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风能容量因数随着风能产业技术进步,正在快速提升,2000年时美国风力发电机平均容量因数(Capacity Factor)为30%,2014年已经提升到33%,而隶属于美国能源部的美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory,NERL)最新资料则以35%为目标,显示全美国可达35%容量因数的潜在风场高达总面积近6成,而风能容量因数最高更可达65%以上。
所谓容量因数,指发电机实际运转后的发电量,除以发电容量乘上运转时间计算出来的理论最大发电量,所除出来的比率,例如燃气发电厂因为应变能力佳,往往作为调控使用,尖峰时才开启,离峰时停机,由于没有一年到头一直启用,其容量因数大约不到50%。以风能而言,当风小于风机最适合的风速时,就无法达到最大发电能力,过去容量因数大约为3成上下。
早期风力发电机都以高风速风场为目标,只有在极少数特别适合发电的风速下,才能达到名目上的发电容量,因此容量系数偏低,近年来的趋势是越来越重视低风速风场的表现,针对低速风场的风机,只要一般风速就能达成目标,也因此,其容量因数也就相对提升。2000年时美国风机平均容量系数为30%,2014年已经提升到33%,随着风机越来越高大,技术越来越进步,也越来越针对低速风场研发,风能的容量因数进步的速度可望大为加速。
美国国家可再生能源实验室资料以容量因数35%为目标检视美国的风能潜力:若使用的是2008年技术、塔高80公尺的风机,在美国大陆相连的48州之中,有186.8万平方公里面积潜在风场可达成容量因数35%以上;若使用2014年技术、塔高110公尺的风机,则可达容量因数35%以上风场面积增加到408.1万平方公里;若使用近未来技术、塔高140公尺风机,则进一步增加到达550.9万平方公里,占总面积约近6成。
48州总体而言,若使用2008年技术、塔高80公尺的风机,最高容量因数大约为50%,而2014年技术、塔高110公尺风机,最高容量因数已提升到55%以上,近未来技术、塔高140公尺风机的最高容量因数更可望超过65%。
若各州检视,以风能资源相当良好的北达科达州来说,若使用2008年技术风机,容量因数最高仅能达到50%,但2014年技术下,几乎全数风场容量因数都能超过50%,分布于53%到60%之间,若以近未来技术,则全数风场容量因数都可超过60%,可见技术进步下,对容量因数提升的差异之显著。南达科他州、内布拉斯加州、堪萨斯州的情况也都相当类似。
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