为什么风力发电不快还有电（风力发电真的是垃圾电吗）

据统计信息显示，2022年1-5月国内风机招标量达45GW，其中海上风机招标量约7GW。预计全年风机招标规模将达80GW以上。同时，国家发改委能源研究所指出，预计到2050年，风电将占到能源消费的38.5%。我国风电行业受政策驱动也迎来高速成长期。

其实利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，正日益受到世界各国的重视。但在西方国家，出现很多反对风电的声音，“专家们”也在唱哀风电，并被誉为垃圾。那么，风电发电真的就是垃圾电吗？这究竟是怎么一回事呢？

一、现象：风电本身不是垃圾电，但风电直接上网会导致变成垃圾电

我们都知道，风能这种东西，它是一种极其不稳定的能源。既然不能稳定、不能确定和不能预期，任何不稳定的事不管是在工作还是在工业上往往会被誉为“垃圾”。

我们可以先看一下风速等级对照表，你会发现，风速的跨度非常巨大：

1级风，风速0.3~1.5米/秒；

5级风，风速8.0~10.7米/秒；

10级风，风速24.5~28.4米/秒。

甚至有些地方，早上7级风，中午没有风，晚上5级风。然后，现有风力发电机又将这个不稳定进一步放大了。

• 可以看出，这只是直径1-8米小型风力发电机，在不同风速下，每秒钟叶轮范围内通过的空气动能总量。以这个波动性，如果将电能直接送上电网，那么电网会必然崩溃，而风力发电机发出的电是垃圾电就是这么来的。

虽然风力发电机发出的电成本很低，比大多数发电设备都低，但很多国家依然不受欢迎。当前会出现弃风限电有两种：

• 一种是常规意义上的弃风限电，就是风力发电停机不工作。
• 另一种则是风力发电机为了输出平稳的电能，所以抛弃一部分风能。

以某厂家叶轮直径80米GW82/1500KW风力发电机为例。它的额定风速是10米每秒~22米每秒，它的额定输出功率是1500KW。理论上，叶轮直径不变前提下，风速20米每秒的时候，输出功率应当是风速10米每秒的一倍以上。

但近代风力发电机往往采用变桨距方式降低风能利用率，从而让风力发电机无论是在风速10米每秒还是20米每秒，都输出同样的功率，这就是广义上的弃风。

• 如果风力发电机不再受输出稳压限制，风速10米每秒时输出1500kw，风速20米每秒时输出3000KW，那才是理想的风力发电设备。即由有多大的风，发多大的电，这样可以让风力发电机输出功率提高50%，产生更多电能，产生更多利润。但这个问题如何解决呢？

二、案例：拿天然气就调回来了！在德国，风电不是垃圾电

在这里德国人要大声地说，我们德国，风电常年发电占比50%，风电最高峰可以占日用电60%。不知道你懂不懂什么叫调峰？其实就是弥补风电的不稳定。在德国，他们是拿燃气机组来调峰。

也就是说，烧天然气的发电机组来调峰。风力发电机实际输出功率很可能，早上10KW，中午0KW，晚上8.5KW，这个波动性是不是足够大？

• 对德国而言，他们可以早上开10台天然气发电机，中午开40台天然气发电机，晚上开12台天然气发电机。风大风小，都不是个事儿，都拿天然气就调回来了。

天然气发电机，就是这么好，这么灵活，想开就开，想停就停。你们也许不信，咱们看看德国在2020年2月的负荷曲线。注：浅灰色的是风电；橘黄色的是天然气。

2月14日晚间，那天赶上风小，但不要紧啊，德国大概开了44台机组天然气发电机，发电13.32GW；

2月16日午间，那天风嗖嗖的，电跟不要钱似的，往外发。这时候把天然气发电机停几台。开多少台呢，开9台，发2.7GW。

到了2月17日，风又小了，这时候再把天然气发电机多开几台，咱开17台，发5.22GW。3天之内，风是一会儿大，一会儿小。这时候，天然气的燃气机组，昼起夜停，起起停停，说起就起说停就停。

• 这也是高科技，德国靠着天然气，就把风电一会儿大，一会儿小的毛病给治了，只是现在德国天然气就像奢侈品一样的。调峰无难事，只要肯涨价，只要电价涨起来，没天然气一样能调峰吧。

三、结论：对于没有调峰能力的国家来说，是的。可对于我国来说，真不是！

我们先做个思想实验：北京2300万kW负荷，即使只有50%的风电供电，遇到极热无风，存在1000万kW缺口。这种情况3天，储能需要7.2亿kWh。目前储能价格为1.4元/Wh，需要10800亿元，即使未来储能价格降至0.14元/Wh，也需要1080亿元。

不仅是储能成本，如此大规模的电化学储能安全也是问题，当然这个场景不是我设想的，是刘吉臻院士设想。可见，仅依靠风电或者光伏，并非是可靠的电力系统供电。

• 当然，这对于没有调峰能力的国家来说，真就是垃圾电。可对于我国来说，真不是。没有能力填平波谷的国家，它的横线就只能画得低，比如德国，据说也只能画在50%，超过最大发电功率50%的实际发电都被浪费了，而我国发电储备相对丰富，横线就能画得高，风电浪费就少多了。

在我看来，目前最好的解决办法是氢储能。如前面例子，早上10KW，中午0KW，晚上8.5KW，这个比例给电池储能，会大幅度降低电池的寿命。但如果用电解槽电解水，我们只需要稳定电压，不需要稳定电流。

• 那么，风越大，发出的电越多，电解产生的氢气就越多。风小了，电解槽停止工作。这样一来，风力发电机完全可以不再需要昂贵的IGBT模块，简单廉价的将风能转化为氢气储存起来。需要用电时，将氢气转化为电能直接输入电网。

而且氢气发电过程中还会产生水，这水可以循环利用再次进行电解制氢，因为储氢罐内的氢气储量是可控的，所以氢储能将不再是垃圾电。

• 如此一来，风能转换效率上来了，发电稳定性也提高了，风力发电机就再也不是垃圾电了，它完全可以承担电力调峰削谷的作用，成为国家电网的定海神针。

最后的话：其实风电不叫垃圾电，它应叫“抽风电”！

总之，风电和太阳能一样，都是发电功率极其不稳定的发电装置，你着急用电时，它可能没电，等你不需要用电时，它可劲的发起来了，这也让很多国家没有那个能力利用好这个所谓的“垃圾”风能。

• 当然，目前特高压直流可以称得上是我国输电线路的“高速路网”，这条高速路还是单行道，未来时间若能够在高速路网不断加密的同时，变成双向道，让潮流的方向可以像潮汐一样，往返与送电端和受端电，也许风电能就永远不再成为垃圾电。

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