Wednesday, August 30, 2006

风电造价

风电项目各部分的成本造价大致是如下比例:风机设备70%,土建工程11%,电气工程7%,电网接入系统5%,项目开发管理运行维护7%。
在国内风电界有个流行的说法,风电成本高的一个重要原因是风机需要进口,于是外行的人也跟着起哄,那就自己造吧,成本不就低了吗。其实风电成本高是多方面原因造成的,风机设备是个原因,但这主要是因为我们海关要雁过拔毛,加收大额关税,而不是因为风机厂家因为卖给中国就要高价。政府不是要鼓励风电发展吗?政府不是讲究宏观调控吗?那么怎么不出面协调一下呢?鼓励风机国产化是好事,但没有抓到点子上,风机依靠进口是因为没有掌握核心技术,研发投入不足,这才是政府层面需要做的事情。事实上中国风电项目盈利能力不足的一个重要原因是风电场的选址和运行维护有问题,风电场的容量系数比应该达到的水平低很多。一般而言,风电选址应该依据至少一年的完整测风数据,理想情况是依据2到3年的测风结果。为了跑马圈地,很多风电场的选址很难说满足这些基本要求就上马了。当然还有很多其它跑冒滴漏的内幕,但不便向外界说,于是就把复杂问题简单化,把罪过都怪到进口风机上,混淆视听。
当我们把口号喊得震天响的时候,我们的邻居印度已经悄悄的作了很多要是放在中国肯定要大肆吹嘘一番的事。印度的风电装机亚洲无人能出其右,其领头的风机制造企业也已步入世界前六名的行列。有些专家总是煞有介事的分析说印度政府效率低下(实际是决策民主),失业人口多(实际是人家在下大工夫转移农村劳动力),目前国民生产总值如何(实际是人家没有走投资密集型的路子)。国际上公认的说法倒是如果说未来世界工厂在中国,那么世界实验室就是在印度。而就是这个政府效率低下的印度,在中央政府有一个可再生能源部!印度经济近几年的强劲增长其实是其长期的制度建设显现功效的时候到了,而且才刚刚开始。和我们比,这好像人家先前忙着修路,我们没有路就先启动马达上路了(不是说摸着石头过河吗),现在人家路和桥都修好了,我们呢?车也折腾得差不多了,路也没找对,还在吵(在批评私有化的问题上某教授不是吸引了不少喝彩吗)后发劣势和疲态尽显。世界上的成功模式那么多,为什么还要摸着石头过河呢?就为了所谓的“中国特色”,在某些场合,“中国特色”简直像块遮羞布。
中国的可再生能源之路如此艰难崎岖真的只是行业问题吗?印度的风电发展状况已经清楚地告诉我们答案了!

专业分工

专业化分工越细,说明产业的现代化和文明程度越高。没出国的时候没有这种体会,现在的体会则是深入肌肤了。一个简单例子,我的工资就不是我们公司自己打理的,而是雇用了一家专业的“Payroll”公司负责。
再拿风电项目来说吧,在欧洲,风电场的风资源评估、风机选型、风电场内网络的优化设计、导线变压器断路器等设备的型号尺寸、海路运输来的风机设备从港口到风电场的运输路径规划、接入系统工程的路径勘查、厂区工程地质条件勘查、财务评估和融资等等,都会有不同的专业咨询公司来做。而各专业之间的协调呢,则是项目公司的项目管理的主要内容。
而在国内呢,来吧,一家设计院就全包了,尽管设计院内有不同的专业,但这种内部的分工无法实现同行业之间的有效竞争。因为没有同业之间的充分竞争,专业水平就很难提高。国内很讲究整体和规模优势,其实根本就是误解。整体和规模更多的是体现在整个国家的产业水平上,而不是在企业水平上。产业规模一是体现在同类企业的数量上,一是体现在领先企业的水平上。地域色彩、垄断色彩浓重的所谓超大国企是产业进步的包袱和障碍!
这种思维其实一直延伸到教育中。我记得读博士时,要上很多课,马列、英语、数学,专业课。马列就不用说了,数学讲的是很深奥很抽象的集合空间之类的东西,到今天我也不知道对于没有志向钻研工程理论和数学的我有什么直接用途,学了整整一年。要说间接作用,那所有的人类到目前为止发明的课程都该开设。在欧洲我没看到博士研究生需要上课,你喜欢什么、需要什么去听讲座或自己钻研就行了,好像人家的科研水平没有因此比中国低。
这种思维倒和中医理论一脉相承,重在全局和整体调理。你头疼,可能病根在脚上,我给你治脚。风资源分析部门的水平低,可能是后勤部门的服务水平没上去,先去治理后勤部门,可如果遇到后勤主任是“皇亲国戚”还不好办呢。其实病根不在这里,在于落后的企业和产业模式。为什么要把这么多部门捆绑在一起?市场上如果有很多后勤服务公司抢生意,那还不一个赛一个的提供高水平服务!整个行业的水平只有这样才可能提高。
当然老总都喜欢指挥千军万马,如果没有水平在一个领域作大作强,那就多元化,啥都干,这就是国内很多企业的现状,因为铺摊子容易(只要有俩钱),上水平难。看过一期“对话”,一个在国内也算有名的IT企业的“少帅”被主持人问到上任后的发展思路是什么?支支吾吾的答案之一是:“多元化”。其实是自知没有能力和微软或IBM竟争,打算开个豆腐房,别的也不知道干什么,说不定最后还能给自己套上振兴民族“豆腐工业”的美名呢!

