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目前國內部分中大型風電企業已經著手預備3MW以內水平軸風機和垂直軸風機的研發工作。今天就斷言“微風發電”可行或者不可行，為時尚早。
最近幾個月，風電下鄉的“風”吹到了安徽省阜陽市太和縣。然而，當點開手機里推送的利好消息彈窗時，久居縣城的投資者胡博卻高興不起來。半年多前一次差點上當的經歷，讓他至今心有余悸。
“當時有人來我們縣說要做微風發電的工程，口氣很大，說這個項目投資金額高達幾十億元。我留了個心眼，專門去他們項目部看了看，那里很簡陋，只有兩三個人，所以我第一時間就報了警。后來警察回復我，說他們涉嫌非法集資，本地發改委部門沒有備案這個項目。”胡博回憶道。
本以為事件到這里就結束了。令胡博沒想到的是，當他把這段經歷分享在社交平臺時，竟然收獲了大批網友的咨詢和共鳴。“連續半年多，幾乎每天我都會接到類似的留言，問我微風發電項目到底能不能投，他們都是被招工程隊和代理商的廣告給吸引住了。”
多位業內人士告訴第一財經記者，所謂“微風發電”通常是指在風力資源一般或者較差的地區，采用微型風機進行發電以獲取經濟收益的項目。目前市場上的微型風機多以垂直軸風機為主，明顯區別于國內外主流廠商生產的水平軸風機，單機功率多在1兆瓦內。借助近兩年國家推進“千鄉萬村馭風行動”的政策東風，該領域的風機制造企業和項目逐漸流行起來。
第一財經記者在網上以“微風發電”為關鍵詞搜索發現，兩極的觀點時常出現在同一個討論區。支持者宣稱，微風發電憑借獨創性的垂直軸風機，能充分發揮地區風力資源優勢，創造更大的經濟價值；批評者則認為，國內龍頭風機廠商幾乎沒有研發垂直軸風機產品，目前中國也沒有大規模并網的微風發電項目，這兩點足以說明它并不成立。
這似乎是個一時難下結論的問題。更讓人困惑的是，不同地區對于微風發電的態度也不統一。有的市縣近期公開發布鄭重聲明稱，縣級及以下機關沒有風電項目核準權限，提醒群眾遠離冒用政府名義招募代理商或施工單位的微風發電公司。有的地區則宣稱在今年公開簽約了價值不菲的微風發電投資項目，并稱著力將其打造成為當地轉型發展的示范標桿項目。
“如何辨別個別微風發電是否靠譜？”“為什么它長期被排除在主流路線之外？”“參與微風發電項目的各方抱著何種心態？”帶著這些疑問，第一財經記者日前采訪了多位微風發電的從業者、風電行業人士和業界專家，試圖還原爭議背后的本來面貌。
“顛覆性”產品，“百億級”應用
與山東西南某縣微風發電項目總包方簽完施工協議、交了十萬元的保證金后，干了多年工程分包的劉先生陷入了困惑。
“先交錢后施工，我也不是沒遇到過，但是這個項目交了保證金以后，還催著投五十萬元左右的材料款才能接項目。我聽周圍的朋友說，不少人接過這類項目，墊了錢但是遲遲開不了工或者開工后不能按照約定收到打款，我也怕給的墊資打了水漂。”劉先生對第一財經記者稱。
說起準備接手的這項工程，最打動他的是超大的施工規模。根據中間人和資方講述，當地全縣將很快建設200MW（兆瓦）的風光互補垂直軸發電路燈項目。每100MW對應約2萬個智慧燈桿。劉先生分包的是基坑建設，每個燈桿基坑費用報價7000元，預計到手純利潤七八百元。“最近這幾年，原來能干的天然氣管道的活越來越少了，這種微風發電的工程項目體量大，利潤也還可以，我看本地新聞說縣領導和他們資方董事長都簽約了，心想應該不會有假。”
除了口頭承諾，他還收到了一個項目介紹的資料包。詳情顯示，項目首期投資17億元，預計在全縣建設3萬~4萬桿單座5kW的生態智能路燈，根據當地的風資源條件模擬計算出的發電量全額上網，投運后年營收約2.4億元。不過，這并未得到有關部門的完全證實。“政府的主管部門只說在推進該類項目，但是沒有透露規模大小、項目進展等細節。這么看，好像又不是板上釘釘的事了。”
劉先生的境遇不是個例。據第一財經記者不完全統計，近一兩年來，全國數十個縣區公開簽約了以微風發電為名義的開發項目，有的項目產品主體是以微風電驅動的智慧路燈，有的則是分散式微風發電。盡管這些項目信息各異，但大多具備兩個共同點：一是以“顛覆性創新”和擁有自主知識產權的垂直軸風機產品為項目亮點；二是所宣傳的投資體量都在億元以上，若干項目甚至達到百億級規模。在此背景下，縈繞在這類項目周邊的“招募”廣告也如影隨形。
