风力发电在中国的发展前景

风力发电在中国的发展前景2013年1月目录我国风力资源储量与分布风力发电发展的现状与前景风力发电的基本原理与构造目前我国风力发电市场大型风力发电的优点与难点风力发电与变压器广东汕头南澳岛风力发电场我国风力资源储量与分布我国风能分区及占全国面积的百分数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累计小时数(h)50005000-40004000-20002000年6m/s累计小时数(h)22002200-15001500-350350占全国面积的百分数(%)8185024可以利用的面积在76%(实际可开发量为253GW)另外在海域上还有750GW的蕴藏量太阳辐射到地球表面的能量大约有2%转化为风能。我国风能潜力的估算如下：理论可开发总量：32.26亿千瓦实际可开发利用量按总量为10%估计风轮实际扫掠面积为计算气流正方形面积的0.785倍(0.52*3.1416=0.785m2)因此实际可开发量为:P=32.26*0.785/10=2.53亿kW=25万3千MW如果平均按每台1.5MW计算需要17万台设备(每年1000台要做170年)地区风能密度W/m2有效出现时间(%)≥3m/s的年时间(h)≥6m/s的年时间(h)结论东南沿海及岛屿≥30080-907000-80004000最大风能资源区内蒙、甘肃、新疆等200-3007050002000次大风能资源区东北三省东部≥2005000-70003000较大风能资源区青藏高原等150-2004000-50003000较大风能资源区云贵川、陕南、豫、湘、闽、琼及两广50203000较小风能资源区其他季节利用区风力发电发展的现状与前景我国风力发电发展的现状与前景我国风力发电发展的现状与前景到2007年底，中国风电装机将达到500万千瓦，提前3年完成原定2010年的目标。2007年11月，根据中国资源综合利用协会可再生能源专委会、国际环保组织绿色和平和全球风能理事会共同发布的《中国风电发展报告2007年》预测，中国风电装机容量到2020年底预期2000万千瓦，但是2007年6月7日国务院《可再生能源中长期发展规划》已调整到3000万千瓦，目前又调整到5000万千瓦，相当于届时中国发电装机容量的4%。如果政策稍加完善，风电装机容量到2020年底可以达到8000万千瓦，相当于届时发电装机容量的7%。全球风力发电发展的现状与前景截止2006年底，全球风力发电装机容量约为75000MW。已经占到全球发电总量的1%，相当于减少了1亿5千万吨CO2、SO2等废气的排放。全球风力发电发展的现状与前景年份2007200820092010装机容量90000109000132000160000全球风力发电展望（单位：MW）美国德国印度西班牙中国法国加拿大葡萄牙英国意大利其他德国西班牙美国印度丹麦中国意大利英国葡萄牙法国其他2006年以前10个国家风力发电的比例今后10个国家风力发电的比例小结风力发电是继IT等产业后又一个朝阳产业，发展和利用可再生资源已成为国际电力发展趋势。据报道，到2020年风力发电可提供世界电力需求的12%，由此可创造180万个就业机会，在全球可减少二氧化硫等有害气体100多亿吨的排放。我国地域辽阔，海岸线长（1.8万多千米）内陆有253GW海域有750GW的可利用的风力资源。我国年平均风速在6m/s以上的内地面积达1%，仅次于美国和俄罗斯居世界第三位。由于风力资源丰富及地方政府的支持，2004年仅辽宁省已建成11个风电场，装机容量居全国第一，其次有新疆、内蒙、广东等。风力发电的基本原理与构造小型风力发电设备发电机容量约在200-500W，整个设备由机头、充电器、数字逆变器组成。机头部分包括叶片、转体、尾翼和发电机。发电机为永磁异步发电机，输出为13-25V的交流电压经充电器整流，对电瓶充电，把电能储存起来。然后用有保护电路的逆变器变成220V的标准市电给用户供电。上述是先将风能变成电能再变成化学能，最后通过逆变器又变成电能，且为交-直-交变换系统。电瓶和逆变器的容量可以大于发电机的容量，如200W的发电机可以配置500-1000W的电瓶和逆变器。这种小型风力发电设备特别适用于不联网的单个用户，如海岛哨所、家庭和小区等用户。新型风力发电系统小型风力发电设备（低阻力立风发电机系统）风能利用率高（比传统的高10%）；可用常规的发电机，制造成本低（3000元/kW）；可100%国产化；并网难度低；在相同的情况下可增加30%的发电量。