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[摘 要]本文通过阐述日益增长的能源需求和严重依赖化石燃料所造成的环境污染问题,特别是目前严峻的气候态势,概况了风力发电行业在世界以及我国范围内的发展状况。总结了世界以及我国风力发电行业的资源分布、发展情况、以及技术发展趋势,使得我们更清楚的了解世界风力发电的发展趋势与技术重点,同时对我国技术的发展薄弱环节进行剖析,以利于我国风电行业的进一步发展和创新。
[关键词]风力 风力发电 风能 发展概况 资源
中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)17-536-01
1. 全球发展概况
1.1 资源分布
风能的有效利用取决于风力机轮中心高处最小年平均风速。这一界限一般取5m/s左右;根据实际利用情况,这一界线值可能高一些或低一些。由于风力机制造成本的降低以及常规能源价格的提高,根据相关资料统计,每年来自外层空间的辐射能为1.5*1018kw·h;这一能量是1973年全世界电厂1*1010kw·h功率的约400倍[1]。风能的年平均风速不是每年相同,但偏差不大。通过对不同气象站的数据计算得出,在相当长的时间里,年平均风速的最大偏差小风车为1m/s,大风车为1.3m/s,其中50%气象站的误差在0.2m/s以下。
1.2 发展阶段
德国和丹麦是最早发展风力发电行业的国家。随着各国将风力发电设备制造业作为重点扶持的新兴行业,全球风力发电行业迅速发展。主要分布为四个发展阶段:一是起步阶段;因轨迹能源危机,当时各国对风能的开发非常重视,所以这一阶段国际风力发电技术数目增长迅速。丹麦维斯塔斯、德国爱纳康公司等国际风力发电领域的重要竞争者在这一阶段开始成长[2]。二是稳步发展阶段;因国际油价稳定,加之风力发电行业的集中性、垄断性初露端倪,风力发电技术的发展缓慢。三是波动发展阶段;这一阶段风力发电行业的垄断性加剧,从原材料、工艺技术到市场几乎被少数几个世界顶级公司所垄断,所以风力发电专业技术很长一段时间都趋于平缓。四是高速发展阶段;自2002年以来,风力发电技术的发展速度以创历史新高。每年的新增装机容量都突破10000MW,近几年来全球新增风力发电装机主要集中在美国、中国、西班牙、印度和德国等国[3- 5]。
1.3 技术发展现状及趋势
大型风力发电机组有两种发展模式。陆地风力发电,其风向是低风速发电技术,主要机型是2- 5MW的大型风力发电机组,这种模式的关键是向电网输电。近海风力发电,主要用于比较浅的近海海域,安装5MW以上的大型风力发电机[6]。目前,风力发电技术已经发展得较为成熟主要表现在一下几个方面:风力发电机组单机容量持续增大;变桨距功率可调节型机组发展迅速。变速恒频技术得到快速推广。无齿轮风力发电机组的市场份额迅速扩大。全功率变流技术兴起。
2.我国发展概况
2.1 资源分布
我国北部地区风能最为丰富,由于我国北部地区处于中高唯独的地理位置,因此,包括东北、华北和西北在内的北部区域是我国风能资源最为丰富的区域[7]。沿海极其岛屿地区风能较为丰富,我国的海岸线约为1800km,岛屿6000多个,这些区域具有较为丰富的风能资源,年有效功率密度在500W/m2以上,尤其是东南沿海,由海岸向内陆丘陵绵延,风能丰富地区仅在距离海岸50Km之内。内陆具备也有较为丰富的风能资源,由于湖泊和特殊地形的影响,比如说潘阳湖附件、青藏高原等地区,也有可利用的风能资源。
2.2 发展阶段
