新技术引领风力发电步入新阶段

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短闻lupfront池。CEO安 ·马里 ·塞斯里(AnnMarie Sastry)表示，就在最近，他们开始移交用于测试的电池样机给潜在客户了。

24M位于马萨诸塞州 的剑桥，是-家处于初始阶段的创业公司。他们正采用-种不同的方式：并非使用整体固态电池，而是研发用于连接锂离子电池和燃料电池的通道，通过电泵输送泥状液体，来充当电池的电极。储能材料可以存储在廉价的容器中，然后用泵输送到小型设备中用于发电。

这样的设计固然新奇，然而同态电池和 24M的技术还是基于已被熟知的锂离子化学原理。

比起更为激进的非锂离子化学技术方法，这样做的商业风险要低很多。但是，取代锂离子电池的其他办法或许值得冒险-试，因为它们的理论能量密度值是现今电动汽车电池的几倍。

这类方法有很多，包括锂 -硫 、锂 -空气 、锌 -空气 以及镁离子。然而，每个方法好像都有自己独特的问题。例如，锂 -空气电池可以达到 l0部于传统锂离子电池的能量(可达到汽油的能量密度)，然而使用金属锂有时会非常危险，而且也不能对它们多次反复充电。

即使新技术的诸 多问题可以在实验室里解决，但是要实现大规模的生产 ，可靠的电动汽车供电可能还需要几十年的时间。

解决这些挑战的过程将为传统的锂离子电池技术提供很长 的改进时间。

新技术引领风力发电步入新阶段表面上看，风机在最近的几十年都没有变化多少。然而它们已经变得更智能，体积也大了很多，这些变化都增加 了风机的发电量，降低了风力发电的成本。

通用电气(GE)于近 日发布了最新的 2.5～120风机 ，恰恰说 明了这-点。这款风机取代越大越好：西门子(Siemens)推出的 6兆瓦风机采用了全世界最大的叶片。

它要依靠传感器和控制算法才能应对恶劣的气候环境1O 机电-体化 I2013.7了之前 的2.85兆瓦 的风机 ，其最大出力是 2.5兆瓦，比2.85兆瓦要少。但是每年却能多发出15%的电能。传感器矩阵和改进后的控制算法配合 ，改善了风机的运行和维护。在相同条件下，之前 的老款风机必须停机，而这款风机还可以保持空转，继续运行。

加州劳伦斯伯克利国家实验室(1awrence BeIl(E National labomtory)的里安 ·维瑟 (Ryan Wiser)表示，这-技术部分体现了风电变得和化石燃料几乎等价的趋势。早在1991年，风机每发-度电需要 15美分，而现在风电成本已经下降到每发-度电只需要 6.5美分。”维瑟是负责电能市场与政策研究小组的副组长。页岩气发电的预计成本也大约是6.5美分/度。

今年马上就会上线的新-代风力发电机将更有效率，这也许会促使风电在广泛的应用领域中比化石燃料更具竞争力。

瓣 瓣实际上，在2013年 1月，得克萨斯卅I电力可靠性委员会(ElectricReliability Council of Texas)称，根据最新的风机性能和成本数据，可以看 出未来 20年 内，风能很可能是 比天然气性价 比更高的能源。而且在那时，风电将会是得州新增能源的主力军。就在委员会将最新数据纳入考虑范围之前，他们-直认为新增能源应当全部采用天然气。

对发电量影响最大的因素就是制造更大的风机。风机叶片变大，使得风机塔筒变高，这样风机就能捕获更多风能，尤其是在低风速的时候∩是风机要想做大，有很多困难，其中之-就是当风机体型变大时，叶片扫过最高点的风力条件与叶片底部的风力条件有很大不同。为了弥补这个不同，GE研发出了控制算法，可以在风机旋转的时候对多个传感器的输入信号作出反应。这使得公司的风叶直径从 100米增加到120米。

避免由于机械故障而产生的停机也可以极大地提高发电量。

当风机有故障发生时，往往会停机，等待维护工程师来检查。这些工程师爬上高高的塔筒，评估问题，进行维修。整个过程可能会困难重重，费时费力，因为风电场通常会建在偏远地区。在 GE的最新设计中，风机被网络连接，变得更有适应性。例如，-个风机的测风仪被冰雪覆盖，无法工作了，这个风机就会从相邻的别的风机测风仪中得到数据，避免停机。这个数据还会被算法修正，补偿因为风机地点不同而带来的差异。

科罗拉多州戈尔登市(Golden，Colorado)的国家新能源实验室(The National Renewable EnergyLaboratory)正在研究如何让风电场中的风机调整发电量，从而使风电场整体的发电产 出最大化。例如，如果故意让前排的-些风机减少出力，就能把更多的风留给风电场中的其他风机。国家新能源 实验室(NREL)的 国upfrontI短闻家风能技术中心(National WindTechnology Center)主任福尔 ·费尔克(Fort Felker)说：这是从单个风机角度考虑到从整个风电场角度考虑的转变。”就在十多年前，-个典型的由2.5兆 瓦风机组成 的风 电场全年能发出不到四百万度的电。

GE表示它的新型风机将能达到全年-千万度的发电量，是原先的两倍还多。(只要风机成本没有相应地成比例增加 ，那么增加风机电力输出将会降低电价。)风电技术 的进步也许会使风电成本逐步逼近化石燃料的发电成本，然而风电的规墨取决于电网是否有能力接纳固有的间歇性电源。更智能的风机设计将帮助解决这个问题。GE的新风机将配置后备 电池。新的控制算法再加上天气预报软件可以决定风机何时将电能存储在电池里，何时把电能送到网上去。这样-来，风电场的操作员就能保证电力输出了，不过每次只能保持 15分钟。如果在未来，风电能占电网相当大的比例 ，那么也许有必要开发连续数小时的储能系统 ，否则电网调度员需要协调电网中的其他能源，例如天然气电厂。

探索研究巨型风力发电机叶片Blade Dynamics公司成立已有6年，它的所有人之-便是致力于风力发电机设计、为风电场供应电子设备的美国超导公司(American最近表示已经开发出了-种技术，可以制造出全球最大的风机叶片。

这种技术已经成功生产出了49米长的叶片。现在，能源技术研究所资助Blade Dynamics公司近2 500万美元，用于开发 100米长的叶片。能源技术研究所是英国政府以及-些工业巨头，例如英国石油公司(BP)、壳牌(Shel1)以及卡2013.7I机电-体化 11经已。