风力发电升压变压器网络变压器大型风力发电示意图（并入电网运行）风力发电的使用单个使用，不与任何其他用户发生关系；形成自身局部电网，在网域内使用；与大电网联网，按目前的技术，并入的风电容量不要超过电网总容量的1%。风力发电机舱构造关键部件:发电机变速系统控制系统偏航系统变频系统发电机偏航马达控制器变速箱桨叶目前我国风力发电市场几个典型市场内蒙古全区风能总储量为10.1亿千瓦，可开发有1亿多千瓦；风能丰富区和较丰富区面积大可占全区的80%；年平均有效风能密度为400-3600kWh/km2;年平均有效功率密度为100-400W/m2；年可利用小时为4000-7800小时；年平均风速稳定度为86-94%；从1989年起相继建成辉腾锡勒、商都、锡林等5个风力发电场，引进德国、丹麦等国的并网大型风电机组224台，目前风电装机总容量为97万千瓦；预计到2010年全区风电装机总容量为400万千瓦。新疆达坂城风力发电厂始建于1992年一期为1.07万kW。1995-1997年扩建到5.75万kW，有200多台风力发电设备，是我国及亚洲目前最大的风力发电厂。由丹麦、美国、荷兰援建。德国参与技术及资金的投入，国产化率为50%。几个典型市场新疆全区9个风区风能总储量为9.59亿千瓦，可开发有9127万千瓦，仅次于内蒙古；仅达坂城现在风电装机容量已达12.5万千瓦到2010年将发展到40万千瓦。几个典型市场北京官厅风力发电场最近投5.8亿元建成5万千瓦的风力机组33台，并网运行后可供1-2万户居民使用，每年发电1亿度的同时可减少9.5万吨CO2，节约标准煤3.37万吨；官厅明年再投5万千瓦，最后达30-40万千瓦；宁夏目前已有8万千瓦的风电机组，到2010年风电装机容量达50万千瓦，到2020年将有100-150万千瓦的风力发电容量。注：从官厅风电厂建设规模来看大约1万元/kW，变压器又能占到多少？500万？1000万？因此变压器完全有理由应该用最好的材料，最好的工艺来制造。大型风力发电的优点与难点风电设备尺寸示意图小型中型大型风力发电设备在安装大型风电设备---优点与难点优点对于开发商来说有更大的输出功率，每平方米有更高的输出能量；更短的投资回报期：较大设备每千瓦的投资较少，降低了成本；总发电设备数量减少，更能满足海上的要求；保持风电设备厂商的技术优势。难点要求变压器靠近发电设备，减少损耗(放在机舱和柱内)；设备的重量受到限制(需要高压发电机和紧凑型变压器)；增加设备安装和道路运输的难度；要求制造厂商有更高的技术水平。目前风力发电发展的困难与解决办法目前能源越来越紧和大气污染越来越严重的情况下大力发展可再生能源的应用也越来越受到世界各国的重视；虽然风电单位千瓦平均造价已从10000元降到8000元，但仍高于火电(4000元/kW)和水电（6500元/kW），因此造成风电的电价高（0.56元/kWh)，影响并网的积极性；大力推广风力发电必须要有政府的政策导向，我国发改委在2008年的8项经济工作中已明确要对可再生能源的利用给予政策支持；要大力发展国产化设备以降低成本。风力发电与变压器变压器安装的两种方案（1）置于塔外小于1MW的风电设备，塔内/机舱内部均没有安装空间问题需要额外的土建工作变压器设备不安全工程承包商与设备厂商的协调问题无法使用干式变压器在海上无法安装变压器安装的两种方案（2）置于塔内之一(下部)大于1MW的风电设备，塔内或机舱内部有安装空间;优势无变压器土建工程，安全减少损耗容易接线，设备模块可以成套化问题变压器的重量和尺寸受到限制变压器安装的两种方案（2）置于塔内之二(上部)便于接线、减少引线损耗、便于电器设备集成化、可以平衡机舱重心；要求变压器体积小、重量轻，可以用C级绝缘材料制造的H级或F级干变，也可以用高温油变；变压器不易保养维修，变压器（包括其他设备）必须高品质、高可靠性和低损耗。准备把变压器安装在塔内变压器安放在塔内在海上安装风电设备在海上将变压器安放在机舱里宽mm7701150840高mm220022002170长mm221020401990重量kg450055004600210021004000175001800016600dBA717178不同类型的风电用变压器比较20kV2000kVA硅油紧凑型变压器普通矿物油变压器环氧浇注空载损耗W负载损耗70℃W需要说明的在文件中大量引用了互联网上的资料和图片，其正确性有待于进一步落实，本文件的内容只是给需要初步了解风力发电情况的朋友给出一个抛砖引玉的介绍，不可以作为立项等的依据。更详尽的情况可参阅相关的书籍和文档资料。（陈季湳）