新型能源一风力发电在国内外的发展状况

新型能源一风力发电在国内外的发展状况朱洪波,张俊杰“霍福鹏,广东省广电集团公司’广东省电力试验研究所,清华大学热能工程系:�前言近年来,人们已经逐渐认识到风力发电在减轻环境污染、调整电网中的能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用,无论从调整电网结构,还是从商业化方面都促使人们开始重视发展风力发电。统计数据表明,我国风力发电的装机容量从ΤΥΥ年底的:ς�ς万千瓦,已经迅速增长至ΤΥΥΤ年底的ς=�Ως万千瓦Ξ除台湾省Σ,两年内同比增长了:=�Κ=Ψ,已占全国总装机容量的:Λ:74的Υ�Κ:Ψ,电网发电份额上升了Υ�Υ:个百分点。风力发电作为当今世界新能源开发中技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的发电方式之一,越来越受到世界各国的重视并得到了广泛的开发和应用。本文将就风力发电技术在国内外的发展状况、风力发电技术、以及我国发展风力发电的存在的一些问题进行阐述。Τ�风力发电在国外的发展状况由于化学燃料的日益枯竭和人类对全球环境恶化的倍加关注,从上个世纪七十年代以来,各国政府和国际组织都相继投人大量的资金用于可再生能源的开发,寻求一条经济社会进步与资源环境和人口相协调的、可持续发展的道路。在众多的可再生能源中,风能以其巨大的优越性和发展潜力受到人们的青睐。风力发电具有建设周期短、装机规模灵活、不消耗燃料、运行不污染环境、不淹没土地等优点,被世界各国优先采用。随着风力发电在技术上日益成熟,已初步具有同燃油、燃煤、核能等发电技术相竞争的技术经济性〔∀」。风力机的单机容量越来越大,世界最大的“超级风力发电机”单机功率为Ζ�:[4,风车直径达到ΚΚΤ米∴目前国际商品化的大型风力机功率也已经达到两兆瓦以上,我国目前运行的最大风力机发电机为ς台.#16Ο公司生产的Κ�:[4风力发电机,位于辽宁营口仙人岛风力发电厂圈。随着制造和运行成本不断降低,大型风力发电机组单位电价已经接近传统火力发电水平∴商业化机组已有十余年良好运行的记录,运行的可靠性达到]ΩΨ以上〔’口。对风力机设备的配套技术也日益完善,风力发电机组全部实现集中和远程控制,商业性风力发电场已形成了相当的规模和经济效益。风力发电场逐渐从陆地转移到海上,其发展空间和前景更加广阔⊥ς一=〕。九十年代以来,世界风力发电容量以平均每年ΤΤΨ的速度增长,已成为世界能源中增长最快新型能源一风力发电在国内外的发展状况的一种。近五年,欧洲市场的年平均增长率为:ΛΨ。ΤΥΥΤ年全年,欧洲新增装机容量达到ΛΩΖ∀[4,见表∀。德国、西班牙和丹麦占其中的]ΥΨ,目前德国风电总装机容量已经达到ΚΤΥ;Ε[4,占其国家电力总需求的ς�ΖΨ∴丹麦风电总装机容量达到ΤΩΩΥ入ς._,占国内电力需求的ΤΥΨ石’Φ。当今世界风电发展较快的国家还有美国、荷兰等,这些国家也同时开发了大型的商业化风力发电机组。