简述风力发电的发展方向-新能源技术及应用作业(精)

一、简述风力发电的发展方向

1.1 风能概述

风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污染的可再生能源。可再生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。风力发电是可再生能源领域中除水能外技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。发展风力发电对于调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机等方面有着非常重要的意义。

1.2 风能资源

中国风能资源丰富，具有良好的开发前景，发展潜力巨大。据最新风能资源普查初步统计成果，中国陆上离地10m高度风能资源总储量约43. 5亿kW，居世界第1位。其中, 技术可开发量为2. 5亿kW, 技术可开发面积约20万km2, 此外，还有潜在技术可开发量约7900万kW。另外，海上10m高度可开发和利用的风能储量约为7. 5亿kW。全国10m高度可开发和利用的风能储量超过10亿kW，仅次于美国、俄罗斯居世界第3位。陆上风能资源丰富的地区主要分布在三北地区(东北、华北、西北)、东南沿海及附近岛屿。

1.2.1 东南沿海地区风能丰富带

东南沿海受台湾海峡的影响，每当冷空气南下到达海峡时，由于峡管效应使风速增大。冬春季的冷空气、夏秋的台风，都能影响到沿海及其岛屿，是中国风能最佳丰富区。中国有海岸线约1800km，岛屿6000多个，是风能大有开发利用前景的地区。沿海及其岛屿风能丰富带，年有效风功率密度在200W/m以上，风功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风功率密度在500W/m以上，如台山、平潭、东山、南麂、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等，年有效风速( 4-25m/s)时数约在7000-8000h。这一地区特别是东南沿海，由海岸向内陆是丘陵连绵，风能丰富地区仅在距海岸50km之内。而且海上风电场距离电力负荷中心很近。随着海上风电场技术的发展成熟，经济上可行，将来必然会成为重要的可持续能源。1.2.2 海上风能丰富区

中国海上风能资源丰富，10m高度可利用的风能资源约7. 5亿kW。海上风速高，很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容量。海水表面粗糙度低，风

速随高度的变化小，可以降低风电机组塔架高度。海上风的湍流强度低，没有复杂地形对气流的影响，可减少风电机组的疲劳载荷，延长使用寿命。一般估计海上风速比平原沿岸高20%，发电量增加70%，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达以下，年有效风速( 4-25m/s)时数在3000h以下。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富，如鄱阳湖附近较周围地区风能大, 湖南衡山、湖北的九宫山、河南的嵩山、山西的五台山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。

1.3 风力发电

1.3.1 风力发电的发展阶段

中国风力发电始于20世纪80年代，发展相对滞后，但起点较高，主要经历了3个重要的发展阶段。

第1阶段：1985-1995年试验阶段，此阶段主要是利用丹麦、德国、西班牙政府贷款，进行一些小项目的示范。欧洲风电大国利用本国贷款和赠款的条件，将它们的风机在中国市场进行试验运行，积累了大量的经验。同时中国的国家风电规划中设立的国产风机攻关项目，也取得了初步成果。

第2阶段：1995-2003年在第1阶段取得的成果基础上，中国各级政府相继出台了各种优惠的鼓励政策。科技部通过科技攻关和国家863高科技项目促进了风电技术的发展，原经贸委、计委分别通过双加工程、国债项目、乘风计划等项目促进风电的持续发展。

第3阶段：2003年至今中国国家发展和改革委员会通过风电特许权经营，下放50MW以下风电项目审批权，要求国内风电项目、风电机组设备国产化比例不小于70%等政策，扶持和鼓励国内风电制造业的发展，使国内风电市场的发展进入到一个高速发展的阶段。

中国2006年新增装机1347MW，比以前翻了一番还多，比2005年增加

106.4%，2006年风电累计装机为2604MW，是世界第6大市场；中国2007年新增装机3304MW，比2006年增加126.9%，2007年风电累计装机为5908MW，是世界第5大市场；中国2008年新增装机6 300MW，比2007年增加106.6%，2008年风电累计装机为12210MW，是世界第4大市场。自从2006年1月1日开始实施可再生能源法后，2006年中国风电市场稳步发展，2007年提前3年实现了2010年中国风电5000MW的发展目标。并且2008年新增装机容量超过了

2007年以前装机容量的总和。

1.3.2 风力发电趋势

(1) 风力发电成本将大幅度降低

风力发电相对于太阳能、生物质能等其它可再生能源技术更为成熟、成本更低、对环境破坏更小。在过去20多年里，风力发电技术不断取得突破，规模经济性日益明显。随着风力发电技术的改进，风力发电机组将越来越便宜和高效。增大风力发电机组的单机容量就减少基础设施的投入费用，而且同样的装机容量需要更少数目的机组，这也节约了成本。随着融成本的降低和开发商的经验丰富，项目开发的成本也相应得到降低。风力发电机组可靠性的改进也减少了运行维护的平均成本。

(2) 风电设备国产化比例提高

2005年7月，国家发展和改革委关于风电建设管理有关要求的通知中明确规定：风电设备国产化率要达到70%以上。实现风力发电技术装备国产化的目的是提高中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，提高市场竞争能力，为推动中国风力发电技术大规模商业化发展奠定基础。加大风力发电机组的国产化力度，一方面可为风力发电场建设采用国产设备提供优质廉价的选择；另一方面，也可迫使国外同类企业在参与中国市场竞争时大幅度降低产品价格。有理由相信，随着中国风电设备制造能力不断增强和国产化比例的提高，中国生产的风电设备技术水平将进一步提高，同时风电设备的价格亦将进一步降低。(3) 海上风力发电悄然兴起并将成为重要能源形式

海上有着丰富的风能资源和广阔平坦的区域，使得近海风力发电技术成为近来研究和应用的热点。兆瓦级风力发电机组在近海风力发电场的商业化运行是国内外风能利用的新趋势。随着风力发电的发展，陆地上的风机总数将趋于饱和，海上风力发电场将成为未来发展的重点。海上发电也是近年来国际风力发电产业发展的新领域，中国海上风能资源储量远大于陆地风能资源储量，10m高度可开发利用的风能资源超过7. 5亿kW，而且海上风电场距离电力负荷中心很近。到2010年，海上的风力发电总装机容量将达到200-300MW。目前，中国正在进行江苏近海风电规划研究，上海已经开始海上风力发电建设准备工作。上海东海大桥海上风电场示范工程位于杭州湾北岸,风电场布置在东海大桥两侧，设计装机容量为102MW( 3403MW)，年利用小时数2624h，年上网电量2. 68亿kWh。风

电机组选用大连华锐SL3000/90型，目前该工程正在建设之中。

(4) 风力发电机组不断向大型化发展

随着现代风力发电技术发展的日趋成熟，风力发电机组正不断向大型化发

展。2002年前后，国际风力发电市场上主流机型已经达到1. 5MW以上。目前，欧洲已批量生产安装3. 6MW风力发电机组，美国已研制成功7MW风力发电机组，而英国正在研制巨型风力发电机组，中国研制成功的最大功率风力发电机是2-3MW，国产风电机组目前的主流机型为1. 5MW。

1.4 风力发电技术的发展方向

风力发电有三种运行方式：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，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电；二是风力发电与其他发电方式（如柴油机发电）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，常常是一处风电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发展方向。

在风力发电系统中两个主要部件是风力机和发电机。风力机向着变浆距调节

技术、发电机向着变速恒频发电技术，这是风力发电技术发展的趋势，也是当今风力发电的核心技术。