中国风能资源利用现状与展望

中国风能资源利用现状与展望小组成员：许倩许霞芦怡婷金露一、风能资源的概念•风能（windenergy)是地球表面大量空气流动所产生的动能。•由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。•风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。为什么要利用风能？•风能是地球上重要的能源之一。据估计，到达地球的太阳能中只有大约2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。据世界气象组织估计，整个地球上可以利用的风能为2*107MW，为地球上可以利用的水能总量的10倍。风中含有的能量，比人类迄今为止所能控制的能量都要高出许多。•全世界每年燃烧煤炭得到的能量，还不及风力在一年内所提供给我们的能量的1%。全球风力发电已形成年产值超过50亿美元的产业。风力发电——这一风能利用形式近几十年来随着社会进步、经济迅猛发展已经变得越来越重要，受到世界各国的高度重视。•中国是一个发展中国家,经济、能源与环境的协调发展是实现中国现代化目标的重要前提。风能是一种清洁的可再生能源，风力发电是风能利用的主要形式,也是目前可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。•利用风能可以调整能源结构，减少温室气体排放，缓解环境污染。在风能资源好的地区，可以作为一种补充能源，缓解那里的能源急僻和电力短缺。另外，它也是解决边远地区独立供电的重要途径。此外风电产业和风电场建设还可以提供就业机会,带动当地经济发展。二、我国的风能资源概况•总量据报道，我国风能资源理论蕴藏量为32.26亿kw，加上近岸海域可利用风能资源共计约10亿kw，初步估算可开发的装机容量逾2.53亿kw，居世界首位。风能资源主要分布在“三北”（东北、华北北部、西北地区），东部沿海陆地、岛屿及近岸海域。另外，内陆还有局部风能丰富区。•中国风力资源十分丰富。根据国家气象局的资料，我国离地10米高的风能资源总储量约32.26亿千瓦，其中可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿kW，50米高度的风能资源比10米高度多1倍，约为5亿多kW。近海可开发和利用的风能储量有7.5亿kW。分布特点中国有效风力资源分布•我国风能资源丰富的地区主要分布在以下地区：•（1）三北（东北、华北、西北）地区丰富带，风能功率密度在200～300瓦/米2以上，有的可达500瓦/米2以上，如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等、可利用的小时数在5000小时以上，有的可达7000小时以上。这一风能丰富带的形成，主要是由于三北地区处于中高纬度的地理位置有关。•（2）东南沿海及附近岛屿包括山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省(市)沿海近10公里宽的地带，年风功率密度在200W/m2米以上。•（3）内陆个别地区由于湖泊和特殊地形的影响，形成一些风能丰富点，如鄱阳湖附近地区和湖北的九宫山和利川等地区。•（4）近海地区，我国东部沿海水深5米到20米的海域面积辽阔，按照与陆上风能资源同样的方法估测，10米高度可利用的风能资源约是陆上的3倍，即7亿多千瓦。•我国风力资源分布与电力需求存在不匹配的情况。东南沿海地区电力需求大，风电场接入方便，但沿海土地资源紧张，可用于建设风电场的面积有限。广大的三北地区风力资源丰富和可建设风电场的面积较大，但其电网建设相对薄弱，且电力需求相对较小，需要将电力输送到较远的电力负荷中心。海上风电资源丰富且距离电力负荷中心很近。随着海上风电场技术的发展成熟，经济上可行，发展前景势必良好。三、沿海（江苏）风能资源利用现状•我国沿海地区位于亚洲大陆东南，濒临太平洋西岸，季风强盛。