国内外风力发电的概况

1国内外风力发电的概况GeneralofWindPowerGenerationatHomeandabroad钟伟强/广东水利电力职业技术学院电力系摘要：介绍了风力发电的特点和技术，分析了国内外风力发电的现状和政策，提出了加快我国风电发展的建议。关键词：风力发电风能现状建议中图分类号：TK89文献标识码：B文章编号：1006-8155（2005）05-0044-03Abstract:Thepropertyandtechnologyofwindpowergenerationisintroduced,thecurrentsituationandpolicyofitathomeandabroadareanalyzed,andtheproposalisputforwardtodevelopdomesticwindpowergeneration.Keywords:WindpowergenerationWindenergyCurrentsituationProposal1风力发电的特点1.1风能特征风能是一种干净的可再生能源。太阳辐射对地球表面的不均匀性加热是风的主要成因。太阳辐射到地球表面，由于海洋、陆地、沙漠和森林等吸收热量不同，再加之季节变化和昼夜温差的影响，导致地表各处散热的情况也不同。散热多的地区，靠近地表的空气受热膨胀，压力减小，形成低气压区。空气从高气压区向低气压区流动就产生了风。地球自转、公转的影响和地形、地貌的差异，加剧了空气流量和流向的变化，造成风速和风向的变化。地球上大约有2%的太阳能被转化成风能。矿物燃料在利用过程中排放CO2、SO2、NO、CO等气体，造成了严重的环境污染，导致温室效应，产生酸雨等现象。目前，各国对环境保护、能源短缺等问题日益关注，均在努力发展风力发电，促进可持续发展，减少有害气体排放。风力发电既有效地利用了自然资源，又保护了自然环境，还解决了偏远地区人们的用电需求。1.2风能缺陷水的密度是空气的800多倍，故风的能量密度低，需要较大的风轮来获得能量，单机容量不大，较多的是中、小型机组。风的季节变化和日变化性大。风随高度的变化也很大，在一定高度范围内，风速随高度的增加而增加。风的这种变化性和随机性增加了风能利用的困难，因此在风力机系统中必须增加调速限速装置和储能设备。理论上，风轮只能将约60%的风能转换为机械能。现代风电机组风轮的效率可达40%。在风电机组输出达到额定功率之前，其功率与风速的立方成正比，即风速增加1倍，输出功率增加8倍，可见风力发电的效率与当地的风速关系极为密切。1.3风力发电主要的两类运行方式独立运行系统。在偏远地区，用小型风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。一般该系统功率较小，适用于边远地区农牧户的离网型小型风力发电。这种独立运行系统可以是几千瓦至几十千瓦容量，可解决一个村落的用电需求；也可以是几十到几百瓦的小型风力发电机组，可解决家庭用电。与电网并联的运行系统。在风力资源好的场地将多台并网型风力发电机按照地形和主风向排阵（风电场）向电网供电。联网风力发电是大规模利用风能的最终经济方式。2国外风力发电现况2.1风力发电技术和风能利用方式__________________收稿日期:2004-04-19广州市510635□综述21973年发生石油危机以后，西方发达国家为寻求替代石化燃料的能源，在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力和资金，充分综合利用空气动力学、新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，开创了风能利用的新时期。德国、美国、丹麦等国开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统，发展了变桨距控制及失速控制的风力机设计理论，采用了新型风力机叶片材料及叶片翼型，研制出了变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机，开发了由微机控制的单台和多台风力发电机组成的机群的自动控制技术，从而大大提高了风力发电的效率和可靠性。风电场是大规模利用风能的有效方式，20世纪80年代初在美国加利福尼亚州兴起。而海岸线附近的海域风能资源丰富，风力强，风速均匀，可大面积采获能量，适合大规模开发风电。然而在海上建造难度也大：巨大的基座必须固定入海底30m深度，才能使装置经受得住狂风恶浪的冲击；水下的驱动装置和电子部件必须得能防止高盐度海水的腐蚀；与陆地连接还得需要几公里长的海底电缆。2.2风电装机容量德国的风力发电装机容量已达610.7万kW，占德国发电装机容量的33%，居世界第1位。西班牙风电装机容量283.6万kW，居世界第2位。美国风力发电装机容量已达261万kW，居世界第3位。丹麦风电技术也很先进，装机容量234.1万kW。印度风电增长很快，到2000年累积装机容量已达到122万kW。日本的风电装机容量46万kW，运行较稳定的是海岸线或岛上的风力发电站，已达576台风电设备。