丹麦是世界上大型风力发电机产量最多的国家,出口量也居世界首位冈。:�风力发电场在我国的发展状况我国是世界上利用风能最早的国家之一,可开发利用的风能资源总量为Τ�Λ:亿⎯/,仅次于前苏联和美国,为世界第三位,具备大规模发展风电的资源条件。我国风能资源的分布如表Κ一Τ⊥]〕。在开发风力发电方面已经获得初步成功,目前已推广微型ΞΕ⎯/以下Σ、小型ΞΚ一ΚΥ⎯/Σ、中型ΞΚΥ一Ε;Υ⎯4Σ风力发电机ΚΛ万多台,ΤΥΥ⎯/、:ΥΥ⎯/、=ΥΥ⎯/大型并网型风力发电机研制和国产化也取得较大的进展。国家发展与改革委员会Ξ原国家计委Σ为了加快风电开发,特别制定了“乘风计划”、“光明工程”计划及ΤΥΚΥ年发展目标。进人“九五”以来,我国风电装机容量得到快速发展,其中主要是:Υ⎯/一=Υ;⎯4的大型风力机组⊥∀Υ一,‘〕。我国风电场的建设起步于Κ]Ω=年,十多年来发展迅速。从图∀中可以看出上世纪我国风电的巨大发展。本世纪初的两年,风力发电事业得到了更快发展。截至ΤΥΥΤ年底,全国Κ个省区先后建立了:Τ个风电场,共有大型风力发电机]ΚΥ台,总装机容量达到了ς=ΩςΤΥ⎯/,如表:所示。ΤΥΥ:年进入施工阶段和可行性研究阶段的分别达到]Κ�=入Ε4和ΤΤ:[4,我国风力发电事业将有一个更大的发展。辽宁、新疆、广东已经成为我国风力发电最多的三个省区,其他各个省区也根据当地的风资源大力发展风力发电事业‘’“了。作为一种有前途的新能源,风力发电行业必然带动风力机产业的迅速发展,据初步估计在本世纪的前五十年中,我国的风力机工业及其相关产业将有ΖΥΥ亿元的市场潜力,平均每年达到ΚςΥ亿元,可望成为我国ΤΚ世纪经济与社会效益都十分显著的新兴产业,’Κ。目前世界风力发电设备制造厂商纷纷进驻中国,利用中国大力发展风力发电的契机,占据中国风力发电市场,尤其是大功率风力发电机市场。表ΚΤΥΥΤ年欧盟主要国家风力机装机统计Ξ单位ϑ[4Σ国家ΥΤ年新增容量ΤΥΥΤ年末容量国家ΥΤ年新增容量ΤΥΥΤ年末容量德国:ΤςΖΚΤΥΥΚ法国ΛΤΚςΛ西班牙Κς]:ςΩ:Υ奥地利ςΛΚ:]丹麦ς]ΖΤΩΩΥ瑞典:Λ:ΤΩ荷兰ΤΚΖ=ΩΩ爱尔兰Κ:Κ:Ζ意大利ΚΥ:ΖΩΛ比利时∀Τςς英国ΩΖΛΛΤ希腊ςΤΖ=葡萄牙=:Κ]ς共计ΛΩΖΚΤ:ΥΛ=表Τ中国部分省Ξ区Σ风能储量Ξ单位二Ξ∴4Σ省Ξ区Σ实际可开发量省Ξ区Σ实际可开发量省Ξ区Σ实际可开发量内蒙古=Κ�ΖΖΛ辽宁=�ΥΛΩ黑龙江ΚΖ�ΤΤΩ吉林=�:ΖΛ甘肃ΚΚ�ς:Υ河北=�ΚΚ]山东:�]:=江苏Τ�:Ζ=新疆:ς�::Υ海南Υ�=ςΥ江西Τ�]Τ]浙江Κ�=:Λ福建Κ�:ΖΤ广东Κ�]ΛΥ�专论表:ΤΥΥΤ年我国风电厂装机容量排序.