中國風(fēng)能的利用與展望

1、 中國風(fēng)能的利用與展望上海交大國飛綠色能源有限公司鄭君2002年4月4日風(fēng)力發(fā)電概況能源是現(xiàn)代社會和經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)。遠(yuǎn)期，能源工業(yè)面臨礦物資源枯竭的問題；近期，能源工業(yè)面臨全球環(huán)境污染的壓力。自1973年發(fā)生石油危機以來，世界各國都在尋求替代化石燃料的能源，投入大量的經(jīng)費進行研究開發(fā)。因此推動了太陽能、風(fēng)能等可再生能源的發(fā)展，成為近期內(nèi)最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源。20年來風(fēng)力發(fā)電從試驗研究迅速發(fā)展為一項成熟技術(shù)，發(fā)電成本從每千瓦時20美分降到5美分，接近常規(guī)能源發(fā)電，形成一個新興的產(chǎn)業(yè)。我國從80年代初把風(fēng)力發(fā)電作為農(nóng)村電氣化的措施，主要研究、開發(fā)和示范應(yīng)用小型充電用風(fēng)電機，供牧民和漁

2、民一家一戶使用。我國政府在1992年就環(huán)境和發(fā)展問題提出10條對策和措施，明確要“因地制宜地開發(fā)和推廣太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、生物質(zhì)能等新能源”。并陸續(xù)出臺了“乘風(fēng)計劃”、“雙加工程”等。丹麥?zhǔn)情_發(fā)風(fēng)電最早的國家，而且當(dāng)前在風(fēng)電機技術(shù)和生產(chǎn)方面仍處于領(lǐng)先地位，風(fēng)電裝機約占發(fā)電總裝機容量的5%以上。2000年德國風(fēng)電裝機611.3萬千瓦，連續(xù)幾年居世界第一。表1為世界風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r。序號國家19901993199619971998199920001德國4.765.0154.5208.1287.2444.5611.32美國155.781.4167.7151.1177.0250.2（360）3丹

3、麥41.253.485.7111.6143.3173.32004西班牙0.75.224.951.282.2172.22005印度0.64.081.694.0101.5107.76英國0.913.027.032.833.453.4（100）7荷蘭4.513.029.939.237.542.8（100）8中國1.62.07.914.622.426.837.59意大利0.10.57.110.319.924.9（60）10瑞典0.82.010.512.217.621.6世界各國總計218352618784（1000）（1500）（2000）表1.世界風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r單位:萬千瓦注：（）為預(yù)計數(shù)，美國前后統(tǒng)

4、計不一致風(fēng)力發(fā)電的利用方式主要有兩類，一類是獨立運行（離網(wǎng)型）供電系統(tǒng)，即電網(wǎng)未通達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，如高山、草原和海島等，用小型風(fēng)力發(fā)電機組為蓄電池充電，再通過逆變器轉(zhuǎn)換成交流電向終端電器供電，單機容量一般在100W-10KW；或者采用中型風(fēng)電機與柴油發(fā)電機或光伏太陽電池組成混合供電系統(tǒng)，目前系統(tǒng)的容量約10KW-200KW，解決小社區(qū)用電問題。（目前國家正在招標(biāo)的“西部省份無電鄉(xiāng)通電工程光伏電站建設(shè)項目”即“光伏工程”，部分電站就是采用風(fēng)光互補）。另一類是作為常規(guī)電網(wǎng)的電源，并網(wǎng)運行，商業(yè)化的機組單機容量為150KW-1650KW，既可單獨并網(wǎng)，也可以由多臺，甚至成百上千臺組成風(fēng)力發(fā)電場（簡稱風(fēng)

