非并网理论：我国风电发展新思维

　　“高新技术研发及成果产业化往往会遇到很多难题。破解这些难题，有时一味地顺势攻关，不仅问题解决不了，还会走进死胡同。如果换一个角度，另辟蹊径，就可能柳暗花明。”这是江苏省宏观经济研究院院长顾为东研究员向记者介绍推进“中国绿色能源之都”建设时，谈到的自己的体会。

　　正是这种“换位”思考，使他在风电非并网理论研究方面取得了重大突破。他的《中国风电产业发展新战略与风电非并网理论》一书，获得国家发展和改革委员会研究成果二等奖（一等奖空缺）、国家“十一五”规划建言献策优秀奖，为推进我国风电产业发展作出了重大贡献。

　　顾为东说，风能是世界上最清洁、最安全的绿色能源。据测算，全球可利用的风能为2×106万千瓦，比地球上可开发利用的水能总量还高10倍。我国是世界上风力资源最丰富和最早利用风能的国家。上世纪70年代末，我国开始开展风电技术研究，风电发展一直较快。截至2006年底，中国内地累计装机容量达到230万千瓦，约为1990年的55 倍。

　　近年来，尽管我国风电产业发展迅速，但与世界风电大国相比，我国的风电产业还处于新兴发展阶段。到2006年底，全世界风电总装机容量已达到7500万千瓦，而我国仅有230万千瓦，风电仅占全国电网总装机容量的0.37%。制约我国风电发展的原因是多方面的，除了大型风电场的战略布局；风力发电价格高，难以与火力发电形成市场化的商业竞争；浅海风电除管理难、施工难、成本高等原因外，还有一个很重要的原因是，大型风力发电只能通过并网使用，而难以直接作为产业用电。

　　电网对入网的风电有着极其严格的技术指标，入网的风电必须能够满足电网的稳频、稳压和稳相要求。为了推进风电产业发展，近30年来，全球的风电研究方向、目标几乎只有一个，就是如何解决并网这一世界性难题。为了满足并网的苛刻条件，设计者不得不将风电机的结构无限复杂化，以牺牲风电机的最佳动力学特性和最佳风能区间为代价，造成风电成本翻番、风能利用系数下降了30%以上，最终换来的仍是“不受电网欢迎”的上网资格。

　　是否只有并网才是发展风电的唯一道路？能否不并网、避开并网复杂的技术条件，找到一条简洁、有效的发展风电的新路子？

　　早在20年前，顾为东在《江苏工学院学报》上发表的《利用风能资源，开发苏北滩涂》论文中，首次提出可将大规模风电应用于氯碱工业生产，以解决电压波动与并网频率差、相位差的矛盾，并对生产流程进行了初步设计。

　　2005年11月，在南京召开的“中国绿色能源之都”国际研讨会上，世界风能协会主席Preben Maegaard将这一理论称之为风电“顾氏非并网理论”，认为它是世界首创，为风电的应用和推广提供了非常有价值的建议；同时，他对顾为东20年前提出的这一理论现在仍处于世界领先水平感到震惊。

　　顾为东说，所谓“非并网风电”，是指风电的终端负荷不是电网，而是将风电直接用于某些特殊的工业生产。长期以来，风电都被看作电网的“垃圾”，其实不然。“广义地讲，在现代社会中，几乎所有的垃圾实际上都是放错了地方的资源，都可变成宝贵资源。同样，被视为电网垃圾的风电，对某些工业生产特性与风电性质相吻合的产业，如氯碱、电解铝等高耗能产业来说，如能将之直接非并网应用，那就如黄金一样宝贵。它既是绿色动力，也是重要的绿色工业原料。”

　　风电非并网运行，一是可以简化风电并网运行所需的大量辅助设备，大幅降低风电场成本；二是特定产业使用仅经过简单处理的低廉风电，极大地节约了生产成本、增强了产品的竞争力；三是可减轻风电并网对电网系统的影响和冲击。