#�风电场台数装机ΞΡ4Σ∀新疆达坂城Τ号ΚςΖΖΛ:ΥΥΤ广东南澳Κ:ΥΛ==]Υ:内蒙古辉腾锡勒ΖΤςΤΖΥΥς辽宁仙人岛ςΖ:Κ==ΥΛ吉林通榆ς]:ΥΥ=Υ=辽宁东岗:ΩΤΤςΛΥΖ辽宁丹东ΤΩΤΚΥΥΥΩ内蒙古克什克腾ΤΩΤΥΚ=Υ]浙江括苍山::Κ]ΩΥΥΚΥ甘肃玉门Τ]Κ=ΤΥΥ∀∀浙江鹤顶山Τ:Κ:ΤΛΥ∀Τ广东惠来ΤΤΚ:ΤΥΥ∀:新疆达坂城∀号:ΤΚΤΚΥΥΚς广东汕尾∀Λ]]ΥΥ∀Λ河北张北Τς]ΩΛΥ∀=辽宁法库∀Τ]=ΥΥ∀Ζ海南东方∀]ΩΖΛΛ∀Ω辽宁横山ΤςΖςΥΥ∀]内蒙古朱日和:Τ=]ΥΥΤΥ福建平潭Κς=ΩΥΥΤ∀福建东山∀Υ=ΥΥΥΤΤ山东长岛]ΛςΥΥΤ:辽宁锦州Λ:ΖΛΥΤς内蒙古商都∀Τ:=ΥΥΤΛ河北承德=:=ΥΥΤ=辽宁小长山=:=ΥΥΤΖ辽宁璋子岛∀Τ:ΥΥΥΤΩ内蒙古锡林∀;Τ]ΩΥΤ]新疆阿拉山口ΤΚΤΥΥ:Υ新疆布尔津ΖΚΥΛΥ:∀浙江泅礁∀Υ:ΥΥ:Τ山东荣成:Κ=Λ全国Ξ除台湾省Σ总计]ΚΥς=ΩςΤΥ新竹Τ:ΛΥΥ云林ςΤς=Υ澎湖ςΤςΥΥ台湾省合计∀;ΩΛςΥ新型能源一风力发电在国内外的发展状况电总容量的ΚΚ�Λ=Ψ,运行中的大中型风力机多数依靠国外进口∋”α。因此在寻求国家政策支持的前提下,实现和进一步提高大型风力机国产化,将大大降低我国风力发电的成本,促进我国风力发电事业的发展,同时也为社会提供了一个新的经济增长点并提供大量就业机会。ς�目前国内风电生产技术的发展状况在政府政策及资金支持和生产厂家的不断努力下,目前,国产大中型风力机组的研制取得了长足的进展,ΤΥ⎯/、=ΥΥ⎯/风力机国产化工作取得很好效果,金风公司生产的风力发电机组的国产化率已经达到]=Ψ,商品化能力也得到了很大的提高〔‘,α,虽然在一些关键部件和技术上依然依靠进口,但由于价格低、售后维修方便等优势,已经初步在国内市场具有和国外大型风力发电设备生产厂商竞争的能力。虽然国产大型风力发电设备生产刚刚发展和起步,还无法占据国内市场的较大分额,但目前在我国新装机容量中已经占有较大比重,在ΤΥΥΤ年新增的风力机装机容量中,国产比例已经达到ςΤ�=Ψ,如表Κ一Λ所示〔’Τ〕。我国风力机制造业刚刚起步,从占领国内市场到走向国际市场还需要更多的努力,掌握更多的核心和关键技术。ςΥ:ΞΣΞΣΤΥΚΥ污芝β咽仲钾招Κ]]Υ∀]]∀∀]]Τ∀]]:∀]]ςχ]]Λ∀]]=∀]]Ζ∀]]Ω∀]]]ΤΥΥΥ年份__________图Κ我国大型风电机组ΤΥ世纪历年总装机容量图虽然我国风力发电事业得到飞速发展,但远不能满足我国经济发展和对清洁能源的需求。制约我国风力发电事业发展的影响因素比较多,如政策、经济、技术等各方面原因。风力发电最大的投资在于风力发电设备,目前国外的风力机厂商供给我国的风力机综合造价已经从每千瓦ΚΥΥ元以上下降到每千瓦]ΛΥ元Ξ=Υ⎯/风电机组Σ左右,国产机组Ξ=Υ⎯/风电机组Σ综合造价为每千瓦Ζ=ΛΥ元以下,并有进一步降低的空间。目前我国运行的风力机中各个厂商所占比例如表ς所示,国产风力机发电容量占全国风力发表ς目前我国风力机总装机各制造厂商市场份额排序.;�制造商容量Ξ⎯/Σ占总装机比例∀.07[5#&Κ=ΤΩ]Υ:ς�ΖΖΨΤ.;16ΟΖΚΤΛΥΚΛ�ΤΚΨ:_+∋)+=Ω]ΤΥΚς�ΖΚΨς金风Ξ中国ΣΤς=ΥΥΛ�ΤΛΨΛ[−ΕΣ0ΚΩςΩΥ:�]ΛΨ=.6/5&6ΚΖΛΥΥ:�ΖςΨΖ?