风力发电简介及其在中国发展现状分析

历史

风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面……现在，人们感兴趣的，首先是如何利用风来发电。

风是一种潜力很大的新能源，人们也许还记得，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦；一马力等于0．75千瓦)的功率!有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全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。

利用风力发电的尝试，早在本世纪初就已经开始了。三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过，当时的发电量较低，大都在5千瓦以下。目前，据了解，国外已生产出15，40，45，100，225千瓦的风力发电机了。1978年1月，美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机，其叶片直径为38米，发电量足够60户居民用电。而1978年初夏，在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置，其发电量则达2000千瓦，风车高57米，所发电量的75%送入电网，其余供给附近的一所学校用。

原理

把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵）风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速

不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。

发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。

风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；中国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。

优缺点

优点:1、清洁，环境效益好； 2、可再生，永不枯竭； 3、基建周期短； 4、装机规模灵活。

缺点：1、噪声，视觉污染； 2、占用大片土地； 3、不稳定，不可控；

4、成本较高；

5、影响鸟类。

中国的风能现状分析

我国风能资源丰富，主要分布在东部沿海及附近岛屿、西北、东北和华北等地区。我国风能资源的理论蕴藏量为32.26亿kW，可开发的装机容量就有2.53亿kW，居世界首位，与可开发的水电装机容量（3.78亿kW）为同一量级，具有形成商业化、规模化发展的资源潜力。预计到2020年，我国风电装机将达到2000万kW。

我国政府十分重视风力发电产业，1996年就制订的《乘风计划》，旨在鼓励提高中大型风力发电机制造技术和国产化率，“十五”期间计划在风力发电产业投资15亿元。目前，全国累计安装小型风力发电机近20万台，用作解决西部无电地区农牧民生产生活用电发挥了重要作用。在广东、福建、内蒙古、新疆等地已建成26个风电场，总装机容量近50kw。尽管我国近几年风力发电年增长都在50%左右，但装备制造水平与装机总容量与发达国家还有较大差距。我国风力发电装机容量仅占全国电力装机的0.11%，风力发电潜力巨大。

但是，我国的风力发电建设规模小，没有形成经济批量，且风电设备主要依靠进口，价格昂贵。我国风电场每千瓦造价约8000～9000元，风电场的风能年利

用小时数一般为2700h，发电成本约为0.6～0.9元/kWh；一些地方的风能利用小时数达到3200h，发电成本可降到 0.45～0.70元/kWh，与常规的火力发电和水力发电相比，成本仍然偏高。存在的问题包括：

（1）总体技术水平不高，在生产工艺、外观质量、运行的可靠性方面与国外机组有一定的差距；

（2）产品品种还不齐全，目前，我国百瓦级的户用小型风力发电机组可大批量生产，千瓦级的风力发电机组也可小批量生产，而10千瓦级的产品在国内还不能够生产，没有可供的产品；

（3）离网型风力发电机组必需配套使用的蓄电池，绝大多数用户使用的是汽车用铅酸蓄电池，由于风能的不连续性，使蓄电池容易出现过充过放现象，严重影响了其使用寿命，而蓄电池的价格又相对较高，这也影响了风力发电机组的推广销售；

（4）缺乏有效的激励政策。在当前技术条件下，新能源和可再生能源还不完全具备与常规能源进行竞争的能力。新能源和可再生能源的发展需要建立和完善投资、税收、价格、财政等方面的激励政策；

（5）市场发育不成熟。目前，我国新能源和可再生能源产品大多缺乏系统的技术规范，产品质量标准不完善，质量检测和监督体系还没有建立起来，产品质量良莠不齐、地方保护、恶性竞争等影响了市场的健康发展。

中国风电前景

中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，根据《风能世界》杂志发布，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。

中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。

风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于：能力每增加一倍，成本就下降15%，近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。