5、電場，國外亦稱風(fēng)力田）。二中國的風(fēng)能資源及其分布我國位于亞洲大陸東部，瀕臨太平洋，季風(fēng)強盛，內(nèi)陸還有許多山系，地形復(fù)雜，加之青藏高原聳立我國西部，改變了海陸影響所引起的氣壓分布和大氣環(huán)流，增加了我國季風(fēng)的復(fù)雜性。冬季風(fēng)來自西伯利亞和蒙古等中高緯度的內(nèi)陸，那里空氣十分嚴(yán)寒干燥，冷空氣積累到一定程度，在有利高壓環(huán)流引導(dǎo)下，就會爆發(fā)南下，俗稱寒潮，在此頻頻南下的強冷空氣控制和影響下，形成寒冷干燥的西北風(fēng)侵襲我國北方各?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）。每年冬季總有多次大幅度降溫的強冷空氣南下，主要影響我國西北、東北和華北，直到次年春夏之交才消失。夏季風(fēng)是來自太平洋的東南風(fēng)、印度洋和南海的西南風(fēng)，東南季風(fēng)影響遍及我

6、國東半壁，西南季風(fēng)則影響西南各省和南部沿海，但風(fēng)速遠(yuǎn)不及東南季風(fēng)大。熱帶風(fēng)暴是太平洋西部和南海熱帶海洋上形成的空氣渦旋，是破壞力極大的海洋風(fēng)暴，每年夏秋兩季頻繁侵襲我國，登陸我國南海之濱和東南沿海，熱帶風(fēng)暴也能在上海以北登陸，但次數(shù)很少。青藏高原地勢高亢開闊，冬季東南部盛行偏南風(fēng)，東北部多為東北風(fēng)，其他地區(qū)一般為偏西風(fēng)，夏季大約以唐古拉山為界，以南盛行東南風(fēng)，以北為東至東北風(fēng)。我國幅員遼闊，陸疆總長達(dá)2萬多公里，還有180多0公0里的海岸線，邊緣海中有島嶼500多0個，風(fēng)能資源豐富。我國現(xiàn)有風(fēng)電場場址的年平均風(fēng)速均達(dá)到6米/秒以上。一般認(rèn)為，可將風(fēng)電場風(fēng)況分為3類：年平均風(fēng)速6米/秒以上時為較

7、好；7米/秒以上為好；8米/秒以上為很好?？砂达L(fēng)速頻率曲線和機組功率曲線，估算國際標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下該機組的年發(fā)電量。我國相當(dāng)于6米/秒以上的地區(qū)，在全國范圍內(nèi)僅僅限于較少數(shù)幾個地帶。就內(nèi)陸而言，大約僅占全國總面積的1/1，0主0要分布在長江到南澳島之間的東南沿海及其島嶼，這些地區(qū)是我國最大的風(fēng)能資源區(qū)以及風(fēng)能資源豐富區(qū)，包括山東、遼東半島、黃海之濱，南澳島以西的南海沿海、海南島和南海諸島，內(nèi)蒙古從陰山山脈以北到大興安嶺以北，新疆達(dá)坂城，阿拉山口，河西走廊，松花江下游，張家口北部等地區(qū)以及分布各地的高山山口和山頂。根據(jù)全國氣象臺部分風(fēng)能資料的統(tǒng)計和計算，中國風(fēng)能分區(qū)及占全國面積的百分比見表2。表2

8、.中國風(fēng)能分區(qū)及占全國面積的百分比:c算如下芒潛hi的能量到地瓦,的應(yīng)漩帶二碼嚴(yán)抑坐bJf表面約有2R），全國為計，并考慮到風(fēng)輪實際掃掠面積為計算氣流正方形面積的0倍米直徑風(fēng)輪面積為Xn=際可開發(fā)1估0（平方米），故實際可開發(fā)量為：=億0千=瓦2）.。5即：風(fēng)能總儲量為大的潛力。億2千6瓦，估計實際可開發(fā)的風(fēng)能儲量為2.5億3千瓦，風(fēng)能的利用有很三中國風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r及展望（一）風(fēng)力提水機（1）行業(yè)現(xiàn)狀。在我國東南沿海地區(qū)低揚程風(fēng)力提水裝置用于農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖和鹽場制鹽等低揚程大流量提水作業(yè)；我國內(nèi)陸如內(nèi)蒙古北部、甘肅和青海等地風(fēng)能資源較好的區(qū)域，則利用深井風(fēng)力提水機組為牧民和牲畜提供飲水或進行

