中国风电发展和应用

目前，在大电网难以到达的边远或 孤立地区，如边防连队、哨所、森林中 的海岛驻军、渔民、地处野外高山的微 波站、电视差转台、气象站、公共铁路 无电小站、了望台、石油天然气输油管 道及滩涂养殖业（全国有7000多公里的 海岸线）等多数地方，通常的办法是采 用柴油发电机组来提供必要的生活和生 产用电。由于柴油价格高，加之运输方 面的困难，造成发电成本相当高，并且 由于交通不便和燃料供应紧张，往往不 能保证电力的可靠供应。
特别是在解决常规电网外无电地区 农、牧、渔民用电方面走在世界前列， 生产能力、保有量和年产量都居世界第 一。目前中国远离电网的偏僻地区，有 三千万人用不上电，在常规电网外，推 广独立供电的风力发电系统，对解决农、 牧、鱼民看电视、听收音机、照明和用 电动鼓风机做饭等生活用电问题，对改 善和提高当地经济，促进地区社会文化 事业发展，加强民族团结，巩固国防建 设有着重大的意义。
离网型风力发电机组的开发利用成效显 著，特别是小型风力发电机组发展迅速。离 网型小风机对解决边远地区农、牧和鱼民基 本生活用点发挥了重大作用。我国边远的农 村、牧区及鱼区的沿海岛屿、自然村落、边 防哨所、电视差转台站、通讯塔台、森林防 火了望台、旅游景点等，由于用户分散、用 电量小，因此，常规电网难以达到。在过去 的30年里，大力推广应用国产小型风力发电 机组、风-光互补供电系统、风-柴互补供电系 统，较好地解决了这些地区无电、缺电的困 难，并已取得重大成效。
另一方面，这几年我国的交 通条件得到很大的改善，电网覆 盖程度有了很大的提高，不少风 能资源丰富地区已置于电网覆盖 之下，这也为建设大型风电场提 供了有利条件。
上述情况决定了我国发展风电的特 点是：在风能资源丰富或较丰富的边远 无电、缺电地区，以发展小型或中型独 立运行的风电系统（包括风力/柴油联合 发电和风/光联合发电等）为主，利用风 力发电解决边远地区的生活用电和部分 生产用电；在风力资源丰富、电网通达 的地区，风力发电则作为一种清洁的可 再生能源，补充和逐步代替部分常规能 源，缓解电力供应紧张的矛盾，提高当 地的环境质量，所以应以发展大型风电 场为主[1]。
1994年，原电力部发布了风力发电 上网有关规定之后，并网风力发电技术 的发展越来越受到重视。风力发电产业 从新疆、内蒙古和东南沿海部分起步开 始大发展。近十多年来，中国政府一直 关注和支持风能的开发和利用，制定了 一系列的政策，经过20多年的发展，风 力发电从无到有，从小到大，经历了曲 折和坎坷的道路，迎来了并网风电场发 展的春天。
80年代的大量小型户用风力发 电机组的推广应用，解决了大多数 农牧民家庭的用电问题，使他们的 生活方式发生了质的变化，用上了 电灯，看上了电视，还有各式各样 的家用电器，使他们过上了现代生 活，尝到了利用风能的甜头。目前 保有量已达17万台，解决了边远和 游牧地区17万多个农牧民家庭的生 活用电问题。
现代大型风力发电机组高度 已超过50米，50米处的风能密度 为10米高处的2倍，这样，中国 技术可开发的风能资源总量，即 可高达20亿千瓦。
我国东南沿海和山东、辽宁沿海及其岛 屿，内蒙古北部，甘肃、新疆北部以及松花 江下游等地区均属风能资源丰富区，年平均 风速大于等于6m/s，有效风能密度大于等于 200W/m2，有很好的开发利用条件。这些地 区中很多地方常规能源贫乏，无电或严重缺 电，尤其是新疆、内蒙古的大部分草原牧区 及沿海几千个岛屿，人口分散，电网难以通 达，或无电力供应，或采用很贵的柴油发电。 在上述地区，利用风力发电，以节约能源， 改善环境，缓解电力供应紧张状况，具有重 要意义。
风力发电场是将多台并网型风 力发电机安装在风力资源好的场地， 按照地形和主风向排成阵列，组成 机群向电网供电，简称风电场。风 电场是大规模利用风电的有效方式， 于 20 世纪 80 年代在美国兴起。截止 2004 年底，我国共建设 43个风电场， 分布在 14 个省（市、区），累计安 装风电机组 1291 台，并网风电装机 容 量 为 7 6 4 M W ，
