[科普中国]-家用风力发电机

家用风力发电机1是一种分布式电源。家用风力发电机主要应用在农村、牧区、山区，发展中的大、中、小城市或商业区附近建筑，解决当地用户用电需求。随着国家不断出台相关扶植政策，家用风力发电机作为分布式电源的一种，以其小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电模式成为一种新型的、具有广阔发展前景的发电方式和能源综合利用方式。

发展历史人类对风能的利用已有几千年的历史，最初主要是利用风力提水灌溉，及海水晒盐和风力驱动的磨坊。这在当时是人类利用自然界的力量，利用风力和水力代替人力和畜力来驱动工作机械，提高了生产力。至于人类利用风能来驱动船只航行，则可追溯到更久远的年代2。

我国在70年代开始较大规模地开发和应用风力发电机，特别是小型风力发电机，当时研制的风力提水机用于提水灌溉和沿海地区的盐场，研制的较大功率的风力发电机应用于浙江和福建沿海，特别是在内蒙古地区由于得到了政府的支持和适应了当地自然资源和当地群众的需求，小型风力发电机的研究和推广得到了长足的发展。

家用风电由于石油等不可再生能源价格一直上涨，所以各国都在大力发展可再生能源，而风能便是其中之一，因风能不会产生污染，加上国家政策的支持，相关技术上的日益成熟，风力发电具有良好的发展前景。

行业现状（1）发展起步。我国从20世纪80年代初就把小型风力发电作为实现农村电气化的措施之一，主要研制、开发和示范应用小型充电用风力发电机，供农民一家一户使用。1 kw以下的机组技术已经成熟并进行大量的推广，形成了年产1万台的生产能力，每年国内销售5000~8000台，100余台出口国外。可批量生产100、150、200、300和500w及1、2、5和10 kw的小型风力发电机，年生产能力为3万台以上，销售量最大的是100~300w的产品。在电网不能通达的偏远地区，约60万居民利用风能实现电气化。截至1999年，我国累计生产小型风力发电机组18 .57万台，居世界第一。

（2）从事小型风力发电产业的开发、研制、生产单位不断扩大。自中国第一部《可再生能源法》于2005年2月28日在全国人大十一届十四次大会通过以来，可再生能源的开发应用出现了新的机遇，从事小型风力发电产业研制、开发、生产的单位达到70家。其中，大专院校、科研院所35家，生产企业23家，配套企业（含蓄电池、叶片、逆变控制器等）12家。

（3）小型风力发电机组产量产值利润有新的增长。2005年据23个生产企业报表统计，共生产30kW以下独立运行的小型风力发电机组共33253台，比上年增长34.4%，其中200W、300W、500W机组共生产24123台，占全年总产量的72.5%，机组容量为12020kW，总产值8472万元，利税992.9万元。2006年，预计小型风力发电行业无论是产量、产值、利税等方面将有较大增长。

（4）出口外销数量增加，国际市场看好。2005年15个单位共出口小型风力发电机组5884台，比上年增长40.7%，创汇282.7万美元，主要出口到菲律宾、越南、巴基斯坦、朝鲜、印尼、波兰、缅甸、蒙古、韩国、日本、加拿大、英国、美国、荷兰、智利、格鲁吉亚、匈牙利、新西兰、比利时、澳大利亚、南非、阿根廷、香港、台湾等24个国家和地区。

（5）推广应用范围不断扩大。除了传统的广大农牧区用户应用小型风力发电机组照明看电视以外，由于汽油、柴油、煤油价格飞涨，且供应渠道不畅通，内陆、江湖、渔船、边防哨所、部队、气象、微波站等使用柴油发电的用户，逐步改用风力发电或风光互补发电。此外，生态环保公园、林荫小道、别墅庭院等地方，也安装小型风力发电机组，作为景观，供人们休闲欣赏。

发展趋势由于广大农牧民生活水平提高、用电量不断增加，因此小型风力发电机组单机功率在继续提高，50W机组不再生产，100W、150W机组产量逐年下降，而200W、300W、500W、1000W机组逐年增加，占总年产量的80%。由于广大农民迫切希望不间断用电，因此“风光互补发电系统”的推广应用明显加快，并向多台组合式发展，成为今后一段时期的发展方向。