#∀∀6Κ=ΛΥΥ:�ΛΤΨΩ西安维德Ξ中国ΣΚΖςΥΥ:�ΖΚΨ表ΛΤΥΥΤ年我国风力机新增装机各制造厂商市场份额排序.;�制造商容量Ξ⎯/Σ占新增容量比例∀.#16ΟΚΛΥΥΥΤΤ�ςΨΤ金风Κ:ΩΥΥΤΥ�=Ψ:西安维德ΚΥΩΥΥΚ=�ΚΨς.07[5#&ΚΥΛΥΥΚΛ�ΖΨΛ_出∋)+]]ΥΥΚς�ΩΨ�专论目前正在进行的兆瓦级风力机国产化工作已经进入国家“Ω=:”计划,=Υ⎯/以下的风力机国产化机组已经具有国内市场竞争力。我国风力发电事业的发展为我国风力设备设计和制造厂商提供了充分的发展空间,同时也对我国风力机设计和工业加工提出更高的要求仁’:〕。Λ�我国风电发展应注意的几个问题Λ�Κ电网条件风力发电作为电网中的新能源和洁净能源应该采取鼓励政策,但是由于风力发电存在着受自然条件颖响大,以及机组的调峰能力差等缺点,风力发电在电网的装机容量的份额不宜过大。一般来讲,当风电装机容量不超过当地电网总容量的ΚΥΨ时,风电不会影响电网的质量。由于风的随机性,风电不能调度,因而它也不可能替代常规装机容量以满足负荷要求。风电产生的电量可以替代煤电产生的电量,以便减少污染气体排放。一般风能丰富的风场距离现有电网较远,规划时应考虑接人系统的成本,与电网的发展相协调。风能资源Λ�Τ环境与选址Λ�Τ�Κ风力发电不排放任何污染物质,特别是在减排ΜΥΤ气体方面能起重要作用,应尽可能充分利用风能资源。风电场产生的噪音和景观问题在中国影响很小,因为风电机组离居民点都比较远。Λ�Τ�Τ海上风能资源丰富而且稳定,欧洲已经建成几个示范海上风电场,取得在海洋中建造风电机组基础和向陆地输电的经验,丹麦制定了建设ςΥ万⎯/海上风电场的规划,有Λ个装机容量为ΚΥ万⎯/到巧万⎯/的海上风电场项目开始实施。中国东部沿海岸上风能资源不够丰富,岸外风能潜力很大,应开始对资源储量进行勘测,初选近期有开发价值的场址,为在不久的将来发展海上示范项目做准备。Λ�Τ�:掌握风能资源情况对估算风电场发电量以及评估潜在的效益非常重要。对风电场而言,风电机组年利用小时数最低要求为ΤΥΥ小时,即单机容量为=Υ;⎯4的风电机组年发电量不能低于ΚΤΥΥ[4·≅才具有开发价值。当风电场风电机组平均年利用小时数达到ΤΛΥΥ小时,风电场具有良好的开发价值∴当风电机组平均年利用小时数超过:ΥΥΥ小时,为优秀风电场。Λ�:发电成本随着技术发展,风力发电的成本在逐步降低。在降低风电成本的方法主要包括ϑ优选场址、规模开发、风电场优化设计和通过设备招标选择机型外,另一个非常重要的方法是降低风电机组成本,因为它占风电场初始投资的比例非常大,约占=Υ一ΖΥΨ。尽量采用国内制造的部件,在达到与进口设备同等质量的条件下,争取成本下降巧Ψ,这将大大减小风电和常规煤电电价的差距。即使如此,目前国内风电的上网电价仍比煤电等高出Υ�:一Υ�ς元δ⎯/·≅。对一个装机容量为ΚΥΥ[4,年发电量为ΤΛΥΜ4·≅的风电场而言,当地电网消费者