9、小面積草場灌溉；此外，甘肅、新疆北部及松花江下游也屬于風(fēng)能豐富區(qū)，適合發(fā)展風(fēng)力提水。（2）產(chǎn)品類型。我國已基本形成南方型低揚程大流量風(fēng)力提水機組和北方型高揚程小流量風(fēng)力提水機組兩大系列。（3）發(fā)展趨勢。從風(fēng)力提水機組分類上講，主要產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展趨勢：低揚程大流量風(fēng)力提水機多采用旋轉(zhuǎn)式水泵，用于提取地表水和淺層地下水；高揚程小流量風(fēng)力提水機多采用往復(fù)式水泵，用于提取深層地下水；風(fēng)力提水機微滴灌系統(tǒng)；風(fēng)力機空氣泵提水機組；風(fēng)力發(fā)展機電泵提水系統(tǒng)。（二）小型風(fēng)力發(fā)電機（1）行業(yè)現(xiàn)狀。我國從20世紀(jì)80年代初就把小型風(fēng)力發(fā)電作為實現(xiàn)農(nóng)村電氣化的措施之一，主要研制、開發(fā)和示范應(yīng)用小型充電用風(fēng)力發(fā)電機，

10、供農(nóng)民一家一戶使用。目前，以下的機組技術(shù)已經(jīng)成熟并進行大量的推廣。在電網(wǎng)不能通達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，約萬居民利用風(fēng)能實現(xiàn)電氣化。截至年，我國累計生產(chǎn)小型風(fēng)力發(fā)電機組萬臺，居世界第一。（）發(fā)展趨勢：功率由小變大。戶用機組從0增大到0,以滿足彩電、冰箱和洗衣機等用電器的需要；由一戶一臺擴大到聯(lián)網(wǎng)供電。采用功率較大的機組或幾臺小型機組并聯(lián)為幾戶或一個村莊供電；由單一風(fēng)力發(fā)電發(fā)展到多能互補，即“風(fēng)力光伏”互補、“風(fēng)力機柴油機”互補和“風(fēng)力光伏柴油”互補；應(yīng)用范圍逐步擴大，由家庭用電擴大到通訊和氣象部門、部隊邊防哨所、公路及鐵路等。（三）大型風(fēng)力發(fā)電機組及國外機組國產(chǎn)化（1）大型風(fēng)力發(fā)電機組的制造。目前我國大型

11、風(fēng)力發(fā)電機組的研究制造商主要有：中國一拖美德（）風(fēng)電設(shè)備有限公司、西安維德風(fēng)電設(shè)備有限公司、上海申新風(fēng)力發(fā)電設(shè)備公司、北京萬電有限責(zé)任公司及新疆金風(fēng)科技股份有限公司。（2）國外機組國產(chǎn)化。在我國風(fēng)電場建設(shè)的投資中，機組設(shè)備約占70，%實現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化、降低工程造價是風(fēng)電場大規(guī)模發(fā)展的需要。大型風(fēng)電機的主要部件在國內(nèi)制造，其成本可比進口機組降低0（3）發(fā)展趨勢：風(fēng)力發(fā)電場數(shù)目不斷增加，裝機容量持續(xù)增長。截止至200年1底全國發(fā)電場總數(shù)已達(dá)27座，裝機容量已達(dá)萬。風(fēng)力發(fā)電機組單機容量逐年加大。單機容量在年以前是，近些年安裝的主要是級機組。目前兆瓦級風(fēng)機正在研制中。1小型風(fēng)力機組我國從80年代初把風(fēng)力