2.3各国的风力发电政策目前风电机组成本仍比较高，但随着生产批量的增大和技术的进一步改进，成本将会继续下降(见表1)。许多国家建立了众多的中型和大型风力发电场，并形成了一整套有关风力发电场的规划方法、运行管理和维护方式、投融资方式、国家扶持的优惠政策及规范、法规等。表1世界风电装机容量（万kW）和发电成本（美分/kW·h）年份19831985198719891991199319951997199819992000容量1494144171216298478764101513931845成本15.310.97.26.66.15.65.35.15.04.94.8数据来源：丹麦BTM咨询公司欧洲发展风电的动力主要来自于改善环境的压力，将风电的发展作为减少二氧化碳等气体排放的措施。德国、丹麦、西班牙等国都制定了比较高的风电收购电价，保持了稳定高速的增长，1996年以后年增长率超过30%，使风电成为发展最快的清洁电能。丹麦风电技术的发展策略是政府不直接支持制造厂商，而是对购买风电机组的用户提供补贴。英国的《可再生能源责任法规》要求到2010年，每个电力供应商必须使可再生能源的电力供应量达到总电量的10%。美国政府为鼓励开发可再生能源，在20世纪80年代初出台了一系列优惠政策。联邦政府和加利福尼亚州政府对可再生能源的投资者分别减免了25%的税赋，规定有效期到1985年底，另外立法还规定电力公司必须得收购风电，并且价格应是长期稳定的。这些政策吸引了大量的资金采购风电机组，使刚刚建立起来的丹麦风电机组制造业获得了大批量生产和改进质量的机会。到1986年这3个风电场的总装机容量达到160万kW。2002年美国德州的风电容量为118万kW。德州政府规定，到2009年可再生能源的发电容量至少应达到200万kW，并拟订了110.4万kW的风电建设计划。印度是一个缺电的发展中国家，政府制定了许多鼓励风电的政策，如投资风电的企业，可将风电的电量储蓄，在电网拉闸限电时，使有储蓄的企业能够得到优先供电。澳大利亚的发电能源主要依靠煤炭。政府为改善电能结构，制定了一项强制性的可再生能源发电计划，太阳能——风力电站将成为可再生能源利用的重要组成部分。3我国风力发电的开发现况我国拥有丰富的风能资源，若采用10m高度的风速测算，陆地风能资源理论储量为32.26亿kW，可3开发的风能资源储量为2.53亿kW。我国近海风能资源约为陆地的3倍，由此可算出我国可开发的风能资源约为10亿kW。风能资源富集区主要在西北、华北北部、东北及东南沿海地区。20世纪70年代末80年代初，我国通过自主开发研制，额定容量低于10kW小型风力发电机实现了批量生产，在解决居住分散的农牧民和岛屿居民的用电方面有着重要意义。在国家有关部委的支持下，额定功率为200、250、300、600kW的风力发电机组已研制出来，并在全国11个省区建立了27个风电场，浙江、福建、广东沿海及新疆、内蒙古自治区都有较大功率的风力发电场。东部沿海有丰富的风能资源，距离电力负荷中心又近，海上风电场将成为新兴的能源基地。国家计委在20世纪90年代中期制定了“光明工程”和“乘风计划”,1997年当年装机超过10万kW，到2001年底总装机容量约40万kW。我国风电技术还处于发展初期，较欧美落后，关键原材料或零部件主要依靠进口。风电机组是风电场的核心设备，主要依靠进口机组，在风电场的建设投资中是主要部分，占总投资的60%～80%。为鼓励风电的开发，我国对300kW以上机组免征进口税。风电随着技术的发展和批量生产，成本会继续下降。4加快我国风电发展的建议4.1加快设备国产化过程我国风电发展还不成熟，风电项目的规模也比较小，在风电项目的投资构成中风机设备费之外的其它费用，如联网送电费、设计管理费和基础设施费等所占比例较大。风电发展的关键之一是实现设备国产化，降低我国风电场单位千瓦造价。4.2制订相应政策和法律在目前的技术水平下，风电还不具备与常规能源发电进行竞争的能力。风电的发展离不开强有力的激励政策，包括税收、信贷、补贴和价格等方面。使风电场的发展由示范阶段进入产业化发展阶段，投资来源从外国政府赠款和本国政府拨款转变为从银行贷款。这就需要制订一部与风电相关的可再生能源发电的法律，以加快我国风电的发展速度。4.3发展风能——太阳能、水能等互补发电系统风力发电和太阳能发电各自有着自身的优势，而且在电能供应方面有着较大的互补性。太阳能发电只能在白天有太阳时发电，风力发电只要有风均可发电。可同时使用风力发电机和太阳能系统、蓄电池、逆变器、控制器等组成的发电供电系统，此外还可组成风力——水力、风力——柴油等发电供电系统，提高系统运行的效率和可靠性。4.4发展风力发电——旅游观光科教模式在德国下萨克森州的辽阔草原上拔地而起的14台风力涡轮机的三翼风轮高速旋转，非常壮观。从阿尔卑斯山到北海海上的高空中，已有12800架风轮在旋转，构成了一道道亮丽景观，集旅游观光和科教于一体。我国的沿海一带风能资源丰富，人口众多，发展风力发电——旅游观光科教模式非常合适。参考文献[1]王承煦,张源.风力发电.中国电力出版社,2003.[2]尹炼,刘文洲.风力发电.中国电力出版社,2002(5).[3]国家发改委,国家科技部.光伏·风力及互补发电村落系统.中国电力出版社,2004.