风力发电的发展现状

风力发电的发展国内外现状随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展，加之人们对环境保护的要求，人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。风能是当前最有发展前景的一种新型能源，它是取之不尽用之不竭的能源，还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。风能的利用，从风车到风力发电，证明了文明和科学进步。绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力12》报告，报告中指出到2020年，世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%，我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出，中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。风力发电与火力发电和水力发电比较，具有单机容量小、可分散建设等优点。随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大，风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。1我国风力发电的发展现状我国是世界上风力资源占有率最高的国家，也是世界上最早利用风能的国家之一，据资料统计，我国10m高度层风能资源总量为3226GW，其中陆上可开采风能总量为253GW，加上海上风力资源，我国可利用风力资源近1000GW。如果风力资源开发率达到60%，仅风能发电一项就可支撑我国目前的全部电力需求。我国利用风力发电起步较晚，和世界上风能发电发达国家如德国、美国、西班牙等国相比还有很大差距，风力发电是20世纪80年代才迅速发展起来的，发展初期研制的风机主要为1kW、10kW、55kW、220kW等多种小型风电机组，后期开始研制开发可充电型风电机组，并在海岛和风场广泛推广应用，目前有的风机已远销海外。至今，我国已经在河北张家口、内蒙古、山东荣城、辽宁营口、黑龙江富锦、新疆达坂城、广东南澳和海南等地建成了多个大型风力发电场，并且计划在江苏南通、灌云及盐城等地兴建GW级风电场。截止2007年底，我国风机装机容量已达到6.05GW，年发电量占全国发电量的0.8%左右，比2000年风电发电量增加了近10倍，我国的风力发电量已跃居世界第5位。1.1小型风电机组的发展目前，我国小型风力发电机组技术已相当成熟，建设速度也较快，特别是5kW以下风力发电机组的制造技术成熟，已大量使用，并达到批量生产的要求。100、200、300、500W及1kW、2kW、5kW的小型风力发电机，年生产能力可达到5万台以上。1.2大型风电机组的发展我国大型风电机组的开发研制工作也正在加快。我国大型风电机组基本上依赖进口，通过多年来的开发研制，如今，大型风电机组的主要部件已基本实现国产化，其成本比进口机组低20%～30%，国产化是我国大型风电机组发展的必然趋势。我国的大型风电机组从建设之初的山东荣成第一个风力发电场开始，到后来的广东南澳4台250kW机组、辽宁营口安装660kW风电机组、黑龙江富锦单机960kW机组，再到即将在山西、山东、江苏等地安装的大型机组，我国已建成一大批大型风力发电场，使我国风力发电迈上了一个新台阶。我国风能资源虽然蕴藏丰富，但由于经济实力和技术力量还远不及发达国家，故我国的风力发电普及率还很低。在我国，还有一些无电村，其中部分地区风能资源丰富，应开发利用风力发电。2国外风力发电的发展状况风能的开发利用在国外发达国家已相当普及，尤其在德国、荷兰、西班牙、丹麦等西欧国家，风力发电在电网中占相当比重。20世纪70年代发生了世界性的能源危机，欧美国家政府加大补贴投入，鼓励开展风力发电事业。1973年联邦德国风能资源投入30万美元，到1980年投资就增至6800万美元；美国20世纪80年代初期安装了1700多台风电机组，总装机容量达到3MW；1979年丹麦能源部决定给风轮机设备厂投入补贴，政府拨款建立小型风轮机试验中心，承担发风轮机许可证任务。到20世纪80年代末，全球共有大型风轮机近2万台，总装机容量2GW。国际市场风力发电成本不断降低，有些条件较好的风力发电场，机组发电成本仅为8美分/kWh，风场运行维修费为1.5美分/kWh。从当前世界风力发电情况来看，无论从风机容量投资、年发电量、运行费用及运行稳定性等指标衡量，200～500kW的中型风电机组都具有较大竞争力。据统计，截止2007年底，世界风力发电装机容量为94112MW，其中德国装机容量22247MW，牢牢的占据了其在风力发电领域世界领先地位，美国风机容量16818MW，居世界第二位，我国风力发电装机容量为6050MW，居世界第五位。