　　这一理论在20多年后中国风能多元化国际研讨会上经顾为东再次提出，立即引起了国内外专家的极大关注，得到了国家能源办、国家发改委等有关部门领导的支持。2006年3月25日，非并网风电直接用于高耗能产业原理性试验，在清华大学电力电子实验室顺利进行； 2007年1月9日～17日，在东北大学国家重点铝镁实验室开展仿真风电进行电解铝试验，炼出了第一块铝锭，所得结果与清华大学所做概念性试验完全吻合，试验表明：非并网风电完全可以保证电解铝的正常生产。

　　“用建三峡的钱，在长三角腹地的江苏东台沿海，可建成能发3～4个三峡水电站电量的绿色能源之都。”顾为东谈到非并网风电发展的前景，显得信心十足。可谁曾想到，20多年前长三角腹地沿海还被视为风能资源较贫乏地区。

　　上世纪70年代，江苏沿海一带的海岸区域的风速、风能密度是根据“高桥浩一郎曲线”推算出来的，结果造成将这一区域定为风能资源较贫乏区，认为只适宜发展小型风力发电和风力提水，不适合大规模现代风电开发。这一结论直接导致我国长三角沿海区域在上世纪七八十年代成为发展现代风电规划的盲区，错过了上一轮我国风电发展的战略机遇期。

　　顾为东的《对我国沿海风能资源的再认识》论文，使这一区域甩掉了风能资源贫乏的帽子，步入了风电产业发展的黄金时期。上大学前曾在苏北工作过的他，根据长期实践积累的经验，对“高桥浩一郎曲线”的普遍意义产生怀疑，于是利用两个寒假，自费赴连云港、东台、滨海、大丰等地，对江苏沿海风能资源进行调查和实地考察。在响水县气象站的支持下，还进行了同步测风。通过建模，提出这一区域海洋风上岸后的急剧递减区为10公里的新统计曲线，而不是“高桥浩一郎曲线公里。

　　顾为东认为江苏沿海的风能资源应为较丰富地区，撰写了《对我国沿海风能资源的再认识》的论文，得到了我国第一、二届风能专业委员会主任戴昌辉教授等老一辈风能专家的鼎力支持，为这一地区大规模发展现代风力发电解决了理论障碍。

　　2002年，顾为东在调研时发现，长三角东台、如东、大丰区域的浅海辐射沙洲可与英国的莫克姆海湾相媲美，具备特有的发展风电的资源优势，随即向有关部门建议，将发展风电的视野延伸到了整个浅海区域。以这一区域为重点，顾为东提出发展包括风机研发、制造、风力发电等大风电产业体系的设想，撰写了《建设中国绿色能源之都的战略构想》论文，在美国学术杂志上发表。

　　最近，他又撰著了27万字的《中国风电产业发展新战略与风电非并网理论》一书，此书已由中国化学工业出版社出版。书中的成果及一些观点已被国家发展和改革委员会在“十一五”规划中采纳，并获得了建言献策优秀奖。

　　昔日被视为风能资源贫乏的江苏沿海区域，现在风电产业春光明媚。2005年底，江苏省已批在建的风电装机容量高达126万千瓦，东台20万千瓦和大丰20万千瓦的风电特许权项目已开工建设，这是目前国内也是世界单期规模最大的风电项目，加上江苏如东、响水、滨海、射阳的风电项目，沿海风电场走廊将成为江苏沿海近千公里海岸线上的一个新的支柱产业。这一区域“十一五”期间发电规模有望突破300万千瓦，将成为全国乃至亚洲最大的风力发电基地。

　　采访结束前，顾为东告诉记者，发展现代风电产业是一个复杂的系统工程，涉及工程、技术、管理等方方面面，其产业关联度高、科技含量大。仅拿技术装备来说，就有电机、塔架、风叶、数控等。

　　他建议，我国发展风电产业应坚持自主创新、集成创新和引进消化再创新；要科研、开发和建设并举，走出一条具有中国特色的新型风电发展之路；要将自然科学与社会科学融合，多学科、多行业、多部门协同配合、共同努力。