Tuesday, August 29, 2006

本末倒置

看到中国在能源短缺、环境恶化的压力下种种“急功近利”、“竭泽而渔”、“饮鸠止渴”的做法,愤懑与无奈之情无与言表。
在已经有了三门峡发电站治水不成反成灾的前车之鉴的情况下,在利益群体的多方运作加上一群只会谄媚的所谓“专家学者”的推波助澜,三峡也上马发电了。在今年重庆气候明显异常的情况下,那些所谓的“专家学者”又跳将出来,信誓旦旦的说“这跟三峡工程没有关系”。这明显就是强词夺理、胡搅蛮缠,哪还有一点理性的学者之风?因为如果现在为时尚早下结论说气候异常与该工程有关,同样也就不能下结论说与该工程无关,一切还有待时间考验,尽管笔者个人以为这个工程几乎必然是中华民族的“千古遗患”。为什么?不尊重自然规律吗!连远古时期的先人治水时尚且知道“可疏不可堵”!整个工程是在没有经过严格论证和一片争议声中上马的,人大表决创下否决票数最高的纪录!
然后又有“南水北调”,去补给工业化程度高的北方。且不说工程量的浩大与艰难,这种人为改变地理生态的行为是要遭到自然的报复的!这不是什么诅咒,因为这是自然界的平衡遭到破坏后的必然后果。这种平衡是大自然千百万年演进的结果,在物质利益(具体说是项目利益)的驱动下,狂妄到一夜之间就要打破这种平衡,结果是不言自明的。这和电力系统的平衡受到破坏要导致稳定事故是一样的道理,但结果的灾难性要严重的多。想一想,像长江黄河这样的水系整个地球有多少呢?从系统稳定的逻辑讲,对其大规模的人为改造是足以打破平衡的大扰动。鼓动这个过程上马的某个院士竟然说,没有论证好的问题,先干起来再说,边干边解决!又一个摸着石头论者,又一个“南郭先生”院士!
现在听说超高压输电项目也上马了,1000kV,是个因为对环境有破坏作用而没有好的解决办法在国际上被放弃使用的电压等级。国内前几年也没听说什么人在搞,更没听说有突破性的成果,现在两大电网公司为了在电力市场环境下争夺电力用户说上马就上马了,不得不佩服国人的办事效率,不得不对社会制度的优越性刮目相看。会有人反对吗?不会,电网单位有项目审批,有经费来支配,自然乐不可支;企业有了工程项目可做,也愿意顺水推舟;充斥着学术官僚和官员学者的学术界(善于迎合圣意、见风使舵)就更不会反对了,这么“高精尖”的东西,研究经费滚滚而来,研究成果出来那还不像放卫星一样?自然乐此不疲。
风电也是,只要赚钱,可能明天秦始皇陵的土包上也会竖起风机。和国内的同行说起在爱尔兰,有一个风电场出于当地的特殊环境考虑,是建在山窝里的,几乎没人相信。在一个决策民主的环境下,这是完全正常的事情。没有任何东西是完美的,尽管风电几乎不造成污染,但是它必然给山青水绿的自然景观带来视觉污染,如果当地居民反对,那就是政府总理出面,项目也不会得到审批。
今天的中国已经陷入了一个“恶性循环”的泥潭,因为粗放式的发展模式(见效快,为了赶超人家吗,大干快上),能源消耗严重、环境恶化加剧。为了补充能源,继续以破坏自然生态的方式获取能源。因为趋炎附势的学术权威们开不出更好的济世良药,因为政府官员急于出政绩,因为企业要效益需要大工程、大项目,而那些有着真知灼见良知尚未泯灭的专家学者根本就找不到说话的地方,于是一个又一个蛮干、盲干的工程接连上马,尽管很多事情根本就是“皇帝的新装”般的闹剧。

Sunday, August 27, 2006

风电潮流

常常被人问起研究含风电场的电力系统潮流计算是否有意义,如果有,如何考虑等类似问题。个人觉得含风电场的潮流计算意义不大或者说工程实用价值不高,在国际上很少有这方面的研究报道。潮流计算的出发点不外乎给定有功无功,确定风电场的出口电压;或者进一步研究在不同出力水平下对应的情况等等。个人以为这与常规潮流没有什么本质区别,用传统方法就可以解决,不需要专门针对风电的特殊潮流。

