在地球上,风无处不在,而且它的力量不可低估。自古至今,人们已经认识到它是取之不尽、用之不竭的一种自然能源。对这天赐良“源”,说它古老、原始,是因为在很久以前人们就已经认识到了它的价值,并对它进行了开发利用;说它现代、新兴,是因为自然形态的风能到今天又焕发出新的活力。风力农场就是风能的利用形式之一。

“风力农场”也叫风力田,是指在同一场地上安装几十甚至上百台风力发电机组,并联在一起,通过电子计算机控制,共同向电网供电的风能利用方式。1978年,美国最早提出风力田的概念。一年以后,在加利福尼亚州旧金山附近建起一座风力田,它由20台50千瓦风力发电机组成,总容量为1兆瓦。后来,加利福尼亚州又陆续建成十几座风力田,其中最大的一座由600台风力发电机组成,总装机容量达30兆瓦,到1985年8月,美国风力田的总装机容量已达620兆瓦,年发电量达6.5亿千瓦小时。加利福尼亚州的风力田装机容量占美国风力发电机容量的95%,占全世界的75%。

美国风力田中绝大部分采用单机容量为50~200千瓦的风力发电机组。研究认为,这种中等功率机组并联发电的方式,比用大型机组并网发电更有利。由于兆瓦级大型机组技术比较复杂,一旦发生故障,不但要停止供电,而且维修费用也很高。美国Mod-2型2500千瓦风力发电机,因一次风轮控制系统失灵造成巨大的损失,仅维修费就达50万美元。但如果采用中等功率机组并联发电,即使个别机组发生故障,也不会影响整个系统运行,维修费也不高。由于采用中等功率机组并联发电的技术不复杂,又经济实惠,所以目前一些国家已停止了大型机组发展计划,转向中型机组的开发利用。

我国从1985年开始在山东半岛、福建平潭岛建立小规模示范性风力田,选用国产中型机组和引进先进机型,取得了良好的效果。后来又在新疆、东南沿海一带建立了风力田。

发展风力田的先决条件是当地的风能资源丰富,风力发电机在设计风速下,全年运行时数不低于2500小时,安装地点的年平均风速不低于7.2米/秒,或10米/秒。其次,风力田必须和电网或常规电站并联运行,一般电网容量应比风力田装机容量大10倍,以保证风力田发电的稳定性,才不会引起电网供电出现大的波动。总之,风力田是风力发电的发展方向,是未来大规模开发利用风能的主要形式。

作者:伊然

来源: 《石油知识》杂志