“最近我平均一天接到找微風電投資商和咨詢微風電施工的推銷電話，不少于5個。但是我的建議是微風發電項目可以關注，謹慎進入。”河南千家邦能源科技有限公司創始人范惠麗對第一財經記者稱，在其接觸的上百家國央企和上市民企公司客戶中，愿意投資微風電的資方極少。“市場上說能投資的大多數是名不見經傳的小公司，注冊年限不長，注冊資本不高，社保參保人數不多，沒有成功案例。但是一出手簽的都是上億元的大項目，它們的實力和落地能力堪憂。”
范惠麗對于微風發電項目的悲觀態度，緣于多個客戶的慘痛教訓。她總結稱，目前新能源行業人士“踩坑”微風發電通常有兩種情形：一種是商務人員和地方政府很支持，資方也在全國簽了一堆戰略協議。但到了約定的工期，項目始終落不了地。二是項目啟動后，很多外行的施工單位和勞務公司，繳納了高額的保證金和風電設備押金，施工完卻拿不到工程款。
“如果你的資方、建設發包方說能做，最關鍵的就是讓它提供已并網案例和運營情況，如果不能提供，你就考慮要不要試錯、要不要當試驗品、要不要繳納保證金或工程墊資。據我了解，大公司不投微風發電，主要原因就是算不過賬、并網困難、發電質量不高。”范惠麗直言。
多位行業人士告訴第一財經記者，目前中國尚沒有大規模并網的微風發電項目的案例，這里的“大規模”通常指兆瓦級別以上。其中，河南省洛陽市孟津區橫水鎮12MW分散式微風發電項目，因其建設時間早等因素時常被外界提起。但公開資料顯示，這個列入洛陽市第一批重點項目的工程，目前并網規模僅為120千瓦。這意味著，其并網規模僅相當于三塊普通戶用光伏板的發電功率。
令人意外的是，當記者把“難落地”“難并網”的尷尬現狀，拋向推銷產品的微型風電制造廠商和尋求代理商的微風發電項目資方時，兩方并未直接否認。“以前項目推進不下去是沒有支持政策，現在搞馭風行動，速度肯定會加快的。我們最大的特色還是在于微風電的核心產品，占地少、發電多，這兩個月就要出廠了，等政府那邊辦完手續我們就能（組）裝出來。”廣東某聲勢頗大的微風發電投資公司招商人士回應稱。
“坐擁專利的超長發電”背后
全國眾多微風發電投資項目的內外部宣傳中，第一財經記者留意到，項目的核心優勢幾乎都不約而同地指向了風機產品。正如上述廣東某投資公司所列舉出的垂直軸風機產品九大優勢：占地少、發電多、投資小、收益大、運營穩、分布廣、型式多、保生態、回收周期短。
“公司研發團隊融匯全球先進風電技術，歷經二十多年不斷鉆研創新、突破傳統思維，最終獲得領先全球且具有顛覆性和完全自主知識產權的‘垂直式多葉片萬向風能采集系統’機組的設計及生產，該項專利技術啟動風速為0.6米/秒，滿負荷運轉速度為3.6米/秒。”該公司招商人士發送的介紹資料中寫道。
根據上述資料提供的專利證書信息，第一財經記者查詢了國家知識產權局中國專利公告官網的登記信息。系統顯示，該公司獲得了一項風力發電機（直立式）和一項直立式風力發動機，分別屬于實用新型專利和外觀專利。在專利摘要信息中，大致介紹了產品增設可控操作機構的原理和效果，但是不涉及各風速下的發電數值。
業內人士表示，我國專利法中規定的專利大致分為發明專利、實用新型專利和外觀設計專利。其中，實用新型專利是指對產品的形狀、構造或者其結合所提出的適于實用的新的技術方案，授予實用新型專利不需經過實質審查，手續比較簡便，費用較低。外觀設計專利是指對產品的形狀、圖案、色彩等方面所作出的富有美感并適于工業應用的新設計，側重美觀效果。
從碩士階段起從事垂直軸發電研究的資深風電從業人陳強告訴第一財經記者，拋開“申請通過率相當高”的實用新型專利和外觀設計專利不談，目前市面上的垂直軸發電機幾乎都沒有具備實質創新的發明專利傍身。因為在申請了發明專利之后，這類專利也很難通過三年的實質性審查，最終獲得發明專利授權。
“像我們平時經常采用的三葉式水平軸風機，全部都是有發明專利授權的。但多數‘微風發電’垂直軸風機不能通過實質性審查，大概率被駁回。因為這個過程中會有專業人士去核實該專利是否具備足夠的新穎性、創造性和實用性，很多宣稱顛覆性創新甚至是突破物理極限的產品就會原形畢露。”陳強解釋說。
在多位行業人士看來，以垂直軸風電為代表的微風發電產品定位尷尬、實力不足，是導致微風發電項目大多經濟性不佳的重要原因。
遠景能源高級副總裁田慶軍告訴第一財經記者，之所以龍頭廠商鮮有布局微風發電，主要是出于效益考慮。“微風本來就沒多少能量，想辦法利用往往得不償失。微風不是不能發電，但就像低品質熱源，不值當用。”
評價一個風電項目的經濟性，建設地的風資源情況和風機的發電效率是兩個重要維度。專家認為，一些微風發電項目打著“低風速可發電”的標語博取地方政府以及融資方關注，聲稱切入風速低至1到3米/秒、發電時間超長續航，卻存在“打擦邊球”的嫌疑。