据专家介绍，内蒙古的风能 分布范围广、面积大，且具有稳 定性高、连续性好、无破坏性风 速等优良品位。经测定，10米高 度年平均风速在6米／秒以上， 年可利用小时约4400～7800小 时，开发条件十分优越，比美国 加利弗尼亚的条件还要好。
位于中国北部的内蒙古自治 区，拥有广袤的大草原，到处可 见蓝天白云和成群的牛羊。但是 由于游牧和居住分散，电网无法 到达，许多家庭过去生活在无电 的原始状态下。20世纪70年代开 始尝试利用这里的丰富资源。
自治区还结合扶贫共富工程 和实现农牧区通电目标，从产业 政策上给予优惠和支持。到2004 年底，内蒙古风电场有朱日和、 商都、锡林浩特、灰腾锡勒和达 里，风电装机容量为13.5万千瓦。 每年可利用风能发出3亿多千瓦 时的风电电量，并将其送入电网。
在锡林郭勒大草原的朱日和，在 乌兰察布的黄花岗，在贡格尔的 达里诺尔湖等地，搏击风云、向 长空揽光明的草原风力田，已成 为内蒙古大草原一道道亮丽的旅 游风景线。
风电装机容量仅占全国装机容量的 0.17%，其中2004年新投入运行的 风机容量为19.7万千瓦,年增长率达 到34%，装机容量居世界第十位， 亚洲第三位。计划到2010年，并网 风电装机达到500万千瓦。目前，我 国的风电装机容量还不到全国总装 机容量（4.5亿千瓦）的0.5%，根据 我国能源发展规划，我国风电具有 大规模发展的前景和市场需求。
内蒙古不仅发展小型户用风力发电机组， 而且从1990年开始发展并网风电。近年 来，内蒙古自治区确立了“风火并举” 发展战略，以并网风力发电厂建设为标 志的内蒙古风力发电产业得到长足发展。 1995年以来，在辉腾锡勒风电厂实施了 国家技改“双加”专项工程，以建设速 度快、质量高、造价低、管理好等优点， 被评为“九五”国家技改优秀项目。
风力-柴油混合型发电系统虽 然类型不少，但一般来说均不外 乎由风力发电机组、柴油发电机 组、储能装置和控制系统等几部 分组成，其系统构成框图如图21所示[1,4]。
图 2-1 风力-柴油混合发电系统构成框图
1.3 我国并网型风力发电发展 和现状
栗文义
我国风力发电的另一重要方面， 是在风能资源丰富、电网通达的地 区发展并网型中大型风力发电场。 风力发电场的建设是使风能成为真 正的补充替代能源，缓解电力紧张 的矛盾，提高当地的环境质量和发 挥规模效益的主要方式。80年代中 期，我国开始进行并网型风力发电 技术的试验和示范。经过十多年的 努力，逐步走向规模开发。
利用风力发电已越来越成为风能利用的 主要形式，受到世界各国的高度重视，而且 发展速度最快。风力发电通常有三种方式。 一是独立运行方式，通常是一台小型风力发 电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池储 能，以保证无风时的用电。二是风力发电与 其他发电方式（如柴油发电机、太阳能光伏 系统）相结合，向一个单位或一个村庄或一 个海岛供电。三是风力发电并入常规电网运 行，向大电网提供电力；常常是一处风场安 装几十台甚至几百台风力发电机，这是风力 发电的主要方向[2]。前面两种风力发电形式 又称离网型风力发电。
根据我国的具体情况，为解决地处 边远、居住分散、电网难以到达地区的 农牧民群众的用电问题，重点推广了户 用微型风力发电机。即从离网式小风机 的研发推广开始，经过初期发展、单机 分散研制、示范应用、重点攻关、实用 推广、系列化和标准化几个阶段的发展， 无论在科学研究、设计制造，还有试验、 示范、应用推广等方面均有了长足的进 步和很大的提高，并取得了明显的经济 效益和社会效益。
在这方面内蒙古自治区走在全国的 前列。截至2004年底，全国累计生产各 类小风机28.9117万台，总装机容量5.32 万千瓦，预计年发电量约13302万千瓦 时。单机额定功率0.05-10千瓦。目前， 我国小型风力发电机的年产量、产值和 保有量均列世界之首。中国西部地区已 有20多万户农牧民安装了小型风力发电 机，为接近100万户农牧民提供电力， 为无电区农牧民送去了光明，并培育了 世界上最大的小风机产业和市场。
