中国风能利用现状分析

中国风能利用现状分析1、风力发电概况能源是现代社会和经济发展的基础。远期，能源工业面临矿物资源枯竭的问题；近期，能源工业面临全球环境污染的压力。自1973年发生石油危机以来，世界各国都在寻求替代化石燃料的能源，投入大量的经费进行研究开发。因此推动了太阳能、风能等可再生能源的发展，成为近期内最有大规模开发利用前景的可再生能源。20年来风力发电从试验研究迅速发展为一项成熟技术，发电成本从每千瓦时20美分降到5美分，接近常规能源发电，形成一个新兴的产业。我国从80年代初把风力发电作为农村电气化的措施，主要研究、开发和示范应用小型充电用风电机，供牧民和渔民一家一户使用。我国政府在1992年就环境和发展问题提出10条对策和措施，明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等新能源”。并陆续出台了“乘风计划”、“双加工程”等。丹麦是开发风电最早的国家，而且当前在风电机技术和生产方面仍处于领先地位，风电装机约占发电总装机容量的5%以上。2000年德国风电装机611.3万千瓦，连续几年居世界第一。表1为世界风电发展状况。表12006年世界新增风电装机国家排名单位：MW随着技术的进步、生产规模的扩大，风电的成本大大降低。目前在风能资源和建设较好的地区，风电电价基本为4美分/kWh。电价成本的降低增加了风电的竞争力，进一步加速了风电发展。风力发电的利用方式主要有两类，一类是独立运行（离网型）供电系统，即电网未通达的偏远地区，如高山、草原和海岛等，用小型风力发电机组为蓄电池充电，再通过逆变器转换成交流电向终端电器供电，单机容量一般在100W-10KW；或者采用中型风电机与柴油发电机或光伏太阳电池组成混合供电系统，目前系统的容量约10KW-200KW，解决小社区用电问题。（目前国家正在招标的“西部省份无电乡通电工程光伏电站建设项目”即“光伏工程”，部分电站就是采用风光互补）。另一类是作为常规电网的电源，并网运行，商业化的机组单机容量为150KW-1650KW，既可单独并网，也可以由多台，甚至成百上千台组成风力发电场（简称风电场，国外亦称风力田）。2、中国的风能资源及其分布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。　　根据下图中国风力资源分布状况图，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）地区包括东北三省、河北、内蒙古、甘肃、宁夏和新疆等省（自治区）近200公里宽的地带。风功率密度在200～300W/m2以上。　　（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。　　我国现有风电场场址的年平均风速均达到6米/秒以上。一般认为，可将风电场风况分为3类：年平均风速6米/秒以上时为较好；7米/秒以上为好；8米/秒以上为很好。可按风速频率曲线和机组功率曲线，估算国际标准大气状态下该机组的年发电量。我国相当于6米/秒以上的地区，在全国范围内仅仅限于较少数几个地带。就内陆而言，大约仅占全国总面积的1/100，主要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿，这些地区是我国最大的风能资源区以及风能资源丰富区，包括山东、辽东半岛、黄海之滨，南澳岛以西的南海沿海、海南岛和南海诸岛，内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北，新疆达坂城，阿拉山口，河西走廊，松花江下游，张家口北部等地区以及分布各地的高山山口和山顶。根据全国气象台部分风能资料的统计和计算，中国风能分区及占全国面积的百分比见表2。表2、中国风能分区及占全国面积的百分比指标丰富区较丰富区可利用区贫乏区年有效风能密度（W/m2）200200-150150-5050年≥3m/s累50005000-40004000-2000计小时数（h）2000年≥6m/s累计小时数（h）22002200-15001500-350350占全国面积的百分比（％）8185024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。3、中国风电发展情况1、发展特点（一）风电装机持续增长2008年，我国超过印度成为世界第四个装机超过1000万千瓦的风电大国，新增装机占全球新增装机的23%，位列第二。