小型风力发电：提高功率各显神通 催生电力节能商机

添加时间：2013-12-03 14:58:58 来源：日经能源环境网

        在小型风力发电机领域，全球相关企业为夺取市场正展开竞争。为提高发电输出功率和安全性能，各企业绞尽脑汁。

　　在日本可再生能源电力固定价格收购制度（FIT）中，收购价格最高的是小型风力发电。1千瓦时的收购价格为55日元。收购对象为发电输出功率不到20千瓦的设备。

　　小型风力发电在以往的用途较为有限，例如与街灯组合用于安全防范，在没有架设电网的山岳及岛屿等用作自备电源，以及用于环境和能源教育等。成为固定价格收购制度的对象后，今后有望扩大到商业设施、工厂及住宅等领域，此外，还催生了作为发电业务的商机。

　　中型及大型风车大部分都采用螺旋桨型，而小型风力发电机的特点在于，风车转动原理及形状多种多样。

　　螺旋桨型领先一步

　　要利用固定价格收购制度，需要获得设备认证。

　　第1个获得认证的，是采用螺旋桨型方式的日本Zephyr公司的产品。该公司针对希望通过固定价格收购制度获得利润的用户，从今年3月开始销售“Zephyr9000”。该产品由在英国北部强风地区拥有设备运转经验的英国Evans公司制造，特点在于发电量较多。如果风速达到每秒5米，年发电量平均可达到9167千瓦时。价格约为500万日元。据称大约用10年时间即可收回成本。

　　螺旋桨型风车通过采用大型捕捉风的叶片，可获得较高的输出功率。不过也存在危险，在强风时，叶片有可能因旋转过度而损坏，在确保安全性方面存在课题。Zephyr9000安装有可根据风的强度改变叶片角度的独特的“可调螺距机构”，因此提高了安全性。强风时也能继续发电。

　　日本建筑材料企业Japan Life公司也为螺旋桨型“Wind Spot”取得了认证，并于8月开始销售。该产品是由西班牙Sonkyo Energy公司制造，在全球25个国家拥有销售业绩。在风速为每秒6米的情况下，年发电量平均为7781千瓦时。该公司目前正致力于研究噪声对策，这是螺旋桨型风车的另一个较大课题。

　　螺旋桨型风车的叶片越大，叶片尖端切割风所造成的“风噪”越大。Wind Spot在风速为每秒6米时，距离60米处的噪声控制在了34分贝。据称这与郊外深夜的噪声基本相当。Japan Life社长神吉真一充满信心地表示：“由于静音性较高，因此也有望用于市区。我们将利用约4000家客户企业网，力争在本年度销售100台，下一年度销售500台。” 

      在螺旋桨型中，还有日本WINDLENS公司的“风透镜风车”，也是利用独自开发的结构提高了发电效率。

　　风透镜风车的特点在于，安装有围绕叶片的“圆环”。借此可使风车周围产生空气漩涡，这个漩涡可产生增大风速的效果。与没有圆环的风车相比，可将风速增大至1.3到1.5倍。在风速为每秒6米的情况下，年发电量平均为9139千瓦时。

　　风车的直径为3.4米，与相同性能的风车相比较小。据称，由于圆环具有提高飞鸟视认性的效果，因此可防止飞鸟撞到风车叶片上。价格为350万日元。

　　组合利用2种类型

　　垂直轴型风车适合用于日常生活环境，例如设置于商业设施及作为街灯电源等。虽然与螺旋桨型风车相比，1台的输出功率较小，但却可捕捉来自所有方向的风。无需根据风向旋转叶片，也可多个风车近距离设置。

　　垂直轴型风车中，第1个获得认证的是日本FUJITA BUSINESS PARTNERS公司的“望”。设计及生产商是台湾新高能源科技股份有限公司。

　　望的特点在于组合利用了戴瑞斯型和萨窝纽斯型这2种方式。戴瑞斯型是将螺旋桨型风车的叶片弯成弓形，然后安装在垂直轴上，受达到一定强度的风的推动，便可借助升力稳定旋转。不过，开始旋转需要较大的作用力。

　　可弥补这一弱点的是可将风压（阻力）转变为旋转力的萨窝纽斯型。虽然萨窝纽斯型无法获得较高输出功率，但可利用风速在每秒2.5米以下的弱风旋转。

　　日本Ecotechnology公司目前也在开发及销售利用升力和阻力增强旋转力的小型风力发电机“TN-1000R”。该产品通过组合使用4枚弯曲叶片，同时具备利用阻力旋转的萨窝纽斯型和利用升力旋转的Gyro-mill型的特点。

　　分为上下2层的叶片分别与磁铁和线圈直接相连，并向相反的方向旋转。这样就将实际转速提高到原先的2倍，提高了发电效率。输出功率为10千瓦的产品价格约为5000万日元。Ecotechnology目前正在停车场及机场等处进行实证实验。社长兼开发者加藤政春就该公司战略表示：“这是全球独创的工作原理。我们将扩大设置业绩，作为高端机型销售给大型企业和政府机构。” 

     　在市区也能实现高输出功率

　　小型风力发电机有望用于市区。不过，如果在市区利用，需要实现小型化，因此不易获得较高输出功率。

　　开发及销售街灯一体型小型风力发电机的日本WINPRO公司目前正在开发可用于市区的高输出功率产品。原有设备的输出功率仅为1千瓦以下。由于小型风力发电已成为固定价格收购制度的适用对象，因此WINPRO开始致力于提高输出功率。

　　目前正在进行开发的，是在支柱上安装多个发电机以提高发电量的产品。WINPRO采用的垂直轴型是将发电机安装在支柱下部，因此具备易于进行管理的优点。东京分公司社长安富辉说：“我们目前正在开发输出功率为5千瓦的街灯一体型产品，力争明年夏季开始销售。”

　　日本ENERGY PRODUCTS公司在力争通过垂直轴型风车的大型化提高输出功率。目前正在开发小型风力发电机中级别最大的直径为16.5米、高为35.5米、输出功率约为20千瓦的Gyro-mill型。力争在半年的试运转之后，于2014年春季获得认证。在风速为每秒4.5米的情况下，年发电量平均可达到4.3万千瓦时。价格预定为3000万日元左右。

　　认证费用负担沉重

　　小型风力发电机目前正处于认证产品陆续上市的阶段。市场要全面启动，依然存在亟需解决的课题。

　　其中之一是建设试验场，用于掌握获得认证所需的多个数据。如果国内没有试验场，就只能利用海外试验场。这样一来，包括运输费等在内，就会花费1000万日元以上的费用。小型风力发电机企业多为中小企业，因此负担较重。

　　针对这种情况，目前，由日本4家企业设立的日本可再生能源推进机构正在北九州市建设现场试验场。担任该机构理事长的ENERGY PRODUCTS公司社长丸山一孝表示：“通过在试验场中并设百万瓦级太阳能设施以获得售电收入等，力争将每个设备的认证费用控制在400万日元左右。”该机构计划2014年春季在市场上推出在北九州试验场获取了数据的日本国产风车。

　　另一个课题在于并网。由于小型风力发电的售电业绩较少，因此在与电力公司协商时，经常会在审查方面花费较长时间，导致采用延迟。日本小型风力发电协会为了缩短协商所需时间，将建立不会对电网产生恶劣影响的功率调节器认证制度。力争在2014年内完成。

　　有望用于市区等的小型风力发电机亟需具备更高的安全性。那么，小型风力发电机究竟能否兼顾安全性和性能，开拓更大的市场需求？今后将迎来关键时刻。