我国风力发电产业发展迅速,具体来说,我国的风力发电始于20世纪50年代后期,在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场,但其后就处于停滞状态。到了20世纪70年代中期以后,在世界能源危机的影响下,特别是在农村、牧区、海岛等地方对电力迫切需求的推动下,我国的一些地区和部门对风力发电的研究、试点和推广应用又给予了重视与支持,但在这一阶段,其风电设备都是独立运行的。中国大型并网风力发电场经历了三个发展阶段,第一个阶段是初期师范阶段,是利用贷款建设小型示范风力发电场,政府给予风力发电技术的扶持政策;二是行业化阶段,1994年中国原电力部规定电网管理部门应允许风力发电场就近上网,费用由全网共同负担,电力公司统一收购处理;三是规模化、国产化阶段,国家发展改革委员会于2003年组织了全能风能资源评价和风力发电场选址工作,这一举措有效地避免了盲目开发风力发电,为国内风力发电行业的有序发展提供了有力的指导[8- 9]。
2.3 技术发展现状及趋势
我国风力发电市场已经进入高成长期,很多企业纷纷进入该领域。目前我国已经有50多家风力发电设备生产厂商,加上正在上马和准备上马风力发电设备的企业约有80家[10]。实现风力发电装备国产化的目的是提高我国风力发电装备的制造能力和技术水平,降低风力发电成本。近年来,世界风力发电发展技术日益成熟,单机容量不断扩大,兆瓦级以上机组渐成为主力机型。与国外先进技术水平相比,目前我国风力发电机组制造技术还有明显的差距,主要表现在:单机容量小;大功率风力发电机组制造技术水平还很低;建设、检测认证体系等方面还有较大差距。归纳起来,造成我国在风力发电技术上的差距的原因有以下发面:国产风力发电机组技术起步较晚,自主创新能力薄弱;尚未形成完整的风力发电行业链;且缺乏持续稳定的市场需求。
2.4 我国风力发电存在的问题
我国对风能资源勘察不够全面,一般以风资源丰富区和较丰富区为选址对象,具体风电场内风机的选址还应根据测出的数据在风电场内不同位置的这些数据存在较大差异。另外风电设备和制造技術落后,我国风电建设远远落后于世界发展,其主要原因是,没有加大力度依靠国内雄厚的机电制造业基础,吸收引进国外先进技术对风电成套设备进行自主开发。风电成本高,风力发电的成本主要是固定资产投资成本,约占总投资的85%以上。国内已经建成的微不足道的风电容量几乎全部为进口的成套设备,导致风电场投资高、电价高,与火电、水电比,缺乏市场竞争能力。以上这些问题不仅需要有关部门筹集资金用于加大风力资源勘测工作的投入,另外也要加强风力发电技术的自主开发和创新,认真调查确定可降低风力发电成本的研讨方案。
3. 小结
中国的风电发展迄今已经有30多年,取得了显著进步。但由于基础薄弱,风电发展的过程中面临的技术落后、政策扶持不够及上网电价高等诸多困难。随着政府和民众对风电的逐步认识、《可再生能源法》正式实施和《可再生能源发展“十一五”规划》的出台,以及风电设备的设计、制造技术方面不断提高,风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整做出巨大的贡献。风电产业和相关的科研机构应该抓住这一契机,为风电的全面发展作一个系统可行的规划,逐步解决风电发展中的困难,完善风电机制,在提高风电战略地位的同时,早日使风电普及惠民。
参考文献:
[1] 常青,叶云龙,于江利. 河北省风力发电的现状及前景[J]. 河北建筑工程学院学报. 2008(01)
[2] 施鹏飞. 风力发电的进展和趋势[J]. 中国电力. 2002(09)
[3] 金建范. 关于湖北省风力发电开发的探讨[J]. 湖北电力. 2000(02)
[4] 刘朋光,崔健生. 我国风力发电的现状和前景[J]. 林业科技情报. 2008(03)
[5] 蔡兆文,尹炼. 21世纪中国风力发电展望[J]. 太阳能. 2000(03)
[6] 王晓蓉,王伟胜,戴慧珠. 我国风力发电现状和展望[J]. 中国电力. 2004(01)
[7] 倪受元. 风力发电讲座 第六讲 风力发电的现状和展望[J]. 太阳能. 2001(03)