风光互补多台组合式系列发电系统是将多台小功率风力发电机安装在同一个地方，集中向配套的多个大容量蓄电池组同时充电，并由一台大功率的控制逆变器统一控制输出。这种配置优点是：

（1）小型风力发电机组的技术成熟，结构简单、质量稳定、安全可靠、经济实惠；

（2）装拆、搬运、维护方便，操作简单；

（3）若需维护或故障停机时，其余组机照常发电，不影响系统正常使用；

（4）多台成群的风光互补发电系统自然成为一片观赏景点，又是一座无环境污染的绿色电站。

随着国家《可再生能源法》及“可再生能源产业指导目录”的制定，相继还会有多种配套措施及税收优惠扶植政策出台，必将提高生产企业的生产积极性，促进产业发展。

中国尚有2.8万个村，700万户计2800万人口没有用上电，且分散居住在边远山区、农牧区、常规电网很难到达。有关专家分析，700万无电户中，300万户可用微水电解决用电，而400万户可以用小型风力发电或风光互补发电，满足用电需要。

民用风力发电的发展趋势：①功率由小变大。户用机组从50、100w增大到300、500w，以满足彩电、冰箱和洗衣机等用电器的需要。②由一户一台扩大到联网供电。采用功率较大的机组或几台小型机组并联为几户或一个村庄供电。③由单一风力发电发展到多能互补，即“风力—光伏”互补、“风力机—柴油机”互补和“风力—光伏—柴油”互补。④应用范围逐步扩大，由家庭用电扩大到通讯和气象部门、部队边防哨所、公路及铁路等。

存在问题（1）由于原材料价格不断上涨，小型风力发电机组生产成本，也不断提高，而购买风机的广大农牧民经济收入有限，因此企业销售价不能随着上涨，企业利润空间很小，无利可图，促使有的企业开始转产。

（2）有的配套件质量不稳定，性能差，特别是蓄电池，逆变控制器，影响整机发电系统的效率和可靠性。

（3）尽管风光互补发电系统推广应用很快、需要量大，但由于太阳能电池组件价格太高（每WP30～50元）。如果不是国家大量补贴，农牧民自购有较大困难，所以说太阳能电池组价格制约风光互补发电系统的发展。

（4）少数企业生产的小型发电机组质次价高，而且产品没有通过国家检测中心测试鉴定就批量生产销售，售后服务不到位，损害了消费者利益。

组成功能家用风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构储能装置和逆变器等构件组成。发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成：各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能，风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

主要类型家庭用风力发电机的价格因发电功率不同而不同，价格从几千元到上万元不等，国内像1KW的一般在7000~13000元左右。

有尾舵型即电机轴与支撑架是垂直安装的，靠尾舵来适应风向，以达到风向改变时也能发电的目的，此类型结构简单，尺寸小、安装使用方便、成本低、效率高等特点。

无尾舵型即电机轴与支撑架垂直，可以利用来自各个方向的风，具有风切音较小的优点，但风能转换率会比螺旋桨型的要差一些，不过结构上比螺旋桨型的还要简单。以上是从叶片的形状上来分，其实对于整体系统的设计上很重要，即使是相同的叶片，其他系统不同，在风能的利用便会相差很大。

应用扩展方案应用场景分布式风力发电系统主要运用领域：可在农村、牧区、山区，发展中的大、中、小城市或商业区附近建造，解决当地用户用电需求。

解决方案分布式风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据现有风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。系统主要由风力发电机、蓄电池、控制器、并网逆变器组成。

方案特点运用钕铁硼永磁材料，超载能力强；

封闭式输电滑环，电缆不缠绕；

具有防腐、防酸雨、防盐碱的特性；

微型风机，2-5级风发电储能；

使用寿命长达15年；

具风向调节，超强风控制功能；

过充过放保护，直流恒压充电；

运行简单，无人工值守与特殊维护；

实际占地面积少，对土地要求低，在山丘、海边、河堤、荒漠等地形恶劣的条件下均可运用；

风轮不仅有同时还增加了立式及风叶的多种艺术造型。

国家相关政策发展改革委关于印发

《分布式发电管理暂行办法》的通知

发改能源〔2013〕1381号2

各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团发展改革委、能源局，华能、大唐、国电、华电、中电投集团公司，国家电网公司、南方电网公司，中广核、中节能集团公司，国家开发投资公司，中石油、中石化集团公司，中海油总公司，神华、中煤集团公司、中联煤层气公司：

