聚風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用了全新的概念，不僅在發(fā)電過程中沒有噪音，風(fēng)能利用效率還大大提高，1臺能頂3臺普通同直徑葉片的風(fēng)機(jī)。聚風(fēng)型風(fēng)機(jī)還能高效利用一般風(fēng)機(jī)無法利用的低風(fēng)速段風(fēng)能，如5千瓦風(fēng)機(jī)在風(fēng)速達(dá)到2.5米/秒時就可以發(fā)電，1千瓦的小風(fēng)機(jī)更是在1米/秒的風(fēng)速時就能發(fā)電。

   “除聚風(fēng)罩的原理來自日本九州大學(xué)以外，我們從機(jī)械、電氣、控制硬件到軟件整個系統(tǒng)都進(jìn)行了創(chuàng)新和工程化設(shè)計。現(xiàn)在的產(chǎn)品是在中國的專利技術(shù)上做出來的，并在各個環(huán)節(jié)都達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。因此我們對這個產(chǎn)品很有信心。”——張興

　　“山寨”一詞在中國的流行可以說是國人對創(chuàng)新能力不足的阿Q式自嘲。“山寨”一詞有一種譯法是“made in China”。而在國內(nèi)科技產(chǎn)品紛紛扛起“山寨”大旗的當(dāng)下，清華大學(xué)等單位聯(lián)合研發(fā)的聚風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)卻異軍突起，或許它可以讓“made in China”首嘗“被山寨”滋味。

　　聚風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的理論概念來源于日本。但隨后，日本并沒有研發(fā)出達(dá)到商用水平的產(chǎn)品，轉(zhuǎn)而從中國進(jìn)口。

　　從中國進(jìn)口的風(fēng)機(jī)正是清華大學(xué)與江蘇中航動力控制有限公司聯(lián)合研制的聚風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

　　近日，記者從清華大學(xué)了解到，這套5千瓦的風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了100%國產(chǎn)化，目前已進(jìn)行小批量生產(chǎn)，將在我國海南省風(fēng)光互補(bǔ)等項目中進(jìn)行批量試用，并已經(jīng)出口歐美日等國家。

　　技術(shù)開發(fā)總負(fù)責(zé)人、清華大學(xué)航天航空學(xué)院教授張興在接受《科學(xué)時報》記者采訪時介紹道，這種聚風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用了全新的概念，不僅在發(fā)電過程中沒有噪音，風(fēng)能利用效率還大大提高，“1臺能頂3臺普通同直徑葉片的風(fēng)機(jī)”。

　　據(jù)記者了解，這套完全由我國自主研發(fā)的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品不僅引起了普通用戶的興趣，還引起歐美發(fā)達(dá)國家一些科研單位的注意，并向生產(chǎn)商發(fā)出訂單。

　　關(guān)鍵技術(shù)被國外壟斷一直是中國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的軟肋，也是我國風(fēng)電裝機(jī)容量高速增長的重要隱患。

　　我國風(fēng)能技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化突破？聚風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在給出答案。

　　100%國產(chǎn)的性能之王

　　2010年12月底，《科學(xué)時報》記者登上清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院的屋頂。當(dāng)走近這臺輪轂高度僅有5米、葉片直徑為2.5米的風(fēng)機(jī)時，雖然葉片正在冬日的大風(fēng)中飛轉(zhuǎn)，并且距離僅有幾米，卻聽不到絲毫的噪音。同時，與普通風(fēng)機(jī)不同的是，這臺風(fēng)機(jī)正在大風(fēng)中不斷自動跟蹤風(fēng)向。

　　風(fēng)能雖然是綠色能源，但風(fēng)機(jī)同時也是噪音源，一般情況下噪音很大。在美國，噪音污染就成為大眾反對風(fēng)電發(fā)展的最主要因素。在其他某些國家，也常常因噪音導(dǎo)致的反對聲使得一些風(fēng)場停止運(yùn)行。在主張發(fā)展分布式屋頂風(fēng)電的歐洲，安靜更是一個必備條件。