季风是我国气候的基本特征，如冬季季风在华北长达6个月，东北长达7个月，东南季风则遍及我国的东部半璧江山。•目前我国已研制出100多种不同型式不同容量的风力发电机组，并初步形成了风力机电产业。近几年发展较为迅速，自2004年以来，每年新增装机容量增速均超过100%。2006年新增装机容量同比大幅增长166%，达到134万kw，装机容量同比大幅增长105%，达到267万kw，位居世界第十位，亚洲第三位，成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。江苏年平均风功率密度分布图•进入21世纪以来。江苏省逐步加大了风能资源的开发力度，对全省风能资源的储量、分布、开发前景进行了深入调研，科学规划了一批风力发电项目。•2006年，江苏如东15万千瓦风电场首批风电机组正式并网发电，这是江苏省内风电机组首次并网发电。此后，江苏省如东、响水、滨海、射阳等地陆续启动或获准建设风电项目，海风电场走廊成为江苏沿海近千公里海岸线上的一个新兴产业。•积极开发节能环保的新能源已成为大势所趋。2010年，中国启动海上风电的首轮特许招标，初步选定在江苏的沿海地区建设两个近海风电和两个滩涂风电项目。其中，近海风电规模定为30万千瓦，滩涂风电规模定为20万千瓦。江苏风电产业迎来历史性发展机遇。•江苏省沿海地区到2007年底累计装机台数达188台，位居全国第10位。根据江苏省“十一五”计划要求完成150万kW的装机规模，截至2008年10月底江苏省已实现装机达到121.5万kW，按目前进展情况，拟建项目将会提前和超额完成。江苏风能利用取得的成效•根据三批国家特许权项目，江苏省的风电场已建在建拟建项目的总装机容量达到1383MW，按单位千瓦9000元的工程造价计算，总投资额度达1245亿元。•风电场的建设不仅促进了国内风电设备的制造业，还带动了江苏省以南京高速齿轮箱为行业龙头的一批风电设备零部件配套企业。目前江苏省已初步形成了风电设备的整机和零部件制造的产业链，随着国产化率逐渐增加，将会进一步拉动相关制造业的快速发展，与此同时还增加了一定数量的就业岗位。•新疆风能资源总储量9.57亿kW,技术开发量为2.34亿kW。可见新疆的风能资源十分丰富,但由于地形复杂,风能资源分布极不均匀,风能资源储量和技术开发量分布不均匀。•9大风区中年平均风功率密度大于150W/m2的区域,其面积仅占全疆的7.58％,却集中了全疆31.2％以上的风能。根据《全国风能资源评价技术规定》,风能资源技术开发量为年平均风功率密度大于150W/m2的区域的风能资源储量值乘0.785,也就是说,只有年平均风功率密度大于150W/m2的区域才属于风能资源达到技术开发的区域面积。四、内陆（新疆）风能利用现状新疆各大风区技术开发量•新疆风能资源丰富区集中在9大风区,包括达坂城风区,阿拉山口风区、十三间房风区、吐鲁番小草湖风区、额尔齐斯河河谷风区、塔城老风口风区,三塘湖-淖毛湖风区、哈密东南部风区、罗布泊风区。这些风区的中心区年平均风功率密度在200W/m2以上,有效风速小时数在5500h以上。有效风速小时数指3～25m/s各级风速出现的小时数之和。它表征着风力发电机可能正常运行的时间。新疆9大风区包括了新疆年平均功率密度在150W/m2以上的所有区域。新疆各地风速分布状况•新疆的风能开发、建设始于80年代初期•当时引进了20kW、30kW、55kW和100kW风机各1台,1988年100kW风电并网试验运行。•1989年利用丹麦政府赠款引进了13台150kW风机,建立达坂城风电一场,总装机容量达到2050kW,单机容量和总容量在当时均居全国第一。•1992年到1995年,相继引进了300kW和500kW风机共33台,建成了国内第一座万kW级的达板城风力发电厂。•1997年利用两项丹麦政府贷款和国内“双加”风电项目,于当年完成了全部78台600kW风电机组的安装。达坂城风区因其开发较早,目前风区风电总装机容量已达12.55万kW,占到了新疆主电网总装机容量495.75万kW的2.53％。