之所以这类问题曾经引起研究兴趣是因为老式风力发电机采用异步发电机,而异步机的无功是和有功/电压紧密耦合的,所以一般而言在计算潮流之前,由于电压/无功待求,仅仅知道有功,似乎未知量太多无法解决。但实际上这是一个到底是要研究异步机电气特性还是关心全局潮流的问题。如果是关心全局潮流,我们总可以假定风电场的有功无功出力已知(这种假设在工程上完全可行),来求解风电场出口及系统内其它节点的电压水平等未知量。

特别是在双馈型异步发电机逐步主导风电市场的情况下,由于其有功无功是独立控制的,不存在上述理论上的执拗之处,研究此类潮流更凸显意义甚微,除非是应用在动态模型的初始化方面或者进行纯学术探讨。

在潮流计算方面可以做一点文章的地方似乎是风电场内的潮流/网损关系。因为风电场满发的机会不多,多数时候风电场的出力在10%到90%之间。显然,单纯计算任何一个点的潮流得到的网损都是不准确的,那么如何评估整个风电场的平均网损指标呢?通过一系列潮流分析应该可以找到一个简单的数量关系。在国外风电场工程实践中有一个通用的近似计算公式,类似于容量系数之类的指标。但笔者从没见过其来源或者说理论依据从哪里来,窃以为如果一定要研究风电潮流,这里似乎可以做点文章。

另外一个是含风电的优化潮流,在充分考虑风电的概率分布特性基础上的全局优化潮流,当然难点是如何同时处理有功和无功约束,因为这类研究必然要采用数理统计模型和算法。

在优化潮流解决的基础上,可以考虑延伸到含风电的电力系统优化调度,比如因为风电的加入系统需要增加多少备用才能维持原有的安全水平。国际上这方面的研究已有一些,结论是风电的进入没有显著增加系统的负担,只需很小一部分额外的旋转备用就可以了。当然这些结论还有争议,一个争议的焦点是风电在很短时间内从满发到全停发生的概率很小但可能,需不需要按常规情况考虑。在没有经过10年、20年的系统运行实践检验之前,电网公司是不可能接受该结论的。

个人以为在风电并网类研究中有两个基础性的问题:动态建模及风速预报,动态模型是所有稳定分析的基础,风速预报是优化调度的前提。这两个问题解决了,套用电力系统原有的方法基本就可以解决风电并网带来的大部分问题。目前国际上这两个研究处在现在进行时,还没有被广泛接受的模型和算法。

另外一个在工程实践中涉及比较多但还没有很权威说法的就是双馈异步电机的短路电流特性,一般认为介于同步电机和异步电机之间,但这只是直观认识,还需要详细的学术研究加以佐证。

Wednesday, August 23, 2006

赶超心态

自大和赶超心态曾经让国人和国民经济吃尽苦头,今天虽然不见全国性的“赶英超美”,但在各行各业仍然可觅踪影——风机的70%国产化之说就是一明证。

世界的风电技术中心在欧洲,没听说美国信誓旦旦要通过国产化来赶超欧洲。市场在那的话,企业有利可图,产业自然就进步了,不是政府可以包办或者通过保护就能实现的。解放牌汽车曾经独步大陆市场三、四十年,百分百的国产化,中国的汽车工业和汽车品牌又怎么样呢?(匪夷所思的是,直到今天还有人在“钻研和鼓吹”如何“保护”汽车产业!)美国的微软好像也没怎们受到政府的悉心呵护,甚至还一度遭到政府的反垄断诉讼,要把其分拆开来以鼓励竞争,如今,Google好像在搜索和其关联业务市场把微软逼得只有招架之功。不妨想象一下,如果当初这两个企业是在美国政府的“指挥和保护”下起步的,今天还会有微软和Google吗?

总是跟在发达国家的后面“邯郸学步”,亦步亦趋,要学风机制造,要学汽车产业,要造“龙芯”,其实是一种全民族性的缺乏创造性思维的表现,看不到新的经济增长点和未来的“希望”产业。可以想象,跟在别人后面追有多难,不要忘了,人家不是“兔子”,躺在那睡觉等着你赶超呢!人家都已经投入重金在开发下一代风机技术了,我们还在琢摸如何制造马上退出国际市场的产品呢。再说这个70%根本就是个糊涂账,有核心知识产权的东西没有明确是否包含在这里,技术含量低的东西你强迫它中国造有什么意义呢?出台这种政策像是在应付什么?可是倒底是在应付什么呢?