为推动分布式发电应用，促进节能减排和可再生能源发展，我委组织制定了《分布式发电管理暂行办法》。现印发你们，请按照执行。

发展改革委

2013年7月18日

分布式发电管理暂行办法

第一章 总 则

第一条 为推进分布式发电发展，加快可再生能源开发利用，提高能源效率，保护生态环境，根据《中华人民共和国可再生能源法》、《中华人民共和国节约能源法》等规定，制定本办法。

第二条 本办法所指分布式发电，是指在用户所在场地或附近建设安装、运行方式以用户端自发自用为主、多余电量上网，且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施。

第三条 本办法适用于以下分布式发电方式：

（一）总装机容量5万千瓦及以下的小水电站；

（二）以各个电压等级接入配电网的风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等新能源发电；

（三）除煤炭直接燃烧以外的各种废弃物发电，多种能源互补发电，余热余压余气发电、煤矿瓦斯发电等资源综合利用发电；

（四）总装机容量5万千瓦及以下的煤层气发电；

（五）综合能源利用效率高于70%且电力就地消纳的天然气热电冷联供等。

第四条 分布式发电应遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，充分利用当地可再生能源和综合利用资源，替代和减少化石能源消费。

第五条 分布式发电在投资、设计、建设、运营等各个环节均依法实行开放、公平的市场竞争机制。分布式发电项目应符合有关管理要求，保证工程质量和生产安全。

第六条 国务院能源主管部门会同有关部门制定全国分布式发电产业政策，发布技术标准和工程规范，指导和监督各地区分布式发电的发展规划、建设和运行的管理工作。

第二章 资源评价和综合规划

第七条 发展分布式发电的领域包括：

（一）各类企业、工业园区、经济开发区等；

（二）政府机关和事业单位的建筑物或设施；

（三）文化、体育、医疗、教育、交通枢纽等公共建筑物或设施；

（四）商场、宾馆、写字楼等商业建筑物或设施；

（五）城市居民小区、住宅楼及独立的住宅建筑物；

（六）农村地区村庄和乡镇；

（七）偏远农牧区和海岛；

（八）适合分布式发电的其他领域。

第八条 目前适用于分布式发电的技术包括：

（一）小水电发供用一体化技术；

（二）与建筑物结合的用户侧光伏发电技术；

（三）分散布局建设的并网型风电、太阳能发电技术；

（四）小型风光储等多能互补发电技术；

（五）工业余热余压余气发电及多联供技术；

（六）以农林剩余物、畜禽养殖废弃物、有机废水和生活垃圾等为原料的气化、直燃和沼气发电及多联供技术；

（七）地热能、海洋能发电及多联供技术；

（八）天然气多联供技术、煤层气（煤矿瓦斯）发电技术；

（九）其他分布式发电技术。

第九条 省级能源主管部门会同有关部门，对可用于分布式发电的资源进行调查评价，为分布式发电规划编制和项目建设提供科学依据。

第十条 省级能源主管部门会同有关部门，根据各种可用于分布式发电的资源情况和当地用能需求，编制本省、自治区、直辖市分布式发电综合规划，明确分布式发电各重点领域的发展目标、建设规模和总体布局等，报国务院能源主管部门备案。

第十一条 分布式发电综合规划应与经济社会发展总体规划、城市规划、天然气管网规划、配电网建设规划和无电地区电力建设规划等相衔接。

第三章 项目建设和管理

第十二条 鼓励企业、专业化能源服务公司和包括个人在内的各类电力用户投资建设并经营分布式发电项目，豁免分布式发电项目发电业务许可。

第十三条 各省级投资主管部门和能源主管部门组织实施本地区分布式发电建设。依据简化程序、提高效率的原则，实行分级管理。

第十四条 国务院能源主管部门组织分布式发电示范项目建设，推动分布式发电发展和管理方式创新，促进技术进步和产业化。

第四章 电网接入

第十五条 国务院能源主管部门会同有关方面制定分布式发电接入配电网的技术标准、工程规范和相关管理办法。

第十六条 电网企业负责分布式发电外部接网设施以及由接入引起公共电网改造部分的投资建设，并为分布式发电提供便捷、及时、高效的接入电网服务，与投资经营分布式发电设施的项目单位（或个体经营者、家庭用户）签订并网协议和购售电合同。