•达坂城风区面积1500公里，距乌鲁木齐市市区40公里，交通方便，地形平坦，地质条件优良，位于新疆电力负荷中心，是建设世界级大型风电场的理想风区。•从乌鲁木齐至哈密一线，分布有九大风区中的5个，预计可装机3460万千瓦，同时沿线太阳能资源也十分丰富，盛产石油与天然气的吐哈油田居其中央，是新疆未来最可宝贵的、具有战略意义的清洁能源富矿聚集带，集中开发或者东送出疆的前景都十分看好。额尔齐斯河谷风区不仅风能资源丰富，而且正在集中开发水力资源，构建风电—水电互补系统，实现多能互补、优化能源结构已具有现实可能。•阿拉山口的风能资源已经开始试验性开发。除九大风区外，还有不少地区适于安装户用小型风电机组。风电场布局风能资源区划有效风能密度分布五、我国风能资源利用瓶颈•中国气象局日前公布我国首次风能资源详查和评价取得的进展和阶段性成果：我国陆上离地面50米高度达到3级以上风能资源的潜在开发量约23.8亿千瓦；我国5—25米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度可装机容量约2亿千瓦。我国陆上风能资源主要集中在内蒙古的蒙东和蒙西、新疆哈密、甘肃酒泉、河北坝上、吉林西部和江苏近海等7个千万千瓦级风电基地。仅这些地区的陆上50米高度3级以上风能资源的潜在开发量就达18.5亿千瓦。•面对如此巨大的风能资源，面对我国严峻的节能减排形势，为什么我国80多家风电设备生产企业大部分产能闲置？为什么会出现严重产能过剩？具统计至2009年我国风电装机容量仅2500万千瓦，风电占全国的用电量还非常小，装机容量占可开发量就更少，为什么风电工程会沦落为“形象工程”？风电被称为“垃圾电源”？为什么风电的开发与需求产生如此大的反差？•我国陆地有多风地区，但都较偏远，目前我国大规模风电场的建设受到并网瓶颈的制约，风电机的推广又受到发电效率低，投资成本大，维护成本高的制约。我国风电产业面临严峻的发展难题。要破解难题就必须对造成难题的原因有一个清醒的认识，欧美的风电技术并不符合中国国情。•第一，国家能源政策的促进。•第二，气候变化的推动。•第三，风电技术相对成熟。六、我国风能资源利用展望自主创新•自主创新风电产业要全面健康可持续发展需要解决的问题很多,这里仅就依靠科技进步来推动风电产业的发展提出几点建议。•1、建立以企业为主体市场为导向产学研结合的技术创新体系•建立技术创新体系是建立创新型企业的基础，创新型企业必须有自主知识产权,有自主知识品牌和持续创新能力，除了主要依靠企业在市场竞争中自身努力外国家要给予重点扶持和引导。在建立创新体系中要特别注意加强产、学、研的联合,通过整合资源、联合创新、合理安排市场份额和知识产权使企业、科研机构和高等院校优势互补,共同发展。另外,学会、协会和商会也都可以充分发挥作用。•2、制定风能发展技术路线图•根据风能发展的趋势和本国的国情科学地制定发展风能的技术路线图是世界上风能发展先进国家的一个成功经验。风能发展技术路线图包含风能技术发展方向、技术发展目标技术发展途径以及相应的保障措施。另外针对风能技术进步和产业发展的豁要,在技术发展路线图中还应对风能的关键科学问题和关键技术问题进行剖析,为国家制定风能发展规划和项目提供科学依据。•3、建设公共技术服务平台•公共技术服务平台是能力建设的重要方面,包括技术标准技术信息,技术数据设备仪器计算软件,技术咨询技术培训等可以由企业、科研机构、高等院校包括国家重点实验室和国家工程技术研究中心在内联合起来,共同对资源进行整合、共享、完善和提高通过建立共享机制和管理程序逐步做到资源有效利用并在此基础上建立风能公共技术服务平台,成立国家级的风能研发中心检测中心认证中心信息中心和培训中心。•4、加快风能专业技术人才的培养•企业的竞争关键是人才的竞争企业没有一流的人才和优秀的团队就不可能有自主创新的能力。当前,我国在风能领域缺乏专业技术人才,特别是缺乏优秀的总体技术人才。目前,已有一些高等院校设皿风能专业或风能专业方向,开设风能课程培养本科生和研究生,这是良好的开端,除了学校培养人才外企业也应将人才培养放在战略地位建立激励机制和创造良好环境,在实践中建立起一支高素质的专业技术队伍。