可再生能源技术多种多样,中国的幅员如此辽阔,全国各地的气候特点也不尽相同,能否在其它可再生能源形式上下点功夫,突破一下?设想一下,即便风机产业“赶英超美”了,又怎么样?中国和世界的能源问题就解决了?“独辟蹊径”肯定是超过竞争对手的最好办法。什么都要做世界第一的结果就是啥都做不来,其实这是“大而全、小而全”的心态或者是“肥水不留外人田”的小农思想的折射。

与其要求风机的国产化率,不如限定每一个风机的市场占有率以鼓励竞争,至于风电开发商选择国内还是国外风机纯粹是企业行为和市场行为,不需要政府越俎代庖。而且即使是风机发达国家也不是整机都自己造,而只是控制总体设计和关键部件。那我们可不可以在一两个关键技术部件上取得突破、占领国际市场呢?

Thursday, August 17, 2006

可视并网

英国的一家专业从事可再生能源电网接入工程咨询的公司开发出一种基于地理信息系统的交互式软件,用户只需用鼠标点击备选风电场厂址,该软件就可以根据内置的电网及地理信息,生成可行的并网方案(包括输电通道等),并根据用户需要出具报告。该软件对于风电场开发的前期工作,特别是厂址的甄选特别有价值。
在中国,也许还不具备基本的条件开发这种软件:没有完备的数字化地理信息库(在英国和爱尔兰,有完备的商业化的风资源和相关的地理信息数据库,风电开发商随时可以购买到最新的信息,没听说有涉及国家安全之嫌。);没有公开的电网信息数据(到过爱尔兰电网公司网站的都知道,无论是当前的还是规划中的电网信息,都是公开并且是可以随便下载的。保证信息透明、公开、对称,督促和监督电网公司定时发布和更新这些信息是电监会的重要职能之一)。
前段时间听说Google因为向网民提供中国卫星地图搜索功能被一顿乱棍打得够呛,其中有一个所谓的专家跳出来给上纲上线,说这是国家机密!其实Google,yahoo等搜索引擎网站在全球范围内提供这种服务,这种地图只有在中国被政治化,上升到国家安全的高度,确实很有中国特色。就算你在中国封锁了,对国外也鞭长莫及,在中国封锁的结果不过是中国的老百姓无法享受到这种服务,倒是外国人想看看中国哪里就看看哪里,这么做根本就是愚弄国民、自欺欺人!而且这根本谈不上什么国家机密,就算是也不是这种办法能保护的,但是就有草包--所谓的专家动不动就发表这些耸人听闻的言论。为了达到垄断和暴利的目的,动不动就拿“国家安全”说事的个别机构的行为严重地阻碍着中国信息现代化的步伐。

Wednesday, August 16, 2006

风机基础

该图是施工阶段的风机基础图,这些钢筋起到两个作用:加固和接地。一个1.5MW风机的占地面积大约为12米见方,成本大约为25万元人民币、在欧洲需要6万欧元左右。

Sunday, August 13, 2006

大洋彼岸

今年四月,由世界电力及电子工程师协会组织(IEEE),来自美国风能协会(AWEA)、北美电力可靠性委员会(NERC)以及风电并网协作组(UWIG)的技术专家们在华盛顿召开的一次技术研讨会上一致同意:没有技术原因认为风电由于其波动性无法成为主流发电方式之一。这无疑于为风电平反昭雪,因为长久以来,风电的波动性一直为反对风电者所诟病。来自GE和魁北克水电局的一份报告还显示,由于现代风机性能的显著提高,系统在事故后的相应性能比没有风电的时候还有改善。
联邦能源管制委员会(FERC)强调该机构致力于成为“适应变化的平台”,尽力为风电并网从规则层面扫除障碍,从电网互联、电力平衡、可靠性、市场切入等方面做好促进和协调工作。这似乎很值得为我国有关机构所借鉴,从热衷于具体项目审批向规范制定基本法律法规框架的现代政府角色过渡。可以毫不夸张地说,这才是我国风电产业能够健康顺利发展的关键和福音。

研究计划

欧盟正在组织一个名为“UpWind”的有40多个风机制造商、服务提供商、大专院校、研究机构和其它专业机构参与的,预算达2千2百万欧元(其中欧盟提供1千4百万)的欧盟范围内的合作研究计划,目的是解决特大型风机(预计在2010年后投产)的设计和技术壁垒,该项目是欧盟在风机开发领域内的旗舰性项目,经历了2年的意见征求期,项目周期为5年。

欧印合作

今年4月,50多位来自欧盟和印度的银行业、风机制造业、风电开发商、技术专家、以及印度政府官员聚会印度首都,讨论如何帮助欧洲投资者顺利进入印度市场,圆桌会议富有成效地就如何消除在诸如融资、并网、上网电价、技术转让等方面的分歧进行了讨论和协商。该会议是在欧盟与印度风能合作框架下组织召开的,成果将汇入2007年定稿的“风电融资--帮助欧洲投资印度风电”报告中。

