国内外风力发电现状及发展趋势

朝
晖 定的国家政策。为了鼓励利用风能， 美国 １９９２ 年就制定了相关
的法规， 风力发电可享受减免联邦产品税 １．５ 美分 ／千瓦时。但 是， 该法规曾先后 ３ 次被终止实施， 最终导致计划取消。美国风 能委员会（ ＡＷＥＡ） 希望能够有一个长期持续的产品税减免的优 惠政策。当电力公司在购买电力时， 必须匹配一定数量的可再 生能源的电力产品。美国风能委员会（ ＡＷＥＡ） 期望近年美国的 风力发电产业能够繁荣发展， 装机能力能够超过 ２００００ＭＷ。该 委员会认为， 如果美国风力发电能够保持稳定增长， 到 ２０２０ 年， 美国风力发电的装机能力将达到 １０００００ＭＷ， 占全 美 国 供 电总量的 ６％以上。
等地区都蕴藏着丰富的风能资源。年平均风速 ６ｍ ／ｓ 以上的内 陆地 区 约 占 全 国 总 面 积 的 １％， 仅 次 于 美 国和俄罗斯， 居世界 第 ３ 位。
我国风能资源开发利用较早， 但早期主要是以分散、小规 模试验和示范形式， 规模化风力发电场的建设始于 ２０ 世纪 ９０
展等方面。
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目前， 在我国风电场进行的主力机组大都是 ６００（ ６６０） ｋＷ
日本有 ２ 个区域适合风能开发。一个是具有适合风力发电
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Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｉｍｅｓ电 气 时 空
的地貌、且人口稠密的乡村； 一个是发展沿海地区的离岸风力 年代。２００４ 年， 我国新装机的风力发电容量为 １９７ＭＷ， 风力发
发电。近几年， 由于日本政府通过要求电力公司增加可再生能 电总能力超过 ７６０ＭＷ。我国利用风能较好的省份是辽宁、新疆
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电 气 时 空 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｉｍｅｓ
● 技术发展
国内外风力发电现状及发展趋势
● 辽宁辽中 王素霞
０ 引言
风是一种永不枯竭的能源。地球上的风能大大超过水流的 能量， 也大于固体燃料和液体燃料能量的总和。有人估计过， 地 球上可用来发电的风力资源约有 ｌ００ 亿千瓦， 几乎是现在全世 界水力发电装机的 ｌ０ 倍。目前世界每年燃烧煤所获得的能量， 只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此， 国内外都很 重视利用风力来发电， 开发新能源。
风能是一种能量密度低、稳定性较差的能源。由于风速、风 向随机性变化， 引起叶片攻角不断变化， 导致风电机的效率和 功率的波动， 并使传动力矩产生振荡， 影响电能质量和电网稳 定性。随着风力发电技术的发展， 现在许多风电机采用了变桨 矩调节技术， 其叶片的安装角可以根据风速变化的需要而改 变， 气流的攻角在风速变化时可保持在一个比较合理的范围 内， 从而有可能在很大的风速范围内保持较好的空气动力特 性， 获得较高效率， 特别当风速大于额定风速条件下， 仍可保持 输出功率的平稳。在变桨技术的基础上， 还发展了变速恒频技 术， 使风电机的转速可以随风速的变化而变化， 进一步提高了 风电机的效率。
电力的预期使用期限长达 １７ 年， 这样就增强了清洁能源投资
我 国 自 １９８５ 年 在 海 南 东 方 风 电 场 安 装 首 台 Ｖｅｓｔａｓ５５ｋＷ
者的信心。这一措施的结果使得日本的风力发电能力从 ２００２ 风力发电机组以来， 目前已经基本掌握了风力发电机组及主要
年的 ４８６ＭＷ 增加到 ２００４ 年的 ７００ＭＷ。为了促进日本可再生 部件的设计和制造技术， 具备了 ２００ｋＷ、２５０ｋＷ、６００ｋＷ、７５０ｋＷ
源的供电比例， 对可再生能源电力在价格和资金补助上予以一 和内蒙古。由于辽宁省地方政府支持， 而且当地风力资源较好，
定的优惠等一系列措施， 日本的风力发电产业发展良好。为了 该省共建设 １１ 个风电场， 装机容量居全国第一位。其次是新
有助于实施清洁能源计划， 要求日本电力公司购买可再生能源 疆、内蒙古。