（二）兆瓦级风电机组已经成为主流（三）自主研发能力不断提高2007自主研发机型：4技术许可证：16联合设计：82008自主研发机型：20技术许可证：12联合设计：10因此呈现出自主研发比例大幅度提高，自主研发大容量机型，自主设计能力提高的特点。（四）关键零部件配套能力大大加强在叶片、齿轮箱、发电机等机组的关键零部件生产方面，我国已基本具备了配套能力；在齿轮箱轴承、变流器等领域的瓶颈虽然还没有彻底解决，但已有国产产品面世，并开始有小批量生产，预计瓶颈将很快将得到缓解。2、设备类型及使用现状（一）小型风力机组我国从80年代初把风力发电作为农村电气化的措施，主要研制、开发和示范应用小型充电用风电机，供农牧民和渔民一家一户使用。经过二十年的发展，1KW以下的机组技术已经成熟，大量推广，形成了年产万台的能力，现在每年销售6000至8000台，而且有上百台出口国外。国内拥有量约16万台，居世界第一。在电网不能通达的偏远地区，约60万居民利用风能实现电气化，电灯和电视进入农家牧户，生活质量明显提高。但我国是一个发展中国家，一些边远地区的农牧民还未用上电。实践表明：在一个较长的时期，小型风力发电机组在解决有风无电地区农牧民生活用电仍然是一条重要的途径。就是在有风有电地区，从长远考虑，发展小型风力机组对改善能源结构，保护生态平衡和充分利用资源等方面亦有积极的意义。国家计委提出的“光明工程”就为我国小型风力发电机组的发展创造了条件。因此继续发展小型发电机组仍有很大的潜力。（二）大型发电机组2001年底，全国建成28座风电场，共装机814台，总容量为401095千瓦。在这些风电场中的风力发电机组约95%以上是利用货款从国外引进的，设备价格高，风电场每千瓦造价约8000－9000元，其中机组占投资的75％-80％。目前国内大中型水电站每千瓦造价为7000－8000元，火电站加上脱硫环保设施，每千瓦造价也要超过7000元。1996年，国家计委制定了“乘风计划”，从我国国情出发，采取技贸结合的形式，与国外组建合资生产企业。在建设风电场的同时，引进技术，通过消化吸收，自行开发研制大型风力发电机组。这是加速大型风力发电机组国产化的一条重要举措。组件的国产化问题一直是国内产业界人士奋斗的目标。目前国内比较有规模的风机制造企业有：新疆金风科技股份有限公司（新疆风能公司）、洛拖美德（洛阳）风电设备有限公司、西安维德公司（西安航空发动机集团公司与德国NORDEXBALCKE-DURR公司建立了风力发电机组的合资公司）等。2007-2010年我国风能利用设备销售情况柱状图单位：千元2、现阶段面临的问题（1）电网已经成为影响风电发展的瓶颈已实现电网接入的风电场，被限制发电的情况时有发生，部分风电场损失电量高达30%。业内专家预计，2009年将有10%的风能发电量白白损失。且刚完成吊装的风电场常因电网接入无法实现而被迫延期并网。（2）自主创新能力较弱目前，国内我国风电设备关键和核心技术仍主要依托于外方，并且缺乏符合我国风况和环境条件的标准。现有国际标准，大多是按欧洲的环境和风况条件制定的，不能完全符合中国的风况和环境条件。（3）产业化体系仍较薄弱，配套有待加强风电机组整机企业虽多，但是实现批量生产的并不多，产业化体系仍较薄弱。关键零部件的供应紧张局面仅仅是有所缓解，配套仍有待加强。四、中国风力发电目标中国风力发电的明确目标是，风力发电作为发电电源多元化的一部分将在中国的电源构成中占有一席之地。“十一五”和2020年风电规划：　　我国电源结构70%是燃煤火电，而且负荷增长迅速，环境影响特别是减排二氧化碳的压力越来越大，风能是清洁的可再生能源，我国资源丰富，能够大规模开发，风电成本逐年下降，前景广阔。　　目前国家规划的主要项目有广东省沿海和近海示范项目31万千瓦；福建省沿海及岛屿22万千瓦；上海市12万千瓦；江苏省45万千瓦；山东省21万千瓦；吉林省33万千瓦；内蒙古50万千瓦；河北省32万千瓦；甘肃省26万千瓦；宁夏19万千瓦；新疆22万千瓦等。目前各省的地方政府和开发商均要求增加本省的风电规划容量。　　2020年规划目标是2000～3000万千瓦，风电在电源结构中将有一定的比例，届时约占全国总发电装机10亿千瓦容量的2～3%，总电量的1～1.5%。　　2020年以后随着化石燃料资源减少，成本增加，风电则具备市场竞争能力，会发展得更快。2030年以后水能资源大部分也将开发完，近海风电市场进入大规模开发时期。参考书目：《2011中国新能源与可再生能源年鉴》《2011-2012年中国风能利用设备行业现状分析与前景预测报告》——中国市场调查研究中心