主题：【原创】综合思路利用新能源之一 风力-煤炭联合发电 修订 -- hansens

综合利用新能源的思路

各种能源有各种不同的特点，以综合协调的思路来利用能源，是能源利用的必由之路。这里提出几个综合利用风能的思路

风能是现阶段在水能之后第二个可大规模低成本开发的能源，装机成本已经低于火电，但是风能也有一些固有的缺点，主要有能量密度低、分布不均衡、风力不稳定。

中国风能的特点：

1、蕴藏量大：中国的陆地可开发风能约为8亿千瓦，其中大约一半在内蒙有3-4亿千瓦时，接近现在国内发电装机量5亿千瓦时

2、由于风电的不稳定性（很可能在用电高峰的时候完全没有风、完全无法控制风电功率），风电占电网容量的比例不能超过10%。按照2008年华北电网装机容量为1.4亿千瓦计算（网内绝大部分为火电，西电东送约2000万千瓦，也大部分是火电）能入网的电量小于1400万千瓦。导致内蒙的风能大部分无法利用。

3、由于风电的不稳定性，不适合长距离输电（一方面是浪费输电线路容量，一方面是远距离电源的不稳定性，更容易导致电网浪涌之类的不稳定性）。

一、 风能、煤炭联合发电： 基本思路是用最简单的直流风电机，风电场直流输送到火电站，用风电给锅炉的循环水加热，燃煤锅炉根据水温情况补充加热（保持出口温度的温度），推动汽轮机发电。

该方式有以下优点

优点：

1、 风电机、风电场设计制造简单。由于整个风电场的负载只用于加热水，实质上负载就是一个电阻（相当于整个风电场来烧一个热得快，对风电场发电量从0-100%的各种情况都完全的鲁棒，并且对电压、电流的波动完全不敏感）。所以风电机风电场不需要复杂的频率同步、虚功平衡等电协调系统，制造简单成本低，并且不存在与电网适配的问题。

2、 可以保证稳定输出：系统以燃煤锅炉来平衡风电场的功率不稳定性，以此保证稳定的输出。整个系统相当于把原来的燃煤锅炉改造为两级锅炉，第一级用风电（不稳定），第二级用燃煤（根据第一级的功率情况调整燃烧功率），用第二级的可调整性保障整体输出的稳定性。

3、 在技术上与传统的燃煤电厂保持高度的继承性，实际上只是需要在传统燃煤电厂循环过程进行微调就行（增加电加热预热和提高燃煤锅炉的可调性这两部分都在技术上都比较简单）。

但是该方案也有一些缺点：

1、 直流发电风电场只能专用，难以直接接入电网。

2、 与风电直接上网相比，有一个电能-热能-电能的转换过程，能量损失预计要超过60%。

3、 一个100万千瓦的风电-燃煤混合机组可能只能配套一共50万千瓦的风电场（这部分为估计，因为考虑到燃煤锅炉可能只能在50%-100%火力之间调节，因此一个100万千瓦的机组只能配套一个50万千瓦的风电场），配套成本很高。

发展构想：

内蒙古，不仅仅是中国风电资源最丰富的地区（可开发风电资源4亿千瓦时），而且也是煤炭资源丰富的地区（2008年内蒙煤炭探明储量为6583.40亿吨，居全国第一），并且和京津塘华北负载中心比较接近，非常适合建立这样的联合循环电厂。