通过采用“风力发电机/柴 （汽）油联合发电系统”互补形 式供电，可以既保证全天24小时 供电，又节约了燃料和资金，同 时还减少了对环境的污染，可谓 一举三得，有着十分显著的经济 效益和社会效益。
根据我国风能资源开发利用的现状， 进入“九五”以后，我国风力发电机组 逐步从小型向中型发展；从单机独立运 行向多机联合组成机群方向发展；从单 纯以柴（汽）油发电机发电，向以风力 机/柴油发电机、风力机/太阳电池发电机 等多能互补性供电系统方向发展。今后 小型风电发展趋势为：由一户一机，推 广到多机联网供电；由单一风力发电机 组供电发展到多能互补，即：“风-光” 互补、“风-光-柴”互补、“风-柴”互 补。
风电起源于20世纪70年代，风 电技术成熟于八十年代。自90年代 以来，风电进入大发展阶段，单机 容量兆瓦级风电机设备已投入商业 化运行。风力发电是近年来世界各 国普遍关注的可再生能源开发项目， 发展速度非常快。1997-2004年，全 球风电装机年平均增长率达26.1%。 目前全球风电装机容量已达到5000 万千瓦左右，相当于47座标准核电 站。
1.1 中国风电利用特点
中国风能资源丰富，根据全国900多个 气象站的观测资料估计，我国陆地风能资 源总储量约32.26亿千瓦，其中可开发利用 的风能资源总量为2.53亿千瓦，居世界首位； 中国近海（水深小于15米）风能资源，估 计为陆上的三倍，即近海的风能储量约为 7.5亿千瓦。这样，陆上和近海10米高处技 术可开发风能资源总量，总计约为10亿千 瓦。
第二源自文库 中国风电发展和应用概况
栗文义
风是空气流动的现象，风又是一种 自然能源，风是一种用之不尽的清洁可 再生能源。随着工业的发展，地球上不 可再生能源（化石燃料）消耗加剧，其 产生的废气、废水和废渣等造成环境污 染、生态失衡。利用风能可以节约化石 燃料，同时可以减少环境污染。因此， 清洁可再生的风能为世人所瞩目，21世 纪将出现太阳能和风能时代，它可以作 为技术上、经济上日趋理想的常规能源 的替补，与生物质能、海洋能、地热能 等可再生新能源集群一起发展。
而这些边远地区特别是海岛大部分 有较丰富的风能资源，随着风电技术的 日趋成熟，其电能的生产成本已经底于 柴油发电成本。因此，采用风力发电机 组和柴油发电机组联合运行，为电网达 不到的地区提供稳定可靠的、符合电能 质量（电压、频率）标准的电力，最大 限度地节约柴油并减少对环境的污染， 是世界各国在风能利用与开发研究中颇 受瞩目的方向之一。特别是对发展中国 家，由于电网尚不够普及，更具有广阔 的应用前景。
1.4 内蒙古风电发展情况
栗文义
内蒙古拥有得天独厚的风力资源， 是我国北部的风能富集区。国家气 象科学研究院根据国内100个气象台 站，30年内的观测资料测算出，在 内蒙古118万平方公里的土地上，内 蒙古自治区风能总功率为10.1亿千 瓦，其中可以利用的风能总功率为 1.01亿千瓦，占全国风能储量的40 ％，居全国之首。理论发电量相当 于三个三峡，发展的空间非常大。
1.2我国离网型风电的发展与现状
栗文义
尽管中国在1800多年前就有了 帆船、风车等利用风能的记录，但 现代风电产业的发展始于20世纪70 年代初。从80年代初开始，国家科 委和国家计委将新能源利用列入国 家科技公关计划，其中包括风力发 电的科技公关项目，全国先后共研 制出从50W到200kW机型40多种。
由于风能具有随机性，利用风能必 须考虑储能或与其它能源相互配合，才 能获得稳定的能源供应，这就增加了技 术上的复杂性。独立运行的风力发电机 组是把风力发电机组输出的电能经储能 装置（如蓄电池等）储能，再供应用户 使用。为保证独立运行的离网型风力发 电机组能连续可靠地供电，解决风力发 电受自然条件限制的影响，风力发电机 组经常与其它动力源（如柴油机等）联 合使用，互为补充[3]。