资料显示，目前全球有20个大风力发电场，其中有13个位于欧洲，其中德国、西班牙成为欧洲最大的风力发电国。截至2007年末，风力发电在整个电力行业中的比例突破0.5%，在欧洲一些风电发达国家，其比例更是接近10%。现在排在世界风力发电市场前几位，领先的是德国、美国、西班牙、丹麦、荷兰等，亚太地区新兴市场是日本和澳大利亚。3我国风力资源及风电发展前景从自然环境来看，我国居于非常有利的优势地位。我国地域广阔，海岸线长、风力资源十分丰富。据统计，全国平均风能密度大约为100W/m2，风能总量为3226GW，其中可供开发利用的陆上风能总量大约为253GW。在我国东南沿海及附近岛屿、内蒙和河西走廊，以及我国东北、西北、华北、海南及西青藏高原等部分地区，每年的年平均风速在3m/s以上时间近4000h，一些地区的年平均风速在6～7m/s以上，对于风力发电来说，具有很大的开发价值和广阔的利用空间。按“十一五”发展规划，至2010年我国风电装机总量将突破10GW。3.1风力资源的分布按风能资源密度、有效风力、风速、风能资源的分布特点来看，我国可分为6个地区：东南沿海及其海岛为我国最大风力资源区，有效风能密度≥200～300W/m2以上，风速≥3m/s，全年出现时间为7000～8000h，风速≥6m/s的时间也在4000h左右；内蒙及甘肃河西走廊为第二大区，风能密度≥200～300W/m2以上，风速≥3m/s，全年出现时间为5000h，风速≥6m/s的时间也在2000h左右；从北向南逐渐递减；第三区为黑龙江、吉林东部及辽东半岛沿海区域，风能密度在200W/m2以上，风速≥3m/s，时间为5000～7000h，风速≥6m/s的时间也在3000h左右；第四区为青藏高原北部，风能密度在150～200W/m2，风速≥3m/s，时间为4000～5000h，风速≥6m/s的时间也在3000h左右；第五区是云南、贵州、四川、甘肃及陕西秦岭以南、河南、湖南西部和福建、广东、广西部分地区及塔里木盆地，是我国风能最小区，其有效风能密度在50W/m2以下，风速≥3m/s，时间在2000h以下，风速≥6m/s的时间在1500h以下，可有效利用风能仅为20%左右；除上述区域以外的广大地区被视为第6区，为风能季节利用区，风能密度在50～150W/m2之间，风速≥3m/s的时间为2000～4000h左右，风速≥6m/s的时间在1000h以下，其可利用风力为30%～40%左右。3.2风力发电机组的种类风力发电机组由两部分组成，一为发电提供原动力的风力机，即风轮机，另一是将其转换为电能的发电机。3.2.1风力机种类风力发电中所采用的风力机一般可分为常规型和新颖型两类。其中常规型即传统的螺旋桨式风力机，按其运动形式不同可分为振动式、平动式、固定式和旋转式4种。按样式不同又可分为螺旋桨式、荷兰式、多翼式、涡轮式、多风轮式和帆翼式等6种。新颖型是对常规型的革新，一般可分为竖轴风力机和增力水平轴风力机2种。其中竖轴风力机又可分为竖轴∮式风力机、旋转翼板风力机、环量控制型风力机和S型风力机4种。增力水平轴风力机可分为动力导流风力机和旋风型风力机2种。3.2.2发电机种类用于风力发电的发电机，一般可分为直流发电机和交流发电机两类。其中，交流发电机又可分为同步交流发电机和异步交流发电机2种。如果把风力机和发电机作为一个整体系统来考虑，可以把风力发电机组分为恒速恒频、近恒速恒频、变速变频和变速恒频4种系统。4利用风能发电的优越性利用风能资源发电，具有良好的发展前景和其它能源无可比拟的优越性。大体可归纳为以下几点。风力发电是一种干净无污染的可再生自然资源，取之不尽，用之不竭，没有常规能源（煤电、油电、核电）会造成环境污染的问题。风电技术日趋成熟，产品质量可靠，能源可用率达95%以上。风力发电的经济性日益提高，发电成本较低，低于油电和核电，如果计及煤电的环境保护及交通运输等投资，风电成本也低于煤电。风力发电场建设工期短，单台机组安装方便。投资规模灵活，易操作。5当前我国风电发展亟待解决的问题当前，我国的风力发电仍然面临许多难题，主要是工程造价高和上网电价高。目前，我国风电处于发展阶段，国家提供的支持政策还不甚完善，国家政策、经济因素等各方面的限制使风力发电还难以进入商业化、产业化发展轨道，要加快风电发展，国家不仅要出台保护政策，还要鼓励竞争，在产业化发展过程中也要给予大力支持。目前，我国已着手进行推动风力发电的商业化操作。针对风力发电具有一次性投资较高、年运行小时数低、投产初期还本付息压力大等特点，所以上网销售等诸多环节需要国家出台支持、优惠及奖励政策，以鼓励风力发电发展。一方面要发挥地方政府的积极性，制定地方优惠政策，对风力发电给予适当补贴，鼓励利用风力资源。另一方面，国家还应加大科技投入，进行技术创新和科研开发，使产品及时更新换代，促进风力发电的推广。