　　聚風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)是由聚風(fēng)罩和葉片及控制系統(tǒng)組成，同普通風(fēng)機(jī)的根本區(qū)別在于葉片外圍多了一圈聚風(fēng)罩，而正是這個聚風(fēng)罩使得風(fēng)機(jī)噪音大減，并使其發(fā)電量大大提高。

　　據(jù)張興介紹，聚風(fēng)罩能夠打碎來自葉片端部的漩渦，從而消除噪音。

　　在歐洲，屋頂風(fēng)機(jī)的研發(fā)較為活躍，各式各樣的屋頂風(fēng)機(jī)層出不窮，但真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的并不多。清華大學(xué)等單位聯(lián)合研發(fā)的這套聚風(fēng)型風(fēng)機(jī)也是屋頂風(fēng)機(jī)的一種，額定功率5千瓦，聚風(fēng)罩直徑3.4米，可安置在住宅樓或者寫字樓的屋頂。一臺5千瓦風(fēng)機(jī)提供的電力基本能夠滿足一棟普通別墅的需求。在各種屋頂風(fēng)機(jī)中，聚風(fēng)型風(fēng)機(jī)是目前為止效率最高的。

　　聚風(fēng)罩的原理來源于日本九州大學(xué)，是2000年以后才有的新概念。根據(jù)這個原理研制的風(fēng)機(jī)具有它特有的優(yōu)越性。

　　張興舉例說，一次性紙杯去掉底就是一個聚風(fēng)罩。聚風(fēng)罩的作用在于加快風(fēng)機(jī)葉片流道內(nèi)的風(fēng)速，由于發(fā)電量和風(fēng)速的3次方成正比，在相同尺寸的風(fēng)輪直徑下，聚風(fēng)型風(fēng)機(jī)可以將輸出功率提高好幾倍。聚風(fēng)罩越長，發(fā)電量越大。

　　不過考慮到商用推廣，聚風(fēng)罩的長度也不宜過長，目前的5千瓦風(fēng)機(jī)便在結(jié)構(gòu)緊湊的前提下實(shí)現(xiàn)了將風(fēng)能利用效率提高到原來的3倍，即提高了200%。這對于連1個百分點(diǎn)都斤斤計較的能源領(lǐng)域來說，無疑是質(zhì)的飛躍。而普通風(fēng)機(jī)如果要實(shí)現(xiàn)相同功率，葉片直徑需達(dá)到6. 4米。

　　另外，聚風(fēng)型風(fēng)機(jī)還能高效利用一般風(fēng)機(jī)無法利用的低風(fēng)速段風(fēng)能，如5千瓦風(fēng)機(jī)在風(fēng)速達(dá)到2.5米/秒時就可以發(fā)電，1千瓦的小風(fēng)機(jī)更是在1米/秒的風(fēng)速時就能發(fā)電。

　　研究人員還向記者揭秘了風(fēng)機(jī)不停“搖頭晃腦”的原因。這是風(fēng)機(jī)獨(dú)特的自動跟蹤系統(tǒng)在自動跟蹤最大風(fēng)速的方向時造成的。城市中，高樓林立，風(fēng)場復(fù)雜，湍流較多，普通風(fēng)機(jī)由于不能很好地跟蹤風(fēng)向，因此在這種情況下發(fā)電量很不理想。

　　目前，該產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)了并網(wǎng)型和離網(wǎng)型兩種規(guī)格，并已通過國內(nèi)機(jī)電產(chǎn)品測試認(rèn)證、歐盟CE認(rèn)證和日本并網(wǎng)測試。

　　另外，聚風(fēng)型風(fēng)機(jī)也可以向中型化發(fā)展，200千瓦聚風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正在研制之中，預(yù)計2011年上半年進(jìn)入市場。

　　“除聚風(fēng)罩的原理來自日本九州大學(xué)以外，我們從機(jī)械、電氣、控制硬件到軟件整個系統(tǒng)都進(jìn)行了創(chuàng)新和工程化設(shè)計。現(xiàn)在的產(chǎn)品是在中國的專利技術(shù)上做出來的，并在各個環(huán)節(jié)都達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。因此我們對這個產(chǎn)品很有信心。”張興說。

　　走出國門的“獨(dú)門秘籍”

