏第一套方案在完全獨立利用風電這一點上相同，但電流的穩(wěn)定度要高得多。
二是蓄電容量按風電的“旺季”與風電匹配，蓄電在平抑風電晝夜波動之后電能有余，過剩的風電通過蓄電池將部分容量用于電網(wǎng)調(diào)峰，在白天用電高峰期以較高的價格售給電網(wǎng)。季節(jié)性波動過大的地區(qū)，要達到此目的必須有很大的蓄電容量。所幸的是，在近來迅速發(fā)展的液流蓄電池中，容量與功率可分別安排，如采用這種蓄電技術(shù)，只要加大電解液儲罐的體積即可增大蓄電量。
三是蓄電容量按風電的“淡季”與風電匹配。在風電的“淡季”里，企業(yè)的生產(chǎn)用電仍以風電為主、蓄電為輔，蓄電池的電能由夜間的電網(wǎng)提供，而不是直接將白天高價的市電用于生產(chǎn)，從而既節(jié)省了電費，又助電網(wǎng)消化“谷”電一臂之力。此方式與顧氏第二套方案在利用市電彌補風電的間歇性與不規(guī)則性缺陷這一點上相同，但不是直接將市電整流與風電整流并聯(lián)用于生產(chǎn)。
至于選擇何種方式，應根據(jù)風場風力的波動規(guī)律，風電成本、下網(wǎng)電價、上網(wǎng)電價、風電并網(wǎng)運行所需輔助設備的造價、蓄電設備的造價和循環(huán)壽命及運行費用等具體情況，綜合對比核算而定。但有一點是肯定的：風場風力的波動越大、風電成本越低，越值得蓄電。
“非并網(wǎng)風電”與大規(guī)模蓄電兩者結(jié)合，還有如下優(yōu)點：
1.均衡供電，提高風電對本企業(yè)的供電質(zhì)量和能力
風能的間歇性、不穩(wěn)定性是無法人為改變的，而用電的生產(chǎn)設備則力求連續(xù)、均衡、按最佳條件運行，以求得生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。大規(guī)模蓄電正可起此作用，風大電多時進行大規(guī)模蓄電，風小電少時由蓄電池隨時補充。液流電池的充一放電切換時間僅20毫秒，尤為可取。
2.減輕電網(wǎng)“谷”期的壓力，增加“峰”期的供電能力
我國有的大風場多在半夜12時以后風力增大，而這時本來就是電網(wǎng)負荷的“谷”期，風電并網(wǎng)實際上是增加了電網(wǎng)調(diào)峰的負擔。特別是實行分時計價中，谷電的電價很低，此時上網(wǎng)的風電越多，電網(wǎng)公司的經(jīng)濟損失就越大，燃煤電廠因電網(wǎng)調(diào)峰需要而減發(fā)的任務也加重。風電經(jīng)蓄電后上網(wǎng)，可大大減輕對電網(wǎng)“谷”期的壓力，并增加“峰”期的供電能力。
3.提高風電的使用價值
“非并網(wǎng)風電”與大規(guī)模蓄電兩者結(jié)合后，售給電網(wǎng)的電能只是過剩的部分，其規(guī)模遠小于風電直接并網(wǎng)，所需的輔助設備大幅度降低，從而可降低風電成本；而在“峰”期售給電網(wǎng)的電能一定會受電網(wǎng)的歡迎，上網(wǎng)電價將不再是國家政策照顧的“平均價”，而可提高至接近“峰”期的市價，至少較易達成協(xié)議。
4.充分發(fā)揮風電分布式供電的優(yōu)勢，擴展風電的作用
我國廣闊的西部地區(qū)及大量海島難通大電網(wǎng)，獨家使用的微小型風機數(shù)量不斷增加。隨著生活水平的提高和風機價格的下降，有可能逐步發(fā)展以大中型風力發(fā)電機為核心的小型局域電網(wǎng)，為分散的村鎮(zhèn)提供生活和生產(chǎn)用的電能。與電網(wǎng)不聯(lián)結(jié)的這一類分布式風電站必須有相應規(guī)模的蓄電裝置與之配套運行，才能發(fā)揮好風電的作用，保證供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
所以，與大規(guī)模蓄電相結(jié)合，是單純“非并網(wǎng)風電”的發(fā)展和拓寬，既適用于大型風電場，也適合中小型風電場，可提高分布式供電的質(zhì)量和經(jīng)濟性，探索出有中國特色的、有自主知識產(chǎn)權(quán)的風能利用的新途徑。
包括風電在內(nèi)的各種間歇式可再生能源應與大規(guī)模蓄電技術(shù)同步發(fā)展，建議政府有關(guān)部門加強對大規(guī)模蓄電技術(shù)(特別是液流蓄電)發(fā)展的指導和投入，風電界和電網(wǎng)公司也要一起來關(guān)注和參與。
風能發(fā)的電如何有效、合理運用，是一個新問題，值得研討，需要集思廣益。
顧為東的“非并網(wǎng)風電”倡議