爱岛风电

从1995年到2005年,推动爱尔兰风力发电发展的政策动力主要来自欧盟和爱尔兰的全国性法律:到2005年一次能源消费从2000年的2%增加到3.75%;可再生能源的发电比重从2000年的6%增加到2005年的12%。这项政策出台的直接原因是履行东京议定书的责任,即到2008-2012年间,爱尔兰的温室气体排放量不得高于1990年的113%。同时欧盟范围的法律框架协议EC Directive 2001/1771/EC要求爱尔兰到2010年,其电力至少有13%应该来自可再生能源。
为履行这些法律义务,爱尔兰政府从1995年起启动了“替代能源项目”计划,要求爱尔兰国家电网公司优先保证风力发电入网,电力公司全额购买风力发电公司所发全部电力,电力公司获权从收缴的电费中获取一定比例的补贴。爱尔兰2000-2006年度全国发展规划分配6千7百欧元预算用于加强和改造电网投资、支持替代能源项目、资金鼓励小规模项目的发展。爱尔兰电监会的一个重要职能是促进可再生能源技术的研发与实施。

Saturday, August 12, 2006

欧陆电网

UCTE,欧洲最大的互联电网,包括德国、法国、意大利等20多个国家电网,容量在550,000MW左右。位居第2的是斯堪的纳维亚的北欧电网Nordel,包括丹麦、瑞典、挪威、芬兰、冰岛等国电网,容量在83,000MW左右。丹麦西部电网—Eltra集中了全国大部分风电。就是这个Eltra电网,其北部经一条容量为1700MW的直流输电线与斯堪的纳维亚电网相连,南部经2条400KV,2条220KV和1条150KV交流输电线与UCTE电网同步相连,总容量也达到1350MW。因此,虽然丹麦25%左右的电力来自风电,但这只是政治地理概念,与电力系统分析毫不相干。事实上,风电(包括丹麦在内)在Nordel系统中的比例仅为1.2%左右,在UCTE系统中的比例也不过4%左右 。Eltra公司就承认,与欧洲其他大型电网的紧密联接是保证丹麦西部电网在如此高的风电穿透功率下能够正常运行的决定因素。

UCTE版权所有

风电导则

丹麦东部电力系统TSO-Elkraft西部电力系统TSO-Eltra ,德国五个TSO之一-E.ON Netz ,爱尔兰TSO-ESBNG 以及苏格兰输配电&苏格兰水利电力公司 等都针对风电并网制定了相关导则。这些导则归纳起来包括以下几个方面:
1) 有功功率控制,要求风电场的出力变化速度(细分为爬坡/下降速率)低于一定限值;在极限风速条件下,一个风电场内的风机不可以同时退出运行,以确保其它常规机组有足够的反应时间拾取负荷。对不同容量的风电场其标准也各不相同。
2) 频率调节,由于风速的不可控性,这些导则都要求风电场的实际出力水平要在当时风速条件下可出力水平基础上,下调一定的百分点,以保证在系统频率偏低的情况下,风电场具备一定的有功备用参与一次调频。在频率偏高的情况下,通过切机实现风电场参与二次调频。
3) 电压控制,对风电场的无功补偿、电压波动/闪变/谐波、变压器分接头的调节提出明确要求,以确保风电场母线电压稳定在一定范围内,电能质量合格。
4) 保护配置及整定,只要系统电压、频率的偏离没有超出一定范围,确保风电场在线运行以便向系统提供有力支持,帮助系统在事故后尽快恢复稳定运行。
5) 风电建模及验证,要求建立准确的风电场/机模型用于电力系统动态仿真分析,并与实际测量结果相验证。ESBNG组织多家风机制造商、风电场开发商、电力系统软件公司以及电力系统分析咨询公司进行风电机组/场的动态建模工作。
6) 通信能力,要求风电场能够向调度中心实时传送气象数据,如风速、风向、气温、气压、母线电压、有功功率及无功功率等等信息,同时能够实时接收来自调度中心的指令。
美国风能协会(AWEA)就风电场并网标准向联邦能源管理委员会提交建议草案 ,主要包括以下内容:
1) 低压渡过能力,在系统发生事故电压水平降低的情况下,风电场仍然能够在线运行,确保系统的完整性和稳定性。AWEA建议采用新的欧洲标准以便允许较高的风电穿透功率水平。
2) 电压控制/无功补偿,AWEA建议对风电场采用FERC提出的普遍电压标准已确保输电系统的可靠性,但是不必严格要求对系统没有直接影响的每一台风机。
3) 通讯及控制,AWEA建议安装SCADA系统以便于风电场与TSO之间的通讯协调和远程控制实现。