中国的风电分布

内蒙古煤矿分布

有此得天独厚的资源，可以在内蒙建立风电场-----以近距离直流输电到煤矿的坑口电厂---- 以风电、煤炭联合电厂输出稳定的电流输送到临近的京津地区负载中心。

• 【原创】小议 中国新能源的利用路线 二 风能

不知道这种方案和现在的运煤比有多大的优势？

风力发电都是在比较荒凉的地区，把电输送到发达地区就需要建设大量的输电设施，而且输电的损耗不比运煤小吧？

个人觉得风力发电可以满足偏远地区的当地使用，想要靠输送风电来满足中国沿海地区的消耗，只怕远远不够。

内蒙古的风电可开发资源量约为4亿千瓦,等于400个百万千瓦级核电站。这是相当丰富的资源。

但是风电的最大问题是功率不稳定，不能在电网中占过大比例现。

如果用风电--燃煤混合发电的方式输出稳定的电源，那么可以大大提高风电的利用率。

而且输电，优于运煤的距离是1000公里（500千伏线路），如果是1000千伏线路优势距离更长。

内蒙主要煤矿距离北京小于1000公里

1. 这样的能源效率还不如把风电直接使用。

2. 经过汽轮机的水现在就是来预热锅炉水的。有热交换器的。没有必要用电预热。用电的成本高于用煤直接烧。

3. 风电入网技术上可行，而且国内已经开始用了。

4. 风电现在的规模不大，不会因为他的波动影响整个电网的稳定。

你这个设想的能源和经济效率要评估一下。可能经济上已经是不划算的。

对风能，太阳能不稳定的最好解决办法是能量储存

并且，不需要大量的电池、飞轮或者压缩空气等储存投资。

另外由于风电的不稳定性，风电占电网的比例不能高于10%

从效率上讲，用大型电池储存电能避免了能量的转换。效率在90％以上。技术难点在电池的大电流冲放上。现在已被比亚迪解决。

　　风能丰富的地方多数都缺水，火电站是需要大量水的。

南非就有一个。水冷最方便了，但是实在没有，也就只好用其他方法了。

成本当然也就不一样了。

其实大多数煤炭资源丰富的地方也缺水，特别是目前还没有开发的新的煤田，这个问题也很严重，火电本身就有水资源不足的问题。

1、由于风电的不稳定性（很可能在用电高峰的时候完全没有风、完全无法控制风电功率），风电占电网容量的比例不能超过10%。

2、中国的陆地可开发风能约为8亿千瓦，其中大约一半在内蒙有3-4亿千瓦时，接近现在国内发电装机量5亿千瓦时，如此大量的风电，在现有的技术条件下难以大规模入网。预计2008年华北电网装机容量为1.4亿千瓦。网内绝大部分为火电，西电东送约2000万千瓦，也大部分是火电。如果按照这种情况计算，能入网的电量小于1400万千瓦(占内蒙可开发风能的3.5%)。导致内蒙的风能大部分无法利用。

3、由于风电的不稳定性，不适合长距离输电（一方面是浪费输电线路容量，一方面是远距离电源的不稳定性，更容易导致电网浪涌之类的不稳定性）

4、如果在内蒙建立大型的风电-燃煤混合发电站，可以按照装机容量的50%（甚至更高，具体要看燃煤锅炉的可调节范围，个人观点，50%的可调节范围是可以保证的，如果技术进步，做到70%甚至80%的可调节范围也不是不可能），大规模开发偏于地区的风电资源。

比亚迪的铁电池20度电的容量，成本超过3万块，而且完全充满需要9小时。

成本效益完全不行，现在大规模的能量存储靠的不是电池，可能的道路有以下几条

1、压缩空气--天然气辅助燃烧发电（需要有天然气，并且有合适的地层储气）

2、抽水蓄能--技术成熟，但是需要有合适的地利环境。

3、飞轮蓄电--现阶段还只能是小规模的。

4、超级电容--见阶段成本仍然太高

至于电池，成本、循环次数、容量等方面来看完全没有优势

国内也有100万千瓦级别的风冷发电机组投产了。

这类机组除了锅炉水，不消耗水的

整体来说可能还是划算的，不过要具体情况具体分析。

经济核算：

优势：

1、 可以采用简单的无调速直接驱动电机，并且不需要调频、功率补偿等大部分为适应并网的电子设备，风电场成本可能可以下降30%？。

2、 提高了风电的利用率，由于该方式负载的鲁棒性，可以承受风电场的大范围负荷变化，因此可以提高风电机的转速范围，和风电场的功率输出范围，从两方面提高了风能的利用率（直接并网的方式，由于功率、频率、无功调节等的问题，风力过大和过小都无法并网，相当比例的风能无法利用），这两部分合计应能提高超过30%的风能利用率。

3、 内蒙中部同时是全国最主要的风力资源区和最大的煤炭基地，可以在坑口电厂附近建设风电场，输电成本很低。

4、 火电站改造成本低，电加热系统可以分散布置在管道中，布置灵活。唯一需要改造的是提高燃煤锅炉的可调节性，比如能根据电加热的情况在30%-100%之间快速灵活调节火力。

5、 可以提供稳定的功率输出，这也是最大的优点，这使得由于偏远、不稳定等因素无法远距离传输的风电可以向负载中心输出。（比如：实际上不可能建设500公里长的大容量输电线路来传输功率范围在0-100%之间波动的风电，这在线路利用率的电网稳定性上都是很糟糕的）

6、 在内蒙建立大型燃煤电厂向华北电网供电是必然趋势，可以充分利用现有的基础设施

7、 可以把原来无法利用（并网）的风能资源利用起来（按照现阶段国家风电占应小于5%的规定，华北电网能利用风电小于700万千瓦，按照欧洲小于10%的水平，也不超过1400万千瓦），内蒙4亿千瓦的可开发资源绝大部分无法利用，因此该方案虽然在能源效率上损失了60%，但是从整体上看还是划算的。

劣势

1、 由于有一个电---热---电的转化过程，能量损失超过60%。虽然能增加30%的风能利用也无法填补损失。

2、 电厂改造可能需要增加10%的成本。

3、 该方案，比直接并网要增加一倍的装机容量才能达到相同的输出容量。风电装机成本将提高一倍。

总体来看，该方案在风能利用成本提高一倍左右，但是可以大幅度提高风电的装机比例，并输出优质稳定的电源，对提高内蒙风能利用有很大的好处。

案例计算

直接并网：在内蒙赤峰等靠近京津冀负荷中心的区域建设大型风电场，该方式现阶段实际能利用的风能小于500万千瓦。风电成本略高于火电。

风电—燃煤混合发电：该方式在不影响直接并网部分风力发电的基础上，可以配合神华等大型煤电基地建设，利用内蒙草原深处靠近中蒙边境的风力资源，风电装机容量可以按照坑口燃煤电厂的50%设计，按照2007年内蒙发电量3000万千瓦计算，可以搭配输送1500万千瓦的风电，该方式可以逐步替代京津冀的传统燃煤电厂较大幅度的提高风电占总发电量的比例（极限比例甚至可以超过50%）。

总资源量和可以开发的量之间似乎有很大的差距。

电能的储存还是有很多其他方法的，能耗也要低不少，都优于你的方案。相关研究有不少。

你真得很认真谈这个话题的话，不如自己把模型推导出来，计算一下总效率，然后与其他方法比较。拿数字说话。

不过这个概念我几个月以前在国内有商人找我咨询过，被我否了，理由是国家应该操心的事情，私人没必要往里面烧钱。