经济参考报

日本风力发电技术的发展现状

2010-01-07 作者:张可喜来源:经济参考报

从日本上空鸟瞰下面的风力发电机组。资料照片

迄今，日本在风力发电技术方面是个落后国。目前，全世界的风力发电总装机容量为980万千瓦。日本从上世纪80年代开始建设风力发电设备，1990年风力发电能力仅有3000千瓦，1997年底增加到1.7万千瓦。
　　到1999年3月，日本共有风力发电站77座，发电能力3.1万千瓦。日本的目标是到2010年将风力发电能力增加到30万千瓦。其中，综合商社东棉公司率先在这个领域开始了商业化生产：在海外，即在美国、加拿大、丹麦、荷兰等5个欧美国家共建设有56.5万千瓦的风力发电设备；在国内，1998年从丹麦进口了20套功率各为1000千瓦的风力发电设备，正在有“风国”之称的北海道筅苫前町建设大规模的风力发电站，11月底即可投产。它将以每度11.6日元的价格把所生产的电力出售给北海道电力公司。全部投资为45亿日元。这家公司计划在2010年之前在青森县下北半岛再建设总装机容量为6—7万千瓦的风力发电设备。包括在海外的部分在内，它打算建设规模为100万千瓦的设备，成为世界上最大的风力发电公司。
　　记者不久前参观过三重县久居木神原风力发电站。它建在有名的风口“取笠山”上，共4套发电设备，每套发电功率为750千瓦，总装机容量为3000千瓦，是目前日本最大规模的风力发电站，全年发电量约为800万度，可供当地2400户居民使用。这座风力发电站的建设投资共约10亿日元。
　　据分析，日本国内的风力发电事业相对落后的原因有以下几个：首先，政府法规限制非电力业者涉足电力工业；其次，风力发电的生产成本远比其它电力高；第三，电站建设受地形、地势的影响——无风处无法建设，而且发电设备也受风速变化等自然条件的制约，风速每秒低于3米或者高于25米，发电设备难以运转；第四，也许是最大的原因，日本的风力资源并不太丰富。据计算，日本陆地上的风力发电能力最多能够满足国内电力需求的1%—4%。
　　这就是说，相比之下，风力发电的经济效益差。因此，对使用着廉价进口石油的日本来说，风力发电当然不会成为积极发展和普及的对象。
　　也由于同样的原因，在风力发电技术上，日本也与欧美国家相距甚远。日本的第一台国产风力发电装置是1980年底由三菱重工业公司制作出来的：塔高23.2米，叶轮直径48.9米，采取同步发电机，功率仅40千瓦。此后，该公司不断进行研究开发，1997年开始制造500千瓦级风力发电设备，1998年，实现了1000千瓦级设备的国产化。这表明，日本的风力发电技术赶上了国际水平。
　　三菱重工业公司的1000千瓦级风力发电设备安装在北海道室兰市。该设备塔高60米，采用感应发电机，可变倾斜角控制系统能够根据风速变化自动改变叶轮的倾斜角，使发电设备处于最佳运转状态；偏转控制系统可以使叶轮随着风向变换朝向，最有效地利用风力。它还采取防震支撑和低噪音化措施，可编程调节器控制它处于无人运转状态。在风速每秒超过24米和不足3米时，整套设备会自动停止运转。此外，它还有种种保证安全运转的装置。
　　日本其它有关企业还在努力研究开发小型风力发电设备。
　　西古马公司等三家企业联合开发成功利用太阳能和风力的混合发电系统。它的特长是无论是在阳光强烈而无风的夏天，还是日照时间短而风力大的冬天，它都能够进行工作。这套设备的发电功率为1千瓦，风速每秒2.5米即可开始运转。目前，这家公司研制的300千瓦级太阳能和风力混合发电设备在进行实证试验。
　　山阳电子系统公司不久前开发成功的1.5千瓦级风力发电设备安装有增速机构，风速达到每秒3米就能启动。
　　一般的风力发电设备需要每秒3米以上的风力。工业技术院在试制利用每秒3米以下微风的发电系统。其关键是利用电磁的力量使叶轮的轴离开轴承而处于悬浮状态，从而消除了机械间的摩擦。这种风力发电技术的另一个优点是消除噪音。目前，这一系统已经达到用每秒7米的风速发电的水平。据说，在对其叶轮和系统进行改进后，它能够使用每秒3米以下的风力进行发电。
　　工业技术院还委托民间企业研究开发“孤岛风力发电系统”。目标是在1999—2003年间开发出有更高的耐强风性能、建设起来更简便的设备。为此，有关企业将研究开发新的叶轮材料、轮壳形式、施工方法以及进行风车的设计、制作和运转等方面的研究。
　　在离海岸1—3公里的浅海域，其风力要比陆地强1.5倍。按日本有8000公里长的海岸线可以设置风力发电设备计算，其发电总量可满足其国内需要的大约20%。因此，在浅海筑堤坝设置风力发电站，以发展风力发电事业是日本正在探讨的方向之一。日本运输省最近设立了一个由风力发电专家组成的委员会，开始研究这个问题。
　　在日本，由于环境保护方面的要求，风电作为一种清洁的能源，正在受到重视——政府放宽行政限制，为非电力企业积极进入电力工业领域打开了大门；国产技术水平的提高也为风力发电事业的发展提供了有利条件。因此，可以预见，日本的风力发电事业今后将会迅速发展并广泛普及。