Wednesday, August 09, 2006

新新能源

在风电和太阳能的互补利用上,澳洲人想出了新新能源形式,就是建一个1600英尺高、直径260英尺的超大太阳能圆筒收集太阳能,空气受热后在筒内形成上升气流,这个大圆筒就相当于一个大真空泵,在其周围形成的气流还可以带动风力发电机组发电。据估计,这么一个发电装置可以满足100,000户澳洲的居民负荷。我国上海的一个公司(Xiang Jiang Industrial)也在参与合作,建造一个类似的不过更大的高达半英里的太阳能塔。

美国人在琢磨如何利用地热,地下10英尺左右的温度大约是50-60华氏度,正好是地热泵可以工作的范围。美洲人的想法是用地热泵把这些热能收集起来,然后集中起来供给发电机组。如果室内温度高的话,可以用热泵把多于的热量送到地下。这样的一套地热系统比普通空调/暖气系统大约节省50%的能源。由于该技术仍处在初级阶段,专业人才短缺是最大的瓶颈,当然成本也不菲,大约要15,000美元。不过,联邦政府还是打算到2010年让7百万居民和商业用户用上这种地热热泵系统.

Monday, August 07, 2006

优不优化

工程优化问题是个“永远有多远”的问题。比如风电场内网络的电气接线优化方案的选择,从技术的角度看,主要可以考虑两个目标:网损最小及可靠性最高。但在实际工程中,这些目标根本达不到。为什么?网损最小,必然对导线的要求很高,成本会很高,节省的那点损耗还不够补偿初期投资的,从投资回报的角度讲有什么必要去追求那个最优化?即便在优化中考虑设备成本,折衷优化,也不现实。因为这必然导致针对每一段选择一个适合的导线尺寸,结果是一个风场,需要定购很多个尺寸的导线,从设备采购的角度看,一点也不优化。另外一个是可靠性,这个关键因素也是投资与回报的评估。要找到合适的方法分析系统收益和安全性提高之间的灵敏度关系,需要采用数学统计方法,充分考虑风速的变化特性等因素的影响。这些决不意味着不需要优化,而是说不考虑工程实际影响的优化对工程的意义不大。

卫星上天

中国要达到2020年30GW的风电装机容量,需要在2006至2020年间每年建设20个100MW的大型风电项目。至少从目前看来,这个目标实现的可能性为0。即便考虑其它半成熟、不成熟的可再生能源形式,实现的可能性也不大。很难想象制定这个目标的科学依据是什么?在决策之前作过多少调研工作,调研工作的质量如何?即便决策可以不必考虑的那么周到,那么决策后的具体实施措施也得跟上,尽量保证达到决策目标吧?但现在看来,很难。没有可操作性的政策到位,没有有效的激励机制。
特许权是一个在英国试验失败的办法,不利于中小竞争者的加入,投标者投的入网电价趋于不理智,有利于加强和保护原有大发电商的市场地位。国内在过去几年中实施的结果也在重复和验证已有的结论。鉴于此,法国和爱尔兰都已放弃该做法,转而寻求电价补贴等其它办法。可以想象,在一个法则成熟、竞争充分的市场环境下失败的案例,如何能在今天中国的市场环境下成功呢?其实这才是需要考虑特殊国情的时候,可惜的是,特殊国情往往被滥用在不该用的场合,成为不求进步或保护既得利益的借口。
致命的是,这种办法已经证明不利于本土风机制造企业的成长壮大。表面看,特许权项目对风机本土化有强制要求,但是这不过是逼着国外的风机企业把重污染、高耗能制造基地往中国搬,其关键的控制核心设计仍留在本土,20年后我们和国外企业的差距还是今天这个数。拔苗助长不会使本土企业真正壮大,应该做的是把市场和激励机制搞好,为企业创造成长的环境。自由竞争、限制5大发电商变相垄断市场就是给中小企业以土壤,恰当的激励机制就是阳光、空气和水分。
妄图仅仅通过风机本地化要求就实现风电产业特别是风机制造业的腾飞注定只是“一帘幽梦”。事实上,哪个传统发电产业包括火电、水电、核电等今天电力市场的主导者,没有受到国家的巨额补贴和扶持呢?这里说的是整个产业的早期发展阶段。包括世界上所有的国家,有一个算一个,即便是那些资本主义国家,在那个时候电力工业也都是国有的。今天所有阻碍和反对国家从政策、税收、法律等等方面扶持新兴能源的做法都像是成年子女反对父母继续供养未成年弟弟妹妹上学一样毫无道理。

Sunday, August 06, 2006

中国风电

这是一个外国人Gordon Feller眼中的中国风电的现状与未来,很全面,信息量很大,值得一读。请注意文章版权归原作者和EnergyPulse所有,本站仅提供友情链接。
EnergyPulse Article