加拿大的风力发电产业发展迅速， 风力发电的增长率已经 达到 ２７％， 其增长速度超过前 ５ 年。２００４ 年， 加拿大风力发电的 装机容量为 １２２ＭＷ， 风力发电的总装机能力已达到 ４４４ＭＷ。预 计在 １０ 年中， 加拿大的风力发电能力将比现在提高 １５ 倍。
２００１ 年， 随着联邦生产奖励基金的实施， 加拿大开始利用 风能资源发电。随后， 加拿大的一些省份开始通过采取实施风 力发电额度或者修改最初的标准等措施来扶持风电的发展。目 前， 加拿大已有 ６ 个省开始利用风能发电。加拿大具有丰富的 风能和水电资源， 利用风能资源发电至少可以满足国家电力需 求的 ２０％， 风力发电的装机能力可达 ５００００ＭＷ。预计到 ２０１０ 年， 加拿大风力发电能力将达到 １００００ＭＷ， 可以满足全国电力 需求量的 ４％。
目前， 澳大利亚所需电力的 ８４％来自于煤炭的火力发电。 可持续发展起到积极的促进作用。我国风电场安装最多的机型
一项由清洁能源未来组织、工业协会联盟和世界自然基金会等 是 ６００ｋＷ 风力发电机组。随着风电技术水平的不断提高， 单机
组织联合的研究结果发现， 如果使用天然气、太阳能、风力发电 容量大型化成为风力发电的趋势。２００１ 年辽宁营口仙人岛风电
在亚洲， 利用风能资源最好的国家是印度。２００４ 年， 印度新 装机的风力发电容量为 ８７５ＭＷ， 风力发电能力达到 ３０００ＭＷ， 位居世界第 ５ 位， 是世界最大的风力发电国家之一。据估计， 在 印 度 风 能 资 源 大 约 为 ４５０００ＭＷ， 可 利 用 的 风 能 大 约 为 ｌ３５９５ＭＷ。印度政府的有关部门正通过一定范围的财政支持鼓 励多种经营方式进行可再生能源的生产。这包括鼓励大型私营 企业与上市企业共同在印度本土投资风力发电工业， 鼓励以本 土为基础开发制造风力发电设备。目前， 印度企业在本土生产 的风力发电机部件已达 ８０％， 这不仅使风力发电装备生产厂家 获得了丰厚的利益回报， 也为本国的就业提供了很大的机会。 据印度政府有关部门预测， 到 ２０１２ 年印度经济增长将需要新 增电力 ２４００００ＭＷ， 其中 １０％将来自于可再生能源， 新增 可 再 生能源的 ５０％将由风力发电提供。
能源的发展， ２００３ 年日本政府还提出了相关的可再生能源标准 风力发电机组批量生产能力。“十五”期间， 我国完成 ＭＷ 级风
法规， 争取到 ２０１０ 年日本可再生能源的发电量达到总电力供 力发电机组的研制， 为风电产业参与常规能源市场竞争奠定基
应的 １．３５％。
础， 这将对我国的生态环境保护， 能源结构调整， 实现国民经济
新电源。到了 ９０ 年代对环境保护的要求日益严格， 特别是要兑
现减排 ＣＯ２ 等温室效应气体的承诺， 风电的发展是因为法律规 定全部收购再生能源发出的电量， 且必须在电源中占一定比
例； 另外还有对风电投资的补贴、税收减免和鼓励电价。风电与
常规电源的价差是用征收火电 ＣＯ２ 排放税， 或从火电用户分摊 可再生能源发电份额中进行补偿。
产业的信号。澳大利亚风能协会建议在现任政府， 将 ２０１０ 年澳 量， 提高国产机组可靠性， 以取得风电场建设者的认可， 逐步加
大利亚风力发电目标由现在的 ９４０ＭＷ 增加到 ５０００ＭＷ， 并建 大市场份额。
议到 ２０２０ 年的风力发电能力应超过 １３０００ＭＷ。
据相关资料报道， 到 ２０２０ 年， 预计我国将新增发电能力
发展风力发电产业。
目前， 我国国产化机组产量仍然偏小， 远未达到规模效益，
迄今为止， 澳大利亚风力发电的 装 机 容 量 为 ３８０ＭＷ， 其 使得零部件采购价格偏高， 利润空间很小。因此， 我国的风力发
中， ２００４ 年新装机的风力发电能力为 ｌ８２ＭＷ。澳大利亚风力发 电装备市场至今仍由国外风力发电机组占据。这一现实要求我
美国和加拿大是北美利用风能最好的国家。在美国的 ５０
● 个州中， 大约有 ３０ 个州已经开始利用风能资源。在 １９９８～２００４
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目 年期间， 美国风力发电的总装机容量已经超过 ６７４０ＭＷ， 可以
编
辑 满足 １６０ 万个中等家庭Байду номын сангаас日常用电需求。
肖
据介绍， 制约美国风力发电产业发展的主要约束是缺乏稳
发前 景 良 好 。到 ２００６ 年 底 ， 巴 西 风 力 发 电 的 装 机 能 力 达 到 １３５０ＭＷ。阿根廷风能资源丰富， 具有风能开发市场。墨西哥的
３ 风力发电的发展趋势
部分地区也适合风力发电， 许多欧洲公司正在开发巴西和墨西
早期的风力发电设备研究， 由于受科学技术发展和材料的
