文 | 庫爾特·利昂哈茨博格，莫羅·佩波洛尼編譯 | 賴雅文

奧地利小型風電發(fā)展概況

文 | 庫爾特·利昂哈茨博格，莫羅·佩波洛尼編譯 | 賴雅文

1　小型風電技術(shù)日益普及

近年來，小型風電技術(shù)在奧地利越來越受到重視并日益普及。截至2015年年底，奧地利小型風電累計總裝機容量超過1500千瓦，累計裝機臺數(shù)共330臺，機組平均功率為4.7kW。其中，功率在1kW—10kW之間的小型風電機組占主導地位，裝機比例達55%；1kW及以下機組達40%；10kW以上的機組達5%。

當前，奧地利許多農(nóng)民與工商企業(yè)出于滿足能源自給需求，對小型風電技術(shù)表現(xiàn)出極大的興趣。同時，奧地利還出現(xiàn)了越來越多的家庭自用小型風電項目。必須強調(diào)的是，當小型風電機組布置靠近或位于人口密集區(qū)，尤其是靠近或直接依附于建筑物安裝時（比如屋頂），保障其安全與可靠性至關(guān)重要。

在奧地利，“小型風力發(fā)電系統(tǒng)”課題成功獲得了國家級科研項目立項資助。為模擬設(shè)備實際運行條件，課題組專門在位于利希滕格（Lichteneg）的能源研究產(chǎn)業(yè)園中，成立了小型風電研究與檢測中心，順利對13臺小型風電機組進行了為期2年的一系列檢測、評估與分析，包括質(zhì)量評估、安全性測試與設(shè)備運行性能檢測等。結(jié)果顯示，在設(shè)備“運行穩(wěn)定性”與“發(fā)電量評估”方面，13臺機組中的6臺有良好或突出表現(xiàn)。值得一提的是，一些小型風電設(shè)備制造商也積極參與此項目，對其已經(jīng)完成安裝的機組進行了高效的發(fā)電量提升技術(shù)改造。

由此可以看出，通過檢測試驗和分析手段確保設(shè)備的安全性和有效性十分必要。該項目結(jié)題之后，利希滕格能源研究產(chǎn)業(yè)園繼續(xù)與小型風電機組制造商展開合作，為其長期提供產(chǎn)能評估、功率曲線測試與機組振動監(jiān)測服務(wù)。同時，每年接待來產(chǎn)業(yè)園考察的參觀者超過1000名。

2　小型風電與低能耗建筑

小型風電技術(shù)具有良好的環(huán)境友好性，是實現(xiàn)《歐盟建筑能效指令》（EPBD）提出“近零能耗建筑”目標的重要途徑。并且，目前除太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)之外，小型風力發(fā)電系統(tǒng)也是可以實現(xiàn)靈活就近并網(wǎng)供電、避免長距離輸送的少數(shù)發(fā)電方式選擇之一。

湍流強度是機組安裝位置的一項重要參數(shù)，在風能資源評估的過程中起到不可忽視的作用，同時也是風電機組建造和設(shè)計所依賴的主要數(shù)據(jù)來源。但是，由于缺乏項目實踐經(jīng)驗，小型風電機組自身運行特點帶來的環(huán)境影響易被忽略，尤其是因湍流強度帶來的一些環(huán)境影響。項目前期規(guī)劃與設(shè)計，將在很大程度上影響設(shè)備發(fā)電量、故障間隔時間與故障率等關(guān)鍵性能指標，因此，必須高度重視小型風電機組在低能耗建筑應(yīng)用領(lǐng)域時此階段的安全性與可靠性，以及其對周圍居民工作和生活環(huán)境帶來的影響。

為持續(xù)關(guān)注并解決上述重點問題，奧地利的研究學者開展了一項名為“城市風能研究”的項目，將在位于維也納的能源基地屋頂小型風電項目（城市地區(qū)，湍流強度較大）和利希滕格能源研究園區(qū)（農(nóng)村地區(qū)），分別安裝兩種代表性小型風電機組（水平軸型和垂直軸型），并對其進行為期至少1年的測量與評估工作，深入對比剖析機組安裝位置湍流強度以及其對小型風電機組運行與周圍環(huán)境帶來的影響。

此外，考慮位于維也納的能源基地所在城區(qū)建筑結(jié)構(gòu)相對復雜，將利用ANSYS流體模擬軟件的幾何結(jié)構(gòu)建模和網(wǎng)格剖分功能，模擬局部風流場和風壓分布；同時基于風流CFD仿真軟件中的MISKAM代碼，對城市環(huán)境污染物擴散進行數(shù)值模擬與預測；根據(jù)氣象站觀測情況與遙感數(shù)據(jù)生成來風風速剖面圖，建立邊界層風速隨高度變化的曲線模型；建立穩(wěn)態(tài)流體仿真模型測定主導風向，以測定建筑物典型位置（屋頂）的平均湍流強度。同時，利用超聲波技術(shù)高精度測量風速和風向，對模型性能進行評估。

圖3示出了基于ANSYS流體模擬后的初步結(jié)果——該基地距地面30米高度300°方位來風風速變化與湍流強度分布情況。如圖3所示，邊界層風速達4.3 米/秒；而因來風沿周邊建筑物東北邊緣分流后形成中心風速較低的環(huán)狀渦流氣泡，小型風電機組布機位置（用紅色圓圈標記）風速降至2.2米/秒。由此可知，與圖3中標記機組布機位置相比，該基地屋頂實際機組布置方法還可以根據(jù)模擬結(jié)果提出更多方案。

值得關(guān)注的是，除開展一系列小型風電科研項目研究外，奧地利還成立了國家級工作組——由包括相關(guān)企業(yè)與行業(yè)組織在內(nèi)的25家成員單位組成，定期組織并舉辦行業(yè)會議，支撐引領(lǐng)小型風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。