蓝天白云

给我们中国人的子孙后代留下这样一片天空是BE能源论坛的最大心愿。有着“欧洲后花园”、“翡翠之岛”等美誉的爱尔兰能够有今天的优美环境,决非是因为它是一个农业国、工业不发达、自然森林没有受到破坏、受欧盟的补贴等无知者臆想的原因,而在于历届爱尔兰政府坚持可持续发展的经济模式大力保护环境植树造林的结果。爱尔兰历史上大片的原始森林已经在殖民时期被英国人大批砍伐运回英国本土发展工业去了,今天在爱尔兰看到的多是20、30年左右的新生林。爱尔兰能够成为20年内经济增长速度最快的发达国家,创造经济学界称为“凯尔特虎”现象的奇迹,是因为爱尔兰实行欧洲最低的税收政策和鼓励高科技、低能耗产业,几乎所有美国跨国公司像微软、因特尔等在欧洲的总部和主要研发机构都设在爱尔兰。这样做极大的吸引了外国投资,特别是美国的投资。虽然税率低,但是税基大了,政府一样可以增加财政收入。事实证明,爱尔兰的财政收入每年都超过预期,大量的外国投资的涌入,也为爱尔兰人创造了大量的就业和创业机会。而且爱尔兰利用其英语国家的优势,吸引了大量的廉价外国劳动力和语言学生,服务业等低端行业已经很难看到爱尔兰人的身影,除非是上了年岁快退休的人。其教育的产业化主要体现在向欧盟以外的学生包括成千上万的中国学生收取高额学费,而不是牺牲本国青年学生受教育的机会。

风电预报

爱尔兰电网成功接受10%以上风电的关键在于其积极调整运行策略并充分利用了风力发电预报系统,尽管预报精度与负荷预报还有差距,但是也已经达到60-70%左右,至少可以节省了60-70%的系统备用。
系统确实存在瓶颈,但这不光是对风电并网,对常规电厂也一样。在大的发电机或负荷并网之前,必要的网架结构改造和加强都是必然的。而且这种瓶颈主要体现在局部,如何分摊输电设备投资才是电力市场环境下(在国内是厂网分开,还谈不上市场化)真正的问题所在。
因此,笔者个人以为研究风电穿透功率极限的重点应该是放在经济可行性的大背景下分析,单纯从技术角度分析的意义不大。现在中国的风电在系统中的比例远没有达到需要忧虑的程度,而风电项目的上马需要一个过程,并且每一个大风电项目的上马都必然涉及到相应地区电网的改造,而这种局部改造大多不是电网公司在进行电网发展规划中考虑或能够考虑到的,今天分析得到的极限可能到明天就没有多大意义了。

无人值班

这是爱尔兰一个70MW风电场的主控楼和变电站,因为是无人值班运行制,比国内的同类风场配置很大一块生活区,宿舍楼等等小的多.在国内看到很多大学毕业生在风电场当运行员,做那些日常报表、简单维护的工作,真的是人才浪费。虽然是国情,但实际就是产业投资超前、发展滞后的结果。产业没有经历正常的生长发育期就到了大发展的关口,产业专业化分工没有完成,人才拥堵在产业链的末端争饭吃,本来可以到风机设计、风资源/电气/土建设计等专业咨询公司、专业维护公司去谋职。没有细分的专业化分工,产业水平就很难提高。

海上风场

这是爱尔兰一个海上风电场,6台GE3.6MW双馈变桨矩风力发电机组,2004年投产以来运行良好.

Saturday, August 05, 2006

电网瓶颈

在风力发电的发展过程和项目开发过程中,由于经验和认识水平的原因,电网问题一直是个瓶颈。然而实践证明,只要措施得当,风电对系统调度运行造成的影响远没有想象的那么可怕。爱尔兰电网的历史最高峰荷只有4000MW多一些,正常负荷日的峰荷很少超过4000MW,低谷负更是只有2000MW多一些。就是这样一个电网,其风电经常发到500MW左右。感兴趣的读者可以到爱尔兰电网公司的网站上去看一下,那里有每天系统的负荷曲线和风电出力曲线。

个人以为最应该做的是如何针对风电特点研究预报系统、调整运行策略、优化电源和网架结构。一门心思算穿透功率极限既不现实、也没必要。风电不是一下子并到电网上的,项目还有个周期呢,在发展过程中积累的经验可以有效的解决出现的问题,今天中国的风电还远没到这个水平。

电能质量也不是主要问题,除非风电接入很弱的末端电网。但是如果这种情况出现,用常规的电能质量分析方法就可以解决。

在和国内专家和设计院的接触过程中,发现双馈电机还不是完全被认可和接受,还带有不信任和怀疑的眼光。其实,双馈电机已经是当今国际上MW级以上风机的主流发电配置,其引起的谐波问题一点都不严重,完全在国际标准的限值以下。可能出现的问题倒是如果接入系统设计不合理或者和主系统配合得不好,出现谐振回路,而该谐振频率又恰好和风机输出的某次谐波相同,则谐波会被放大,但这是另外一码事了。

