中國儲能網訊：風力產生動力已不是新資訊，據文獻記載，風車的歷史可以追溯到公元前200年。從剛開始的小規(guī)模內嘗試利用風能，到如今發(fā)展成為多兆瓦的生產機器，風力發(fā)電已經走入人們的日常生活。隨著科技進步，相較以往的任何方法，風力發(fā)電的方法都能更有效的使用能源?，F如今，人們也正努力試圖在更大范圍內從風力資源中收集清潔可再生能源，但對于那些中小型風電系統(tǒng)……難道我們就應該扔下不管了嗎？
除去特殊情況，一般意義上，大型的風力渦輪機都可以更換成較小的。全球中小型風電項目（SMWT）的市場承載力實際上是預測的2015倍，尤其是在發(fā)展中國家的市場，更是多達6.34億美元。
除了考慮到中小型風電的環(huán)境效益，也許最好的方案是將渦輪機納入到人居區(qū)中，提高風力發(fā)電的靈活性，以便于其獨立、輕松的把風能集成到混合動力系統(tǒng)中，與太陽能發(fā)電系統(tǒng)（或是石油，如果需要可以降低它的一些影響）或儲氫系統(tǒng)一起工作。除此以外，分布式的中小型風電還具有就近入網、就地消納，不需要電網的遠距離輸送等優(yōu)勢
最近開發(fā)的風力-氫氣轉換和存儲的技術為此提供了一個合理的合作模式。為此，美國國家可再生能源實驗室（NREL）在美國科羅拉多國家風力技術中心還發(fā)起了一個風力—氫氣（wind2H2）的示范項目。該項目把渦輪機與風力—氫氣轉換器的電解槽相連，利用風能產生的電力把水分解成氫氣和氧氣，氫氣可被儲存并隨后被用于內燃機或燃料電池中發(fā)電（www.nrel.gov）。就小規(guī)模的分布式風力發(fā)電的價值而言，這個方案是可行的。例如，來自東歐的項目開發(fā)商，利用氫氣發(fā)生器和燃料電池已開發(fā)了一個分布式的數字化社區(qū)風電項目。
在美國能源部能量效率與可再生能源辦公室的一個關鍵組成部分——燃料電池技術部，相關人員正努力尋找涉及到家庭氫氣系統(tǒng)h-prize*潛在競爭力的相關信息，這也將進一步促進h-prize技術在商業(yè)氫能領域的應用。這些系統(tǒng)將被設計用來產生氫氣，為現有住宅提供車輛加氫站的配套基礎設施的建設，這使得它潛在的經濟價值將達到一百萬美元。
圖示1為一個系統(tǒng)耦合的分布式小型風力發(fā)電機—制氫設備，它可以提供一個高效，環(huán)保，友好的綜合解決方案，提供存儲和加油的系統(tǒng)。由于風能在自然界中的間歇性，一直以來儲存問題都沒有得到有效的解決，該設備的研發(fā)正好填補了該領域技術上的空白，并有可能在風力較小的時候提供持續(xù)的動力。
圖1 利用風力發(fā)電并存儲的住宅能源系統(tǒng)
渦輪機規(guī)模的大小，完全取決于項目的設計和建造需求。運用有效地技術，和大的渦輪機一樣，中小型風力渦輪機也可以提供許多相同的好處。事實上，在系統(tǒng)的使用周期中，風力小的情況下，風力渦輪機每千瓦小時耗能（千瓦時）可以比小型光伏發(fā)電和一些小型水力發(fā)電更便宜（www.ruralelec.org）。就2011來看，美國風能協(xié)會估計，在美國，小型風力發(fā)電機的成本是6040美元/千瓦，同比2010增加11%（www.awea.org）。當然，前期用戶和社區(qū)需要支付一定的費用，但在某些情況下，項目可以向政府或私人業(yè)主尋求幫助。（注：幾乎每一個國家都在獎勵可用的方案，詳細參照www.dsireusa.org。）就中國國內而言，國家大力推動可再生能源分布式應用的政策緊鑼密鼓的出臺，2012年國家能源局8月6日正式發(fā)布其組織制定的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》、國務院新聞辦公室2012年10月24日發(fā)表《中國的能源政策(2012)》白皮書、 2013年1月1日國務院印發(fā)《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，足見國家對于新能源分布式發(fā)展的鼓勵趨勢日漸明顯。