12、發(fā)電作為農(nóng)村電氣化的措施，主要研制、開發(fā)和示范應(yīng)用小型充電用風(fēng)電機，供農(nóng)牧民和漁民一家一戶使用。經(jīng)過二十年的發(fā)展，以下的機組技術(shù)已經(jīng)成熟，大量推廣,形成了年產(chǎn)萬臺的能力，現(xiàn)在每年銷售600至0800臺0，而且有上百臺出口國外。國內(nèi)擁有量約1萬臺，居世界第一。在電網(wǎng)不能通達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，約60萬居民利用風(fēng)能實現(xiàn)電氣化，電燈和電視進入農(nóng)家牧戶，生活質(zhì)量明顯提高。但我國是一個發(fā)展中國家，一些邊遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)牧民還未用上電。實踐表明：在一個較長的時期，小型風(fēng)力發(fā)電機組在解決有風(fēng)無電地區(qū)農(nóng)牧民生活用電仍然是一條重要的途徑。就是在有風(fēng)有電地區(qū)，從長遠(yuǎn)考慮，發(fā)展小型風(fēng)力機組對改善能源結(jié)構(gòu)，保護生態(tài)平衡和充分利用資

13、源等方面亦有積極的意義。國家計委提出的“光明工程”就為我國小型風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)展創(chuàng)造了條件。因此繼續(xù)發(fā)展小型發(fā)電機組仍有很大的潛力。2大型發(fā)電機組200年1底，全國建成28座風(fēng)電場，共裝機81臺4，總?cè)萘繛?010千9瓦5。詳見表3。在這些風(fēng)電場中的風(fēng)力發(fā)電機組約95以%上是利用貨款從國外引進的，設(shè)備價格高，風(fēng)電場每千瓦造價約80900元0，其中機組占投資的75-80。目前國內(nèi)大中型水電站每千瓦造價為7008000元0，火電站加上脫硫環(huán)保設(shè)施，每千瓦造價也要超過700元0。我國風(fēng)電場年利用小時數(shù)一般為270小0時；一些地方達(dá)到320小0時，因而風(fēng)電成本為0.45-元0/.千7瓦0時。只有逐步實

14、現(xiàn)國產(chǎn)化，才能把風(fēng)電場造價降下來。199年6，國家計委制定了“乘風(fēng)計劃”，從我國國情出發(fā)，采取技貿(mào)結(jié)合的形式，與國外組建合資生產(chǎn)企業(yè)。在建設(shè)風(fēng)電場的同時，引進技術(shù)，通過消化吸收，自行開發(fā)研制大型風(fēng)力發(fā)電機組。這是加速大型風(fēng)力發(fā)電機組國產(chǎn)化的一條重要舉措。成立不久國家電力公司也已經(jīng)把風(fēng)電作為電力工業(yè)的一個重要組成部分，積極爭取一切有利的投資，逐一克服影響開發(fā)風(fēng)電的障礙，穩(wěn)步向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。組件的國產(chǎn)化問題一直是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界人士奮斗的目標(biāo)。目前國內(nèi)比較有規(guī)模的風(fēng)機制造企業(yè)有：新疆金風(fēng)科技股份有限公司（新疆風(fēng)能公司）、洛拖美德（洛陽）風(fēng)電設(shè)備有限公司、西安維德公司（西安航空發(fā)動機集團公司與德國NO

15、RDEXBALCKE-DURR公司建立了風(fēng)力發(fā)電機組的合資公司）等。目前，根據(jù)國家科技部對大型風(fēng)力發(fā)電機國產(chǎn)化的要求，這些企業(yè)正在進行各種規(guī)格的樣機的研制?！笆濉逼陂g，計劃研制新型功率大于600KW的風(fēng)機。風(fēng)電要發(fā)展，市場是關(guān)鍵。因此國內(nèi)的企業(yè)建議國家要大力支持國產(chǎn)化風(fēng)機發(fā)電項目，盡量避免整機進口風(fēng)機，建議國家籌建幾個國產(chǎn)化風(fēng)機示范風(fēng)場，繼續(xù)出臺鼓勵可再生能源利用的優(yōu)惠政策。2001年底建成的新疆阿拉山口風(fēng)電場就是新疆金風(fēng)科技股份有限公司生產(chǎn)的兩臺600KW的組機。經(jīng)過幾年的努力，全國已有12個省（自治區(qū)、直轄市）的電力公司設(shè)置相關(guān)機構(gòu)和人員，負(fù)責(zé)本地區(qū)的風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃、項目審查等前期工作和行