从工程角度讲,如何准确计算双馈电机的短路电流,在考虑风机微观选址基础上的最优电气接线方案(考虑发电量最大化、网损最小化、安装费用最低化),新型输电技术如HVDC Light,输电线传输容量的动态计算(比如大风天有利于导线散热,其热稳极限应该相应的提高)以节约输电设备投资,用统计学分析风电设备投资、风电厂其它设备投资及全场可靠性/收益率提高的关系等等。

风机建模

风力发电机的动态建模是深入研究风电并网问题的基础,国际上有大量这方面的研究。笔者也有一篇关于双馈风力发电机PSS/E建模的文章在IEEE Transaction on Eenrgy Conversion上,感兴趣的读者可以点击此链接查阅或者来信和我索取原稿.

它山之石

05/05/2006 11:54 ☼ 为了解决风电与负荷在时间上的不匹配,储藏电力是人们常常想到的。可是,有谁设想过把风能储藏起来吗?美国爱荷华州正在考虑建设一个300兆瓦的,包括100兆瓦风力发电场、200兆瓦地下空洞风能储藏场的设施。概念设计已经花了一百多万美元,预计建设费用需要2亿美元。

05/05/2006 12:06 ☼ 美国能源部已要求“新生代发电(FutureGen)”联盟的成员们建议备选厂址。据说这种新型燃煤电厂的效率比其普通同类高30%,而污染降低90%,原因是采用二氧化碳(CO2)地下掩埋技术。建设FutureGen需要10亿美元,其中煤炭工业界分担2.5亿,中国、印度和韩国分担8千万,美国政府负担7亿。初期设计容量为275兆瓦,主要是煤炭气化技术,分离出来的氢(H2)可用于制作燃料电池。

05/05/2006 12:25 ☼ 美国内华达斯兰山(Yucca)作为核电厂核废料永久掩埋地的提案注定要延迟通过,鉴于对环境和技术的评估还不充分。对放射性物质具有理想屏蔽效果的地质构造包括:火山灰、地下水活动很微弱的盐层等等。内华达州指责能源部隐藏关键技术评估资料企图瞒天过海,通过该132,000吨核废料提案。

11/05/2006 16:41☼ 加利福尼亚州有可能成为与日本德国齐名的太阳能技术应用领导者。该州最近通过一项价值达32亿美元的太阳能激励政策,目标是到2017年,太阳能装机容量达到3000兆瓦。目前太阳能价格仍然偏高,满足一个家庭用户用电需要的太阳能电池板造价大约为2万美元。

重中之重

在风电项目的开发中,从技术层面讲,风电场的选址和风机的微观选址是决定项目投资回报率的最关键因素。根据笔者的经验,国外领先的风力发电公司和咨询公司通过先进的风资源分析技术进行场址遴选和风机优化布置,可以实现比国内同行至少多发10%电量的目标。

巨人石阶

2006年春天摄于北爱尔兰境内的巨人石阶,世界自然文化遗产之一。据勘察,这些整齐的石阵一直从北爱尔兰海边延伸到苏格兰海边。传说是爱尔兰和苏格兰的巨人为跨海决斗铺设的桥梁。

写在前面

可再生清洁能源成为2005年度世界能源领域的热点的原因不外乎两点:全球气候变暖和化石燃料的过度开发。南极冰川覆盖面积近一个世纪以来持续缩小的事实和美国科学家对工业化革命以来地球平均温度持续攀升的研究结论表明,人类活动对全球气候变暖负主要责任,而首当其冲的是人类对化石燃料能源无限制的需求和滥用。

据预测世界石油、天然气还可供开采利用50年,但是煤炭资源很丰富,足可以供人类再使用200年。如果不是因为燃烧煤炭产生的污染实在太严重,世界各国、特别是中国这个煤炭大国,尚可以高枕无忧。200年的时间似乎可以让很多现有的可再生能源技术发展成熟以至商业应用,何况还可能产生新的能源技术呢?

但是地球人类恐怕等不到那一天,如果,现在不采取措施遏制南极冰山的融化。尤其不能忽视的是—南极不过是问题的“冰山一角”,如果地球生态脆弱的平衡遭到破坏,山崩、海啸、干旱、沙漠化、物种灭绝、等等灾难,都可能在一夜之间到来,而全球气候变暖很可能成为破坏这种平衡的“干扰源”和“加速器”。

正是在这种背景下,清洁的可再生的新兴能源和传统能源的升级换代技术成为世界能源领域的热点话题:
1. 加快发展可再生能源诸如风电、太阳能、生物质能等
2. 重新审视和加快开发利用无污染(如果不计核废料)、零排放的核能发电
3. 氢能与核聚变技术
4. 洁净煤技术以及传统燃煤锅炉的技术改造
5. 天然气液化技术
6. 二氧化碳的回收及地下储藏技术