奥地利小型风电发展概况

文 | 库尔特·利昂哈茨博格，莫罗·佩波洛尼编译 | 赖雅文

奥地利小型风电发展概况

文 | 库尔特·利昂哈茨博格，莫罗·佩波洛尼编译 | 赖雅文

1　小型风电技术日益普及

近年来，小型风电技术在奥地利越来越受到重视并日益普及。截至2015年年底，奥地利小型风电累计总装机容量超过1500千瓦，累计装机台数共330台，机组平均功率为4.7kW。其中，功率在1kW—10kW之间的小型风电机组占主导地位，装机比例达55%；1kW及以下机组达40%；10kW以上的机组达5%。

当前，奥地利许多农民与工商企业出于满足能源自给需求，对小型风电技术表现出极大的兴趣。同时，奥地利还出现了越来越多的家庭自用小型风电项目。必须强调的是，当小型风电机组布置靠近或位于人口密集区，尤其是靠近或直接依附于建筑物安装时（比如屋顶），保障其安全与可靠性至关重要。

在奥地利，“小型风力发电系统”课题成功获得了国家级科研项目立项资助。为模拟设备实际运行条件，课题组专门在位于利希滕格（Lichteneg）的能源研究产业园中，成立了小型风电研究与检测中心，顺利对13台小型风电机组进行了为期2年的一系列检测、评估与分析，包括质量评估、安全性测试与设备运行性能检测等。结果显示，在设备“运行稳定性”与“发电量评估”方面，13台机组中的6台有良好或突出表现。值得一提的是，一些小型风电设备制造商也积极参与此项目，对其已经完成安装的机组进行了高效的发电量提升技术改造。

由此可以看出，通过检测试验和分析手段确保设备的安全性和有效性十分必要。该项目结题之后，利希滕格能源研究产业园继续与小型风电机组制造商展开合作，为其长期提供产能评估、功率曲线测试与机组振动监测服务。同时，每年接待来产业园考察的参观者超过1000名。

2　小型风电与低能耗建筑

小型风电技术具有良好的环境友好性，是实现《欧盟建筑能效指令》（EPBD）提出“近零能耗建筑”目标的重要途径。并且，目前除太阳能光伏发电系统之外，小型风力发电系统也是可以实现灵活就近并网供电、避免长距离输送的少数发电方式选择之一。

湍流强度是机组安装位置的一项重要参数，在风能资源评估的过程中起到不可忽视的作用，同时也是风电机组建造和设计所依赖的主要数据来源。但是，由于缺乏项目实践经验，小型风电机组自身运行特点带来的环境影响易被忽略，尤其是因湍流强度带来的一些环境影响。项目前期规划与设计，将在很大程度上影响设备发电量、故障间隔时间与故障率等关键性能指标，因此，必须高度重视小型风电机组在低能耗建筑应用领域时此阶段的安全性与可靠性，以及其对周围居民工作和生活环境带来的影响。

为持续关注并解决上述重点问题，奥地利的研究学者开展了一项名为“城市风能研究”的项目，将在位于维也纳的能源基地屋顶小型风电项目（城市地区，湍流强度较大）和利希滕格能源研究园区（农村地区），分别安装两种代表性小型风电机组（水平轴型和垂直轴型），并对其进行为期至少1年的测量与评估工作，深入对比剖析机组安装位置湍流强度以及其对小型风电机组运行与周围环境带来的影响。

此外，考虑位于维也纳的能源基地所在城区建筑结构相对复杂，将利用ANSYS流体模拟软件的几何结构建模和网格剖分功能，模拟局部风流场和风压分布；同时基于风流CFD仿真软件中的MISKAM代码，对城市环境污染物扩散进行数值模拟与预测；根据气象站观测情况与遥感数据生成来风风速剖面图，建立边界层风速随高度变化的曲线模型；建立稳态流体仿真模型测定主导风向，以测定建筑物典型位置（屋顶）的平均湍流强度。同时，利用超声波技术高精度测量风速和风向，对模型性能进行评估。

图3示出了基于ANSYS流体模拟后的初步结果——该基地距地面30米高度300°方位来风风速变化与湍流强度分布情况。如图3所示，边界层风速达4.3 米/秒；而因来风沿周边建筑物东北边缘分流后形成中心风速较低的环状涡流气泡，小型风电机组布机位置（用红色圆圈标记）风速降至2.2米/秒。由此可知，与图3中标记机组布机位置相比，该基地屋顶实际机组布置方法还可以根据模拟结果提出更多方案。

值得关注的是，除开展一系列小型风电科研项目研究外，奥地利还成立了国家级工作组——由包括相关企业与行业组织在内的25家成员单位组成，定期组织并举办行业会议，支撑引领小型风电产业发展。