江蘇顧為東提出：“非并網(wǎng)風電”是中國風電發(fā)展的一種選擇。所謂“非并網(wǎng)風電”，就是大規(guī)模風電的終端負荷不再是電網(wǎng)，也與鉛酸蓄電池配套的小型獨立運行供電系統(tǒng)不同，而是將風電直接輸送到某些特殊的企業(yè)。其優(yōu)點表現(xiàn)在：(1)可以簡化風電并網(wǎng)運行所需的大量輔助設備，大幅度降低風電場的設施規(guī)模和成本；(2)風電經(jīng)過簡單處理就可以直接應用于某些特定產(chǎn)業(yè)，企業(yè)能享受到較低的風電價格，節(jié)約成本；(3)減輕風電并網(wǎng)時對電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊。該作者認為，可通過直接應用“非并網(wǎng)風電”的方式來形成風電—高耗能工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，并結(jié)合江蘇的情況設想了兩大方向：(1)形成獨特的風電—氯堿—PVC及其他氯產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈，同時開展氫燃料的制取、存儲，推動專用燃料電池的產(chǎn)業(yè)化；(2)利用當?shù)馗劭趦?yōu)勢，整合全球資源，將風力發(fā)電與電解鋁、電解銅等金屬冶煉及金屬和非金屬產(chǎn)業(yè)的精深加工相結(jié)合。
顧氏為“非并網(wǎng)風電”直接應用于氯堿產(chǎn)業(yè)設計了兩套模擬方案：第一套方案是完全獨立利用風電；第二套方案是以風電為主、市電為輔，二者分別整流后并聯(lián)的雙路供電。試驗結(jié)果表明，這兩個方案均是可行的。
的確，“非并網(wǎng)風電”直接應用于高耗能工業(yè)的概念具有創(chuàng)新性和實用性。
風能發(fā)電的蓄電
“非并網(wǎng)風電”與我們提出的可再生能源和用電大戶利用大規(guī)模蓄電的設想有異曲同工之妙。而且有一共同點，即這兩種設備均可成為用電大戶的自備電源。
在《大規(guī)模蓄電的化學電源》(見全國第26屆物理與化學電源學術(shù)討論會論文集)一文中，我們對大規(guī)模蓄電裝置歸結(jié)了四大用途：1.電網(wǎng)的調(diào)峰，從而提高電網(wǎng)的供電能力；2.太陽能發(fā)電和風能發(fā)電等可再生能源的蓄電；3.用電大戶的蓄電，包括電解(含有機電化)、電鍍、電冶金等企業(yè)，電車、輕軌、地鐵等交通部門；4.軍用蓄電，如潛艇和指揮工事的電源。其中，特別強調(diào)了風能等可再生能源發(fā)電應與大規(guī)模蓄電裝置聯(lián)合運行；上述電解、電鍍及電冶金等行業(yè)，電車、輕軌和地鐵等交通部門，都是直流電的用電大戶，在電網(wǎng)負荷中占有一定比例，電網(wǎng)事故或拉閘限電對它們而言不堪設想。因此，上述用電大戶可利用電網(wǎng)負荷“谷”期的電對蓄電裝置充電，而在用電高峰期將蓄電裝置輸出的直流電直接應用于本企業(yè)的生產(chǎn),可以不像調(diào)峰那樣要經(jīng)“變流/升壓”等步驟返回電網(wǎng)而損失能量，故而電能的總轉(zhuǎn)換效率高,在用電成本上更為合算，利在企業(yè)，功在國家。
在中國工程院主辦的“中國風能發(fā)展戰(zhàn)略論壇”(2006年9月，北京)上，筆者作了題為《中國風能發(fā)電的蓄電技術(shù)》的報告，進一步論述了風能發(fā)電蓄電的必要性、技術(shù)現(xiàn)狀和解決途徑。
“非并網(wǎng)風電”與大規(guī)模蓄電相結(jié)合
將“非并網(wǎng)風電”與大規(guī)模蓄電結(jié)合起來以進一步發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，不僅突破了大規(guī)模風電僅有并網(wǎng)運行一種方式，而且使“非并網(wǎng)風電”的質(zhì)量提高、范圍擴展、效益增大。
“非并網(wǎng)風電”與大規(guī)模蓄電兩者的結(jié)合方式可有三種：
一是風電與蓄電完全匹配，即風力發(fā)電總量與該企業(yè)的總用電量平衡，風力發(fā)電的所有波動完全由大規(guī)模蓄電裝置平抑。這是一種理想的方案，該企業(yè)的用電自給自足，不依賴市電，不受電網(wǎng)的任何影響，電費在生產(chǎn)成本中比例應該最小。此方式適用于風力季節(jié)性波動不大而主要用大規(guī)模蓄電抑制晝夜波動的地區(qū)。此方式與顧氏第一套方案在完全獨立利用風電這一點上相同，但電流的穩(wěn)定度要高得多。
二是蓄電容量按風電的“旺季”與風電匹配，蓄電在平抑風電晝夜波動之后電能有余，過剩的風電通過蓄電池將部分容量用于電網(wǎng)調(diào)峰，在白天用電高峰期以較高的價格售給電網(wǎng)。季節(jié)性波動過大的地區(qū)，要達到此目的必須有很大的蓄電容量。所幸的是，在近來迅速發(fā)展的液流蓄電池中，容量與功率可分別安排，如采用這種蓄電技術(shù)，只要加大電解液儲罐的體積即可增大蓄電量。