　　性能好、概念新，國產(chǎn)的聚風(fēng)型風(fēng)機(jī)是否擔(dān)心被模仿？

　　“這方面的擔(dān)心肯定是有的。”張興坦承，“也有人跟我說過他們打算模仿。不過我們已經(jīng)申請了專利，而且我們的產(chǎn)品會不斷更新?lián)Q代，不是那么容易模仿的。”

　　張興2006年回國，其主要目的之一就是為了在中國實(shí)現(xiàn)聚風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化。

　　據(jù)介紹，雖然聚風(fēng)型風(fēng)機(jī)的原理是日本首先提出的，但其在產(chǎn)品開發(fā)上并沒有領(lǐng)先，在設(shè)計上存在的一些致命問題使得技術(shù)始終未達(dá)到較高水準(zhǔn)。另一方面，高成本始終難以降低。

　　而張興正是看準(zhǔn)了它的商業(yè)價值，回國后進(jìn)行了創(chuàng)新，使得各部分的性能都超越普通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品。同時成本還大大降低，目前已低于國產(chǎn)同等功率的其他風(fēng)機(jī)。

　　“我們在中國重新設(shè)計了葉片，葉片是風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵部分。按照日本的國家標(biāo)準(zhǔn)，8公斤的葉片允許有80克的重量差別，我們可以做到8克以內(nèi)，比標(biāo)準(zhǔn)高了一個量級。正是因為這個原因，普通風(fēng)機(jī)需要調(diào)整的靜平衡、動平衡，我們也不用了。在日本做并網(wǎng)測試的結(jié)果顯示，我們的控制系統(tǒng)也比日本的標(biāo)準(zhǔn)高了一個量級。”張興介紹道。

　　在中國的產(chǎn)品面世之初，日本專家并不相信中國產(chǎn)品的性能能夠超過日本。而時間最終證明，中國產(chǎn)品做到了性能更優(yōu)、成本更低、更有競爭力，產(chǎn)品正在不斷地出口到日本。

　　在國內(nèi)，除了海南，江蘇、浙江、天津等新能源示范項目也對此表示了濃厚的興趣。

　　“最終我們希望形成整條國產(chǎn)化的產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”張興說。

　　記者了解到，清華大學(xué)和江蘇中航動力控制有限公司聯(lián)合研制生產(chǎn)的聚風(fēng)型風(fēng)機(jī)目前在國際上并沒有同類的競爭對手，屬于“獨(dú)門秘籍”。

　　今后，他們還計劃將這套系統(tǒng)往中型和大型方向發(fā)展。

　　但現(xiàn)在，由于我國的風(fēng)電發(fā)展路線是以大型化為主，這套5千瓦的風(fēng)機(jī)主要出口日本和歐美。

　　張興說：“風(fēng)能和太陽能具有很好的互補(bǔ)性，我一直看好風(fēng)光互補(bǔ)的前景，目前我們正在嘗試風(fēng)、光、熱聯(lián)合利用。用于取暖的電能品質(zhì)要求不高，發(fā)出的直流電可直接用于我國北方地區(qū)的家庭供暖。當(dāng)然，這種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的其他用途還很多。”

　　統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國只有24%的風(fēng)能可以使用大風(fēng)機(jī)，剩下的76%的風(fēng)能資源都不能被大風(fēng)機(jī)利用。

　　中國工程院院士倪維斗曾在多個場合推薦過這種聚風(fēng)型風(fēng)機(jī)，他認(rèn)為，風(fēng)電發(fā)展“不應(yīng)只看大的，而應(yīng)大、中、小相結(jié)合，集中和分布式電網(wǎng)協(xié)同發(fā)展”。

　　張興表示，風(fēng)能發(fā)展應(yīng)因地制宜，大型和分布式相結(jié)合。他說：“現(xiàn)在國家已經(jīng)開始重視中小型風(fēng)電了。我國現(xiàn)在還有約400萬家庭沒有通電，拉輸電線過去代價很大，包括偏遠(yuǎn)地區(qū)和一些海島，分布式的小風(fēng)機(jī)就能在這些地方發(fā)揮作用。”