[8] 吴广龙. 浅谈风力发电的技术现状与发展趋势[J]. 装备制造. 2010(01)
[9] 周燕莉. 风力发电的现状与发展趋势[J]. 甘肃科技. 2008(03)
[10] 余宗焕. 我国风力发电现状与趋势[J]. 农村电气化. 1999(01)
[关键词]风力 风力发电 风能 发展概况 资源
中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)17-536-01
1. 全球发展概况
1.1 资源分布
风能的有效利用取决于风力机轮中心高处最小年平均风速。这一界限一般取5m/s左右;根据实际利用情况,这一界线值可能高一些或低一些。由于风力机制造成本的降低以及常规能源价格的提高,根据相关资料统计,每年来自外层空间的辐射能为1.5*1018kw·h;这一能量是1973年全世界电厂1*1010kw·h功率的约400倍[1]。风能的年平均风速不是每年相同,但偏差不大。通过对不同气象站的数据计算得出,在相当长的时间里,年平均风速的最大偏差小风车为1m/s,大风车为1.3m/s,其中50%气象站的误差在0.2m/s以下。
1.2 发展阶段
德国和丹麦是最早发展风力发电行业的国家。随着各国将风力发电设备制造业作为重点扶持的新兴行业,全球风力发电行业迅速发展。主要分布为四个发展阶段:一是起步阶段;因轨迹能源危机,当时各国对风能的开发非常重视,所以这一阶段国际风力发电技术数目增长迅速。丹麦维斯塔斯、德国爱纳康公司等国际风力发电领域的重要竞争者在这一阶段开始成长[2]。二是稳步发展阶段;因国际油价稳定,加之风力发电行业的集中性、垄断性初露端倪,风力发电技术的发展缓慢。三是波动发展阶段;这一阶段风力发电行业的垄断性加剧,从原材料、工艺技术到市场几乎被少数几个世界顶级公司所垄断,所以风力发电专业技术很长一段时间都趋于平缓。四是高速发展阶段;自2002年以来,风力发电技术的发展速度以创历史新高。每年的新增装机容量都突破10000MW,近几年来全球新增风力发电装机主要集中在美国、中国、西班牙、印度和德国等国[3- 5]。
1.3 技术发展现状及趋势
大型风力发电机组有两种发展模式。陆地风力发电,其风向是低风速发电技术,主要机型是2- 5MW的大型风力发电机组,这种模式的关键是向电网输电。近海风力发电,主要用于比较浅的近海海域,安装5MW以上的大型风力发电机[6]。目前,风力发电技术已经发展得较为成熟主要表现在一下几个方面:风力发电机组单机容量持续增大;变桨距功率可调节型机组发展迅速。变速恒频技术得到快速推广。无齿轮风力发电机组的市场份额迅速扩大。全功率变流技术兴起。
2.我国发展概况
2.1 资源分布
我国北部地区风能最为丰富,由于我国北部地区处于中高唯独的地理位置,因此,包括东北、华北和西北在内的北部区域是我国风能资源最为丰富的区域[7]。沿海极其岛屿地区风能较为丰富,我国的海岸线约为1800km,岛屿6000多个,这些区域具有较为丰富的风能资源,年有效功率密度在500W/m2以上,尤其是东南沿海,由海岸向内陆丘陵绵延,风能丰富地区仅在距离海岸50Km之内。内陆具备也有较为丰富的风能资源,由于湖泊和特殊地形的影响,比如说潘阳湖附件、青藏高原等地区,也有可利用的风能资源。
2.2 发展阶段
我国风力发电产业发展迅速,具体来说,我国的风力发电始于20世纪50年代后期,在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场,但其后就处于停滞状态。到了20世纪70年代中期以后,在世界能源危机的影响下,特别是在农村、牧区、海岛等地方对电力迫切需求的推动下,我国的一些地区和部门对风力发电的研究、试点和推广应用又给予了重视与支持,但在这一阶段,其风电设备都是独立运行的。中国大型并网风力发电场经历了三个发展阶段,第一个阶段是初期师范阶段,是利用贷款建设小型示范风力发电场,政府给予风力发电技术的扶持政策;二是行业化阶段,1994年中国原电力部规定电网管理部门应允许风力发电场就近上网,费用由全网共同负担,电力公司统一收购处理;三是规模化、国产化阶段,国家发展改革委员会于2003年组织了全能风能资源评价和风力发电场选址工作,这一举措有效地避免了盲目开发风力发电,为国内风力发电行业的有序发展提供了有力的指导[8- 9]。
