廖智强,莫秋云,2*

(1.桂林电子科技大学海洋信息工程学院,桂林 541004；2.桂林电子科技大学机电工程学院,桂林 541004)

风力发电作为一种绿色环保发电技术,近几年发展迅速。根据全球风能理事会报告[1],2017年度中国风电装机新增了19.5 GW,累计装机已达188.232 GW,中国风电产业日趋成熟,市场化和商业化的转型正稳步进行。其中,在某些偏远地区,由于缺少电网覆盖,为了缓解供电紧张,多采用小型风力发电机进行补充供电。风力发电机虽然是利用清洁的风能资源进行发电,但以全生命周期角度来分析,风电机的生产制造、运输使用、报废/回收等阶段均会不可避免地产生资源消耗和环境影响。

能量偿还时间(energy pay back time,EPBT)指标,即生命周期内的输入的总能量与年发电量之比[2]。能量偿还时间指标时能够衡量风机发电能力,并通过与使用寿命相比较,对其绿色效益进行有效的验证。Tremeac等[3]通过对4.5 MW以及250 W的风机发电机进行对比研究,发现相对小型风机,大型风机偿还时间较短,绿色效益更好；杨东等[4]利用生命周期评价方法分析一款2 MW双馈式风力发电机的环境影响,发现该型风机能量回收期为0.79 a,绿色效益达到预期目标；王晓天[5]通过计算发现,某风电场偿还时间为0.74 a,绿色效益仍有一定提升空间。

然而,当前多数小型风机安装后的实际偿还时间与预期相差较大,回报率达不到预期目标,容易造成自然资源的浪费。现利用动态生命周期评价(life cycle assessment,LCA)理论结合偿还时间指标,对某款离网小型垂直轴风力发电机进行预安装评估,并针对性地给出改善方案,为风机的设计、型号选择、安装地选取提供参考,以避免不合适的安装方案所造成的损失,并将该方法类推到其他各类新能源发电系统的绿色效益评估上去。……