利用風能工作
分布式社區(qū)風能項目通常建于相鄰的一個或幾個社區(qū)，以便于直接為最終用戶提供所需能量。社區(qū)的能源需求決定了建設的電力規(guī)模，但這通常是非常小的。一般來說，這些項目是由幾個單一的小型風力渦輪機組成，風機一般配備50KW以下的高效、低維護的中小風機即可，該系統(tǒng)適用于人居區(qū)，主要面向社區(qū)、小型農莊及現代農業(yè)。同時，對于稍大型分布式風電系統(tǒng)的需求，也可配備便于用戶側接入的末端友好型1.5MW風機，主要用于解決區(qū)域風供熱，主要針對的是三北地區(qū)的冬季供暖問題。到目前為止，該項目已經實現在住宅，農業(yè)，商業(yè)，和公共部門等領域的推廣應用。
圖2 國外建成分布式社區(qū)風能項目
? 農業(yè)
現在的農場往往充滿各種類型的拖拉機和收割機甚至小飛機。這些都是能源的消費者，在農場經營方面，自持風力渦輪機作為理想的解決方案可以抵消一部分電力費用。此外，美國農業(yè)部還提供了各種資助和通過美國農業(yè)部鄉(xiāng)村能源補貼計劃獲取其他資金的機會。除了農業(yè)，農民還可以通過出售風力渦輪機多余的能量到當地電網來找到新的利潤來源。
? 農村社區(qū)
農村，尤其是偏遠的社區(qū)和企業(yè)，可以建立并且共享社區(qū)風電項目，從而節(jié)省電力傳輸的基礎設施建設。一般意義上來說，小型社區(qū)能夠通過共同決策的方法來投資和建立這個系統(tǒng)。在此，混合動力系統(tǒng)可以作出重大的貢獻，特別是在能量存儲方面。例如，如果裝備了適合的氫氣發(fā)生器和儲罐，存儲系統(tǒng)可以進一步實現穩(wěn)定的能源供給，居民們可以悠閑的享受鄉(xiāng)村生活而不必擔心能源成本和功率損耗。
? 城市社區(qū)
針對基礎設施發(fā)達的城區(qū)，風力渦輪機似乎只是提供一個輔助作用。然而，在不久的將來，用氫驅動的公共交通系統(tǒng)即將建立，加氫站的建設將成為必要項目并且廣受歡迎。對此，小型風力渦輪機可以輔助電解制氫設備完成制氫流程。
? 商業(yè)
根據商業(yè)領域能量消耗大的特點，商業(yè)區(qū)的風能項目都應該設計和配備比普通項目要大的風力渦輪機。目的不僅是為了產生足夠的能量來滿足商業(yè)需求，還可以把一些多余的能量出售給公共事業(yè)公司。雖然大型設備成本較高，但相對于較小的系統(tǒng)，大型設備每千瓦時的成本也有相應的降低。
除此之外，在建設環(huán)保工程、開發(fā)低成本能源、保障能源安全和促進經濟增長方面，分布式社區(qū)風能項目也都有著發(fā)揮重大貢獻的潛力。對于一個特定的地點或社區(qū)來說，小型風電項目具有構建靈活以及結合混合動力系統(tǒng)運行的特點。在理想的情況下，針對間歇性風能的利用還應加強小型風力渦輪機的開發(fā)，應進一步簡化和集成這些渦輪機的安裝，維修和操作服務，保障在任何風力情況下存儲系統(tǒng)的正常穩(wěn)定的運作。
*h-prize的目的是為了通過提供獎勵，進一步加快研究、開發(fā)以及建設氫能和燃料電池技術的示范項目，并且推進其商業(yè)應用程序。目前h-prize由氫教育基金會（HEF）為能源部進行管理。