哥的风能市场。
在各种能源中， 风能是利用起来比较简单的一种， 它不同 于煤、石油、天然气， 需要从地下采掘出来， 运送到火力发电厂 的锅炉设备中去燃烧； 也不同于水能， 必须建造坝， 来推动水轮 机运转； 也不像原子能那样， 需要昂贵的装置和防护设备。而风 能的利用由于简单， 且机动灵活， 因此有着广阔的前途。特别是 在 缺 乏 水 力 资 源 、缺 乏 燃 料 和 交 通 不 方 便 的 沿 海 岛 屿 、山 区 和 高原地带， 都具有速度很高的风， 这是很宝贵的能源， 如果能利 用起来发电对当地人民的生活和生产都会很有利的。
世界风力发电技术已逐渐完善， 就其发展趋势而言主要
源大约为 ２５３ＧＷ， 可利用的海洋 风能 资 源 大 约 为 ７５０ＧＷ。沿 反 映 在 小 容 量 向 大容 量 发 展 ， 定 桨 矩 向 变 桨 、变速 恒 频 发 展 ，
着东南沿海和附近的岛屿， 以及内蒙古、新疆、甘肃、青藏高原 陆 上 风 电 向海 上 风 电 发 展 ， 结 构 设 计 向 紧 凑 、柔 性、轻盈化发
１ 国外风力发电的现状
世界上第 １ 台用于发电的风力机于 １８９１ 年在丹麦建成，
但由于技术和经济等方面原因， 风力发电一直未能成为电网中
的电源。直到 １９７３ 年发生石油危机， 美国、西欧等发达国家为
寻求替代化石燃料的能源， 投入大量经费， 用新技术研制现代
风力发电机组。２０ 世纪 ８０ 年代开始建立示范风电场， 成为电网
力和物力， 充分利用空气动力学、新材料、计算机、电机及自动
２ 我国风力发电概况
控制等领域的新技术， 经过 １０ 多年的发展， 形成了现代风机设 备的制造理论和技术。风力发电机组单机容量也由几十千瓦级
我国幅员辽阔， 陆疆总长 ２ 万多千米， 海岸线 ｌ．８ 万多千 向几兆瓦级发展。
米， 风能资源丰富。根据气象部门的资料， 可开发的陆地风能资
电的一个目标是 １３５０ＭＷ， 届时风力发电提供的电 力 将 满 足 国的风力发电设备制造企业， 应加快适合中国国情的新型风力
７５０００ 个家庭的电力需求。最近， 丹麦风力发电机制造商 Ｖｅｓｔａｓ 发电装备的研制进度。尽快提高大型风力发电装备的设计和制
在澳大利亚建立了装配厂， 这也是一个澳大利亚发展风力发电 造技术， 加大风力发电装备国产化进程。还应注意稳定产品质
南美和中美洲具有卓越的风能资源， 但是风力发电发展缓 ５００ＧＷ， 其中 １２１ＧＷ 为可再生能源。２０１０ 年以前， 我国计划新
慢， 装机容量不足 １５０ＭＷ。哥斯达黎加已经建立了第一个大型 建 ２０ 座风力发电场， 每座风场的发电能力达到 １００ＭＷ 以上， 且
风力发电厂， 装机容量为 ７１ＭＷ。巴西具有巨大的风能资源， 开 达到 ４０００ＭＷ 的风力发电总目标， 并要求风力发电装备本土化。
和生物发电， ２０４０ 年澳大利亚的 ＣＯ２ 气体污染将减少一半。澳 大利亚具有良好的风能资源和工业基础， 风能的开发利用前途
场安装了 ４ 台 １．３ＭＷ 风力发电机组， 这是我国迄今为止单机容 量最大的机组。现国内正在研制开发 １．５ＭＷ 的风力发电技术
广阔。一些市场评论员认为在今后的几年中， 澳大利亚将大力 和装备。
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级的风力发电机。但从国外发展情况来看， 兆瓦级大型风力发 辑
电机组已是欧美各国制造厂竞相发展的方向， １～２ＭＷ 机组技
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晖
术上已成熟， 并投入商业化运行， 在实际应用中日益普及。风电
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机容量的增大有利于提高风能利用效率、降低单位成本（ 如由 ３００ｋＷ 提升到 １ＭＷ．单位成本下降 ２５％） 、扩大风电场的规模效 应、减少风电场的占地面积（ 如 １０ 万 ｋＷ 风电场采用 ５．０ＭＷ 机 组， 其占地面积仅为采用 ６００ｋＷ 机组的 １ ／５） 。
限制， 同时受上世纪 ６０ 年代石油价格下降的影响， 一直处于停
非洲和中东地区已经建成了具有数百兆瓦发电能力的风 滞状态。１９７３ 年以后， 由于石油危机和矿物燃料发电所带来的
力发电厂， 发展较快的是北非。风力发电主要集中在摩洛哥、埃 环境污染问题， 欧美等国对风力发电设备研究投入了大量的人
及、突尼斯和伊朗等国家。