北京一位風能行業資深研究人士對第一財經介紹，目前主流的風機產品在年平均風速4~5米/秒、每年滿發小時數2000~3000小時，可產生合理收益。但前提是指年平均風速而非切入風速，并且輪轂高度要足夠。“通常低于4米/秒風速下的發電是沒有意義的，發出的電量還不足以產品支撐為了自身發電而耗費的電量。”
田慶軍表示，目前國內大部分地區的風力發電基本遵循“二八定律”，即80%的發電發生在全年20%的時間。因為大部分區域只有20%的時間能夠實現風場全功率運行。江蘇的一場臺風，能帶動風場連續2~3天滿發，一次臺風就貢獻了全年百分之五的發電量。由此可見，切入風速對于全年發電量的影響微小，重點在于額定風速下的發電效率。
陳強提供的數據顯示，無論哪種風輪結構與葉片截面，水平軸風機效率一般比垂直軸風機效率高12%~20%。當額定風速為10米/秒，水平軸風機純風輪效率一般為0.45~0.52，升力型垂直軸風機效率一般為0.3~0.4，阻力型垂直軸風機效率一般為0.15~0.25。
這意味著，面對相同的風速，水平軸風機發出更多的電量比垂直軸風機多。而同一類型的風機下，單體容量更大的風機發電效率也會更高。
“垂直軸”前景何在
在一眾支持垂直軸發電的人群中，被其“低風速可發電”的特征吸引的“外行”占了大多數。這讓科班出身卻選擇鉆研垂直軸風機的陳強顯得格外另類。
“當初我的碩士導師非常反對我選擇垂直軸風機作為研究方向，因為它不是業界的主流，很容易被貼上‘民科’的標簽。但是后來我用事實說服了他，現在也更加堅定了自己的想法。那就是：垂直軸和水平軸風機的關系，不是競爭，而是互補。”陳強說。
在研究微風發電的可行方向之前，陳強先是研究了為什么微風發電目前不成立，這也是近期互聯網上廣為流傳的一篇文章《微風發電的不可行報告》的起源。“垂直軸風力機的效率不及水平軸風力機。所有垂直軸風力機全部在內，無論它的形狀有多詭異。”文章寫道。
陳強告訴第一財經記者，根據發電原理的不同，垂直軸分為阻力型和升力型。雖然它們的旋轉軸都是垂直于地面，但氣動原理相差甚遠，升力型垂直軸風機是通過翼形截面產生升力，阻力型風機通過葉片上的阻力獲得扭矩。升力型的風力發電機因其效率高于阻力型風機但略低于水平軸風力機，具備中等應用經濟水平。然而，自啟動性能差、疲勞載荷問題兩個難題卻長期阻礙其穩步發展。
“因為升力型風機在運轉的過程中葉片的兩個面交替成為吸力面，同時低葉尖速比經歷動態失速，而廣泛采取擠壓工藝的鋁葉片等材料疲勞特性較差，難以應對動態加載。由疲勞問題導致的葉片斷裂等事故曾在國外多次上演，逐漸熄滅了投資者對它的熱情。”陳強對記者分析。
但與此同時，隨著多種新型復合材料的出現和技術進步，陳強和一些長期關注垂直軸風機的從業者看到了希望的曙光。“說到底，并不是所有場景下，我們都要追求越大的發電量越好。垂直軸風機的安裝維護非常簡單，占地面積小，單體投資小，不可否認這也是非常重要的產品競爭力。”
基于上述特性，陳強認為，全球垂直軸風機存在兩種可推廣的特定場景：一是氣候復雜、風速較大的偏遠地區等特殊場景。例如，在偏僻的山村里建一個水源質量監測站，但是接入電網成本過高，光伏板又需要定期清理維護，這時就可架設垂直軸風機用以發電滿足自用。二是海上漂浮式風力發電。因為水平軸風力發電的塔架偏離角度受到較大約束，而垂直軸卻幾乎不受影響且維護簡單。
除了上述兩種場景以外，在國內一些產業園區和綜合能源示范項目中，垂直軸風機已經多點落地。這類項目所采用的風機單體功率較小，多在100W~50kW，不過產品已經成熟，對比一些手握專利但尚未出廠的“兆瓦級”垂直軸風機，更受業內人士認可。
山東某交能融合示范工程項目負責人裴昂（化名）告訴第一財經記者，自己負責的項目區內就架設了若干個千瓦級垂直軸風機，且運行良好。“我們當初選擇垂直軸，首先是因為它能起到一個美觀的作用，看著就賞心悅目。再一個是因為它不占地，豎著放不占水平空間。”
裴昂表示，由于風機功率較低，所發的電量幾乎僅能維持路燈照明，余電上網的比例微乎其微。“據我了解，這種小風機很難靠發電的收益回本。”
第一財經記者多方了解到，目前國內部分中大型風電企業已經著手預備3MW以內水平軸風機和垂直軸風機的研發工作。今天就斷言“微風發電”可行或者不可行，為時尚早。
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