国内风电的发展现状和趋势

1国内风电的发展现状和趋势201010202143摘要风电古老而现代，但之所以到近代才得以发展，是因为这方面存在许多实际困难，主要表现在：（1）风本身随机性大且不稳定，对其资源的准确测量与评估存在误差（2）风速大小、风力强弱、风的方向都随时间在变化,设计制造在不同的风况下都能保持稳定运行的风电系统，并使其风电输出功率高且理想平滑十分困难（3）风是间歇式能源，有功功率与无功功率都将随风速的变化而变化，在与电网连接时需要考虑输出功率的波动对地区电网的影响。此外，在降低制造成本和运行维护费用的前提下如何提高系统运行的安全性与可靠性、如何延长风力发电机的寿命以及改善系统储能措施使其容量更大、体积更小、效率更高且寿命更长等问题上尚有待于得到更完善的解决。关键字：风力发电国际海上风能现状趋势Abstractwindpowerisancientandmodern,inthemoderntimeistodevelopment,becausetherearemanypracticaldifficulties,mainlyembodiedin:(1)winditselfrandomnessandnotstable,thereiserrorinitsresourcesaccuratemeasurementandassessment(2)Sizeofwindspeed,windstrength,thedirectionofthewind,allofthemChangeswiththetime,designandmanufactureunderdifferentwindconditionscankeepthestableoperationofwindpowersystem,andmakethemidealsmoothwindpoweroutputishighanddifficult(3)Thewindisintermittentenergysources,powerwillchangealongwiththechangeofwindspeed,needtoconsiderwhenconnectedtothepowergridoutputpowerfluctuation'sinfluenceontheregionalpowergrid.Inaddition,toreducethemanufacturingcostandoperationmaintenancecostunderthepremiseofhowtoimprovethesafetyandreliabilityofsystemoperation,howtoprolongthelifeofwindturbines,aswellasmeasurestoboosttheenergystoragesystemtomakeitscapacityisbigger,smallervolume,higherefficiencyandlongerlifeonsuchissuesisstillwaitingtogetmoreperfectsolution.Keywords:windpower,international,offshorewindpower,status,trends1前言2一．世界风电的发展：风力发电机，是1973年石油危机以后，欧美列国为了寻找新的能量来源而投入大量经费研制的，但是由于产品的可靠性、安全性一直没有得到验证，所以在全球市场上并没受到太大的关注。在20世纪90年代末的美国，出台了一系列的政策，才使起正真迅速发展起来。而我国在1995的“乘风计划”才确立国产大风机进程而到了21世纪出台了各项法规，确立风电为重点发展项目。二．风电技术发展：我国风电机制造起步晚，源于20世纪90年代，最初三台风机引自丹麦，为55KW，2002年引进600KW，型现已能批量制造750KW风机，05年与德国合作，制成1.2MW直驱式风电机组，07年制成2MW级机组，到2010年，我国风电总装机容量将达到5GW，将建设30个左右100MW等级的大型风电项目，形成3个1GW级的风电基地，建成1～2个100MW级的海上风电试点项目。到2020年，我国风电总装机容量将达到30GW，截至2002年底，全国累计生产离网型风力发电机组约25万台，其中出口约1500台，销售到美国、加拿大、瑞典、荷兰、俄罗斯、日本、韩国、蒙古、越南、印尼、尼日利亚等国。三．发展风电的政策1．完善风电产业政策体系2．培育完整的风电产业链体系3．构建风电产业技术创新体系4．制定风电产业技术发展路线图5．建立风电产业技术公共服务平台6．增进风电产业技术国际合作。我国机械设备制造业具备雄厚的基础，齿轮箱、发电机等是重要的出口产品，发展风电可建立新兴的制造产业，大型风电机组科技含量高，可促进专业部件生产企业技术升级。西部地区是我国陆地风能储量最大的地区，大规模开发风电可拉动西部地区经济发展。2世界风电的现状目前，中大型风力发电机组已在世界上40多个国家陆地和近海并网运行，风电增长率比其它电源增长率高的趋势仍然继续。如表1所示，截止2005年12月31日世界装机容量已达58,982MW，年装机容量为11,310MW，增长率为24%；风力发电量占全球电量的1%，部分国家及地区已达20%甚至更多。2005年世界风电累计装机容量最多的十个国家见表2，前十名合计51750.9MW，约占世界总装机容量的87.7%。2005年国际风电市场份额的分布多样化进程呈持续发展趋势：有11个国家的装机容量已高于1,000MW，其中7个欧洲国家（德国、西班牙、意大利、丹麦、英国、荷兰、葡萄牙），3个亚洲国家（印度、中国、日本），还有美国。亚洲正成为发展全球风电的新生力量，其增长率为48%。2010年北美的装机容量有显著下降，美国年度装机容量首度不及中国；多数西欧国家风能发展处于饱和阶段，但风能产业在东欧国家得到显著发展；非洲风能发展主要集中在北非。2009年风电设备制造企业排名前五的企业为丹麦VESTAS、美国GEWIND、中国华锐、德国ENERCON、中国金风，占据了国内外49.8%市场份额。