第十七条 电网企业应制定分布式发电并网工作流程，以城市或县为单位设立并公布接受分布式发电投资人申报的地点及联系方式，提高服务效率，保证无障碍接入。

对于以35千伏及以下电压等级接入配电网的分布式发电，电网企业应按专门设置的简化流程办理并网申请，并提供咨询、调试和并网验收等服务。

对于小水电站和以35千伏以上电压等级接入配电网的分布式发电，电网企业应根据其接入方式、电量使用范围，本着简便和及时高效的原则做好并网管理，提供相关服务。

第十八条 鼓励结合分布式发电应用建设智能电网和微电网，提高分布式能源的利用效率和安全稳定运行水平。

第十九条 国务院能源主管部门派出机构负责建立分布式发电监管和并网争议解决机制，切实保障各方权益。

第五章 运行管理

第二十条 分布式发电有关并网协议、购售电合同的执行及多余上网电量的收购、调剂等事项，由国务院能源主管部门派出机构会同省级能源主管部门协调，或委托下级部门协调。

分布式发电如涉及供电营业范围调整，由国务院能源主管部门派出机构会同省级能源主管部门根据相关法律法规予以明确。

第二十一条 分布式发电以自发自用为主，多余电量上网，电网调剂余缺。采用双向计量电量结算或净电量结算的方式，并可考虑峰谷电价因素。结算周期在合同中商定，原则上按月结算。电网企业应保证分布式发电多余电量的优先上网和全额收购。

第二十二条 国务院能源主管部门派出机构会同省级能源主管部门组织建立分布式发电的监测、统计、信息交换和信息公开等体系，可委托电网企业承担有关信息统计工作，分布式发电项目单位（或个体经营者、家庭用户）应配合提供有关信息。

第二十三条 分布式发电投资方要建立健全运行管理规章制度。包括个人和家庭用户在内的所有投资方，均有义务在电网企业的指导下配合或参与运行维护，保障项目安全可靠运行。

第二十四条 分布式发电设施并网接入点应安装电能计量装置，满足上网电量的结算需要。电网企业负责对电能计量进行管理。

分布式发电在运行过程中应保存完整的能量输出和燃料消耗计量数据。

第二十五条 拥有分布式发电设施的项目单位、个人及家庭用户应接受能源主管部门及相关部门的监督检查，如实提供包括原始数据在内的运行记录。

第二十六条 分布式发电应满足有关发电、供电质量要求，运行管理应满足有关技术、管理规定和规程规范要求。

电网及电力运行管理机构应优先保障分布式发电正常运行。具备条件的分布式发电在紧急情况下应接受并服从电力运行管理机构的应急调度。

第六章 政策保障及措施

第二十七条 根据有关法律法规及政策规定，对符合条件的分布式发电给予建设资金补贴或单位发电量补贴。建设资金补贴方式仅限于电力普遍服务范围。享受建设资金补贴的，不再给予单位发电量补贴。

享受补贴的分布式发电包括：风力发电、太阳能发电、生物质发电、地热发电、海洋能发电等新能源发电。其他分布式发电的补贴政策按相关规定执行。

第二十八条 对农村、牧区、偏远地区和海岛的分布式发电，以及分布式发电的科学技术研究、标准制定和示范工程，国家给予资金支持。

第二十九条 加强科学技术普及和舆论宣传工作，营造有利于加快发展分布式发电的社会氛围。

第七章 附 则

第三十条 各省级能源主管部门会同国务院能源主管部门派出机构及价格、财政等主管部门，根据本办法制定分布式发电管理实施细则。

第三十一条 本办法自发布之日起施行。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学