16、業(yè)管理。按照現(xiàn)代企業(yè)制度和公司法，結(jié)合本地區(qū)情況，組建了15家具備獨立法人地位的公司，從資金籌措、風(fēng)電場建設(shè)、生產(chǎn)運營、一直到資金償還全過程推行項目法人負(fù)責(zé)制。這些公司擁有一批高素質(zhì)、懂技術(shù)、能吃苦的專業(yè)人員，一支具有投資、建設(shè)、經(jīng)營管理、科研設(shè)計、制造安裝經(jīng)驗的風(fēng)電建設(shè)隊伍已經(jīng)形成，這支力量無疑將成為迎接21世紀(jì)風(fēng)電建設(shè)的生力軍。表3.全國風(fēng)電場裝機情況一覽表風(fēng)電場名稱投資業(yè)主機型單機容量（千瓦）并網(wǎng)時間臺數(shù)總?cè)萘浚ㄇ撸┬陆_(dá)坂城風(fēng)電二廠新疆自治區(qū)電力公司進口3006001992200114675000新疆達(dá)坂城風(fēng)電一廠新疆自治區(qū)水利廳進口10060019861999321210012序號

17、 新疆布爾津風(fēng)電場進疆阿拉山口風(fēng)電場新疆賽里木電業(yè)公司國產(chǎn)金風(fēng)60020011200內(nèi)蒙古商都風(fēng)電場國產(chǎn)華風(fēng)NTK30055-3001993-1994173875內(nèi)蒙古朱日和風(fēng)電場內(nèi)蒙古錫林浩特風(fēng)電場內(nèi)蒙古電力集團有限責(zé)任公司進口HSM-洛拖西班牙1002501995-10111213141516171838-3302000102980內(nèi)蒙古輝騰錫勒風(fēng)電場內(nèi)蒙古克什克騰風(fēng)電場廣東南澳風(fēng)電場廣東惠來風(fēng)電場遼寧東崗風(fēng)電場遼寧丹東風(fēng)電場遼寧橫山風(fēng)電場遼寧營口風(fēng)電場遼寧錦州風(fēng)電場吉林通榆風(fēng)電場福建平潭風(fēng)電場進口550-6001996-20006136700東電茂霖風(fēng)能發(fā)展有限

18、公司汕頭電業(yè)局南澳風(fēng)能公司南澳振能風(fēng)電公司中國福霖風(fēng)能公司華能廣東風(fēng)電有限責(zé)任公司遼寧省電力公司丹東供電公司大連市電力公司營口市供電公司錦州市電力公司吉林省風(fēng)電股份公司福建省科委進口一拖進口立軸國內(nèi)組裝丹麥國產(chǎn)進口進口國產(chǎn)進口進口德國進口西安維德進口進口600-75090-350250-60075060055-550750250600-13007506006602001999-20011989-19971997-1999200019991991-199720001993-19961999-200120001999-20001986-19932857561822252820264920160568801320012005210005000190003700300601000 福建省電力公司西班牙600200010600019福建東山風(fēng)電場福建省電力公司西班牙600200010600020浙江括蒼山風(fēng)電場浙江省電力局6001997-1998331980021浙江鶴頂山風(fēng)電場浙江省電力局浙江省科委丹麥500-600199519981710255國產(chǎn)500-6001993-1995222浙江泗礁風(fēng)