丹麦VESTAS已在全球65个国家和地区安装了4万多台风机，截至2009年末，丹麦VESTAS全球总装机容量超过3.8万兆瓦。丹麦VESTAS的风机遍布中国13个省区，并依托天津生产基3地，携2兆瓦，3兆瓦风机进军中国海上风电市场。美国GEWIND是世界主要的风力发电机供应商之一，于2002年进入风电业务领域，截至2009年底，装机总量排名全球第四。美国GEWIND风电产品装机容量在1.5兆瓦到3.6兆瓦之间，都具有变速变桨距运行的特征，配置独特的电子控制装置，不仅能够用于陆上风电场，还能用于海上风电场。目前在中国的销售份额已达到20%。在全球排名前列的风机制造商中，德国的企业不容忽视，他们以其精良的制造技术在世界市场上占有一席之地，德国的ENERCON是目前德国最后的风机制造企业，市场主要在德国本土，占市场份额60%。至今未涉足海上风电市场。丹麦RASIO实验室主要致力于风能领域中的风力发电气象学，空气动力学模型，优化和降低成本，风力发电能源系统，新的概念，部件和材料及海上风力发电的研究与开发。当前国外风电市场上的主力机型是1.3MW,2009年全世界新装机组的单机平均功率为1.6兆瓦。2009年全世界兆瓦级的风电机组当年装机容量占到了总装机容量的91.4%，单机容量逐步增大已成为国际风电市场发展的必然趋势。随着海上风电的迅速发展，单机容量为3-6MW的风电机组已经开始进行商业化运行。美国7MW风电机组已经研制成功，正在研制10MW机组；英国10MW机组也正在进行设计，挪威正在研制14MW的机组，欧盟正在考虑研制20MW的风电机组，全球各主要风电机组制造厂家都在为未来更大规模的海上风电场建设做前期开发。3我国风电发展趋势一．发展风电的必要性风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。发展风电有利于调整能源结构。我国电源结构中75％是燃煤火电，排放污染严重。尤其在减少二氧化碳等温室气体排放，缓解全球气候变暖方面，风电是有效措施之一。火电厂虽然可安装脱硫脱氮等装置，但二氧化碳的排放却难以控制。因此开发风能资源可在减少石油、天然气进口方面发挥作用，对提高我国能源供应的多样性和安全性做出积极贡献。西部地区是我国陆地风能储量最大的地区，大规模开发风电可拉动西部地区经济发展。二．大规模发展风电的有利条件1风能资源(1)风能储量。我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。据离地10m高度资料进行估算，全国陆地风能资源总储量约3．27rw，可开发风能储量有253GW，按同样条件对沿海水深2～15m海域估算，海上风能储量有750GW，共计约1Tw。由于离地面50m高度的风，推算出技术可开发利用的风能储量为2TW，每年可提供的电量约4PW·h。(2)风能资源分布。风能资源丰富的地区主要分布在东南沿海和附近岛屿及北部地区。北部地区风能丰富带包括东北三省、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏和新疆等省区风电场地4形平坦，没有破坏性风速，是我国连成一片的最大风能资源区，有利于大规模的开发风电场。冬春季的冷空气、夏秋的台风都能影响沿海及其岛屿，东南沿海及其岛屿是我国风能最佳区域。沿海地区经济发达，沿海及其岛屿地区风能资源丰富，风电场接入系统方便，与水电具有较好的季节互补性。我国海上风能资源丰富，东部沿海水深2～15m的海域面积辽阔，按与陆上风能资源同样的方法估测，50m高度技术可开发的风能资源约1．5TW。风能资源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，将来必然成为重要的可持续能源。2电网条件东部沿海地区是电力负荷中心，有较强的高压输电网，风电在电网中的比例很小，不存在技术问题。内蒙古等西部地区随着经济发展，电网将不断延伸和增强，风电的开发将与地区电力规划相协调。风电设备600kW机组的关键部件都能在国内生产，价格比进口机组低，扭转了同容量进口机组价格居高不下的局面。2002年当年新增容量中，国内企业生产的机组已占到42％。3电力体制和政策环境电源和电网分开后有利于投资的多元化，除电力系统的龙源电力集团公司、华能新能源环保产业公司等外，国华集团、北京国投节能公司、民营企业华睿集团、上市公司深圳能源投资公司及香港中华电力和许多外国投资商都密切关注中国风电潜在市场，投入前期工作，选址测风。新组建的国家发展和改革委员会能源局抓紧2个特许权风电示范项目的招标进程，取得经验后将大力推广。三对我国风电发展的展望1今后风电发展思路(1)总结特许权风电场开发经验，在全国范围内开发几十个100～200MW规模的大型风电场；推行固定电价方式的激励政策，促进中小型风电场的发展，培育稳定的风电市场。(2)风电设备制造企业抓住新增市场机遇，扩大现有产品生产批量的同时，继续引进国外先进技术，实现产品更新换代，满足市场对兆瓦级机组的需求，在积累实际经验的基础上，提高自主开发能力降低机组生产成本。(3)风电的发展与当地经济承受能力和电网容量相适应。在经济发达能源短缺的沿海地区加速风电发展；在资源丰富的西部地区，随着电网容量增长大规模开发风电，在政策上要解决跨省区销售风电的问题，如配额制、绿色电力交易等。(4)规模开发与分散开发相结合。以规模化带动产业化，设想建立几个百万千瓦级超大型风电基地。因地制宜开发各地具有较好条件的中小型风电场。农村电网增强后可考虑单机分散并网，如丹麦、德国目前的方式，德国虽没有100MW规模的风电场，但风电装机已超过12GW。分布式电源也是未来电力结构发展的一种趋势。(5)海上风能资源比陆上大，不但风速高，且很少有静风期，能更有效地利用风电机组的发电容量。海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，风速随高度的变化小，不需很高的塔架，可降低风电机组成本。海上风的湍流强度低，又没有复杂地形对气流的影响，作用在风电机组上的疲劳载荷减少，可延长使用寿命。一般估计风速比平原