三是蓄電容量按風電的“淡季”與風電匹配。在風電的“淡季”里，企業(yè)的生產(chǎn)用電仍以風電為主、蓄電為輔，蓄電池的電能由夜間的電網(wǎng)提供，而不是直接將白天高價的市電用于生產(chǎn)，從而既節(jié)省了電費，又助電網(wǎng)消化“谷”電一臂之力。此方式與顧氏第二套方案在利用市電彌補風電的間歇性與不規(guī)則性缺陷這一點上相同，但不是直接將市電整流與風電整流并聯(lián)用于生產(chǎn)。
至于選擇何種方式，應根據(jù)風場風力的波動規(guī)律，風電成本、下網(wǎng)電價、上網(wǎng)電價、風電并網(wǎng)運行所需輔助設備的造價、蓄電設備的造價和循環(huán)壽命及運行費用等具體情況，綜合對比核算而定。但有一點是肯定的：風場風力的波動越大、風電成本越低，越值得蓄電。
“非并網(wǎng)風電”與大規(guī)模蓄電兩者結(jié)合，還有如下優(yōu)點：
1.均衡供電，提高風電對本企業(yè)的供電質(zhì)量和能力
風能的間歇性、不穩(wěn)定性是無法人為改變的，而用電的生產(chǎn)設備則力求連續(xù)、均衡、按最佳條件運行，以求得生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。大規(guī)模蓄電正可起此作用，風大電多時進行大規(guī)模蓄電，風小電少時由蓄電池隨時補充。液流電池的充一放電切換時間僅20毫秒，尤為可取。
2.減輕電網(wǎng)“谷”期的壓力，增加“峰”期的供電能力
我國有的大風場多在半夜12時以后風力增大，而這時本來就是電網(wǎng)負荷的“谷”期，風電并網(wǎng)實際上是增加了電網(wǎng)調(diào)峰的負擔。特別是實行分時計價中，谷電的電價很低，此時上網(wǎng)的風電越多，電網(wǎng)公司的經(jīng)濟損失就越大，燃煤電廠因電網(wǎng)調(diào)峰需要而減發(fā)的任務也加重。風電經(jīng)蓄電后上網(wǎng)，可大大減輕對電網(wǎng)“谷”期的壓力，并增加“峰”期的供電能力。
3.提高風電的使用價值
“非并網(wǎng)風電”與大規(guī)模蓄電兩者結(jié)合后，售給電網(wǎng)的電能只是過剩的部分，其規(guī)模遠小于風電直接并網(wǎng)，所需的輔助設備大幅度降低，從而可降低風電成本；而在“峰”期售給電網(wǎng)的電能一定會受電網(wǎng)的歡迎，上網(wǎng)電價將不再是國家政策照顧的“平均價”，而可提高至接近“峰”期的市價，至少較易達成協(xié)議。
4.充分發(fā)揮風電分布式供電的優(yōu)勢，擴展風電的作用
我國廣闊的西部地區(qū)及大量海島難通大電網(wǎng)，獨家使用的微小型風機數(shù)量不斷增加。隨著生活水平的提高和風機價格的下降，有可能逐步發(fā)展以大中型風力發(fā)電機為核心的小型局域電網(wǎng)，為分散的村鎮(zhèn)提供生活和生產(chǎn)用的電能。與電網(wǎng)不聯(lián)結(jié)的這一類分布式風電站必須有相應規(guī)模的蓄電裝置與之配套運行，才能發(fā)揮好風電的作用，保證供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
所以，與大規(guī)模蓄電相結(jié)合，是單純“非并網(wǎng)風電”的發(fā)展和拓寬，既適用于大型風電場，也適合中小型風電場，可提高分布式供電的質(zhì)量和經(jīng)濟性，探索出有中國特色的、有自主知識產(chǎn)權(quán)的風能利用的新途徑。
包括風電在內(nèi)的各種間歇式可再生能源應與大規(guī)模蓄電技術(shù)同步發(fā)展，建議政府有關(guān)部門加強對大規(guī)模蓄電技術(shù)(特別是液流蓄電)發(fā)展的指導和投入，風電界和電網(wǎng)公司也要一起來關(guān)注和參與。
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編輯：Sepnova
來源：科學時報
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http:www.mangadaku.com/news/2006-12/2006128103047.html
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文章標簽： 非并網(wǎng)/蓄電
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