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微风发电技术——风电发展的新趋势 精选

已有 15908 次阅读 2013-4-9 15:25 |个人分类:科研笔记|系统分类:观点评述| 技术, 趋势, 优势, 微风发电

   风电作为目前最具有市场竞争力的可再生能源,成本相对较高仍是制约其未来发展的关键因素。要使风电替代大量的化石燃料,仍需要使风电变得更便宜。

   几十年来,风电行业的发展趋势是一直使风力涡轮机变得越来越大,因为这样有助于提高效率,帮助降低成本。然而,加州理工学院的研究人员认为阵列微风涡轮机可以比大的风机生产出更便宜的风电。

   约翰·达比利(John Dabiri),加州理工学院航空和生物工程的教授,认为降低风力发电成本的方式是使用小型垂直轴风力发电机,而利用计算机模型来优化他们在一个风电场的安排,以便每个涡轮提高其邻居的电力输出。

    达比利已经在南加州以24个涡轮试验验证这一基本的想法。达比利的风力涡轮机是10米高,能发三到五千瓦风电,不像在常规风力发电场的100米高,若干兆瓦的发电机。

    来自戈登-贝蒂·摩尔基金会和美国国防部总额为600万美元的赠款允许他看看这一方法是否可以降低在Igiugig村的风力发电成本。今年第一批10个涡轮机将被安装,目标是最终安装50到70个涡轮机,这将与现在这个村庄使用柴油发电机产生大约一样多的电力。达比利也在加州的棕榈泉现有风电场正安装涡轮机,通过在现有涡轮机之间架设新的涡轮机使用他的模型来发电。

    通常当风力经过和通过一个风力涡轮机会产生湍流,自动顺着涡轮而下,减少他们的电力输出并增加磨损。达比利说,如果垂直轴涡轮机定位正确,它们能够有利于激发其他涡轮机。风在围绕垂直轴涡轮机移动时加速,顺风涡轮机的叶片垂直布置,使其能够有效捕获风能、加速,并发出更多的电力。

    除此之外,这种微风发电技术还具有如下优点:一是更容易制造与维护;二是占用更少的土地,更适合远、小、孤立及偏僻的地方;三是噪音更小,几乎听不见其运行,对居民影响小;四是对环境影响小,不太会杀死鸟类;五是对军用设施干扰更少,已吸引了国防部100万美元的赠款,以研究他们在军事基地的使用。因为他们更短,所以他们对雷达与直升机操作的干扰比传统的风力涡轮机更少。

    当然,垂直轴风力发电机不能像传统的风力发电机有效,实际上移动叶片的一半时间是逆风,而不是促进旋转发电机提升发电量。随着叶片或者捕捉风力,或者然后弃风,会造成结构上的磨损。达比利和普林斯顿大学的亚历山大史密特等研究人员,正致力于改进涡轮设计去解决其中的一些关键问题。

      事实上,中国新能源发展中心自2010年就开始致力于微风发电技术的研发与示范工作,并与太阳能等新能源有机结合起来,打造微型化、移动型、分布式可再生能源利用的新模式。目前该中心已在江苏徐州建立示范生产基地。

      微风发电作为大型风电的对立面,有其自身的优势与特点,对于一些老区、少数民族地区、山区、穷困地区及部分边防哨所,是大有用武之地的。如果充分集成利用微风与目前已有的太阳能、储能等技术,相信其未来的发展前景十分光明。



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