2.3 技术发展现状及趋势
我国风力发电市场已经进入高成长期,很多企业纷纷进入该领域。目前我国已经有50多家风力发电设备生产厂商,加上正在上马和准备上马风力发电设备的企业约有80家[10]。实现风力发电装备国产化的目的是提高我国风力发电装备的制造能力和技术水平,降低风力发电成本。近年来,世界风力发电发展技术日益成熟,单机容量不断扩大,兆瓦级以上机组渐成为主力机型。与国外先进技术水平相比,目前我国风力发电机组制造技术还有明显的差距,主要表现在:单机容量小;大功率风力发电机组制造技术水平还很低;建设、检测认证体系等方面还有较大差距。归纳起来,造成我国在风力发电技术上的差距的原因有以下发面:国产风力发电机组技术起步较晚,自主创新能力薄弱;尚未形成完整的风力发电行业链;且缺乏持续稳定的市场需求。
2.4 我国风力发电存在的问题
我国对风能资源勘察不够全面,一般以风资源丰富区和较丰富区为选址对象,具体风电场内风机的选址还应根据测出的数据在风电场内不同位置的这些数据存在较大差异。另外风电设备和制造技術落后,我国风电建设远远落后于世界发展,其主要原因是,没有加大力度依靠国内雄厚的机电制造业基础,吸收引进国外先进技术对风电成套设备进行自主开发。风电成本高,风力发电的成本主要是固定资产投资成本,约占总投资的85%以上。国内已经建成的微不足道的风电容量几乎全部为进口的成套设备,导致风电场投资高、电价高,与火电、水电比,缺乏市场竞争能力。以上这些问题不仅需要有关部门筹集资金用于加大风力资源勘测工作的投入,另外也要加强风力发电技术的自主开发和创新,认真调查确定可降低风力发电成本的研讨方案。
3. 小结
中国的风电发展迄今已经有30多年,取得了显著进步。但由于基础薄弱,风电发展的过程中面临的技术落后、政策扶持不够及上网电价高等诸多困难。随着政府和民众对风电的逐步认识、《可再生能源法》正式实施和《可再生能源发展“十一五”规划》的出台,以及风电设备的设计、制造技术方面不断提高,风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整做出巨大的贡献。风电产业和相关的科研机构应该抓住这一契机,为风电的全面发展作一个系统可行的规划,逐步解决风电发展中的困难,完善风电机制,在提高风电战略地位的同时,早日使风电普及惠民。
参考文献:
[1] 常青,叶云龙,于江利. 河北省风力发电的现状及前景[J]. 河北建筑工程学院学报. 2008(01)
[2] 施鹏飞. 风力发电的进展和趋势[J]. 中国电力. 2002(09)
[3] 金建范. 关于湖北省风力发电开发的探讨[J]. 湖北电力. 2000(02)
[4] 刘朋光,崔健生. 我国风力发电的现状和前景[J]. 林业科技情报. 2008(03)
[5] 蔡兆文,尹炼. 21世纪中国风力发电展望[J]. 太阳能. 2000(03)
[6] 王晓蓉,王伟胜,戴慧珠. 我国风力发电现状和展望[J]. 中国电力. 2004(01)
[7] 倪受元. 风力发电讲座 第六讲 风力发电的现状和展望[J]. 太阳能. 2001(03)
[8] 吴广龙. 浅谈风力发电的技术现状与发展趋势[J]. 装备制造. 2010(01)
[9] 周燕莉. 风力发电的现状与发展趋势[J]. 甘肃科技. 2008(03)
[10] 余宗焕. 我国风力发电现状与趋势[J]. 农村电气化. 1999(01)