风能发电的现状和发展

风能发电的现状和发展（通用8篇）

1.风能发电的现状和发展 篇一

科技文献检索综述论文

学院：信息科学与工程学院 班级：电气090

1姓名：吕蕾

学号： k200910506137

风力发电技术综述

姓名 吕蕾

（信息科学与工程学院电气0901k200910506137）

摘要 文中着重阐述了风力发电机组及恒速恒频、变速恒频风力发电系统的基本结构和工作原理，简单介绍了风力发电技术的研究热点，综述了风力发电技术的发展现状及发展方向。

关键字 风力发电 技术 趋势前言

在能源消耗日益增长，环境污染日渐严重的今天,当石油、天然气等不可再生能源日益短缺及大量化石能源燃烧导致大气污染、“酸雨”和“温室效应”加剧的现实摆在面前，风力发电作为当今世界清洁可再生能源开发利用中技术最成熟、发展最迅速、商业化前景最广阔的发电方式之一亦受到广泛重视。在对可再生能源的开发利用中，风能由于其突出的优点而成为世界各国普遍重视的能源，风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。文中着重阐述了风力发电机组及恒速恒频、变速恒频风力发电系统的基本结构和工作原理，简单介绍了技术的研究热点，综述了国内外风力发电技术的发展现状和发展方向，指出风力发电技术的重要性。风力发电机机组的工作原理及基本结构

典型的风力发电机组主要由风轮(包括叶片、轮毂)、(增速)齿轮箱、发电机、对风装置(偏航系统)、塔架等构成。其工作原理为：风以一定的速度和攻角流过桨叶，使风轮获得旋转力矩而转动，风轮通过主轴联接齿轮箱，经齿轮箱增速后带动发电机发电。如图：

上图为风力发电技术结构图

一方面，由于风力发电机组频繁起停，风轮转动惯量又很大，故风轮的转速设计值较低，通常为20～30 r／min；另一方面，为了限制发电机的体积和重量，其极对数较少，故在风轮与发电机间通常设置增速齿轮箱，将风轮输入的较低转速增速到1 000～1 500 r／min以满足发电机所需。

风力机按风轮的结构及其在气流中的位置大体上可以分为两大类，一类为水平轴风力机、一类为垂直轴风力机；对水平轴风力机，需要风轮保持迎风状态，根据风轮是在塔架前还是在塔架后迎风旋转分为上风向和下风向两类。对垂直轴风力机，起风轮围绕一个垂直轴旋转，主要优点是可以接受来自任何方向的风，因而当风向改变时无需对风。

偏航系统是上风向水平轴式风力机风轮始终保持迎风状态及提供安全运行所需锁紧力矩的特有伺服系统，其通过驱动机舱围绕塔架的垂直轴转动以使风轮主轴保持与稳定的风向一致；另外，当因偏航动作导致机舱内引出电缆扭绞时，偏航系统应能自动解除扭绞。

风力发电机组中的发电机一般为异步发电机(包括笼型、绕线型)或同步发电机(包括永磁、电励磁)，采用何种形式的发电机主要取决于风力发电系统的形式。风力发电机组的工作原理及基本结构

风力发电系统从形式上有离网型、并网型。离网型的单机容量小(约为0．1～5 kW，一般不超过10 kW)，主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行；并网型的单机容量大(可达MW级)，且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。另外，中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行，也可与其它能源发电方式相结合形成微电网。并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率，在风力发电技术方面目前世界上流行的风电技术大体上可分为恒速恒频(CSCF)和变速恒频(VSCF)两大类。

3.1 恒速恒频(CSCF)风力发电系统

恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数P和频率f所决定的同步转速n0)、鼠笼式异步发电机。且在定桨距并网型风电机组中，一般采用鼠笼式异步发电机，通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速n0的转速(一般在(1～1．05)n0之间)稳定发电运行。恒速运行的风力发电主要缺点如下：

3.1.1 恒速恒频系统是一种刚性机电耦合系统，当风速发生突变时，风机的叶片将承受较大的扭应力和风力摩擦。为了保持机械转速恒定，巨大的风能还将通过叶片在风机主轴、齿轮箱和电机等部件上产生很大的机械应力，增加了这些部件的疲劳损坏程度，缩短了使用寿命。并网运行时还会潜在地影响到电力系统的稳定运行。

3.1.2 采用失速调节方式，叶片自身结构复杂，单机容量增大时，转子的直径必须增大，叶片的厚度也随之增加，使叶片的刚度减弱，失速动态特性不易控制，风力机单机容量的发展受到限制

3.2 变速恒频(VSCF)风力发电系统

由于存在上述缺点存在，促使人们考虑使发电机在变速驱动下发出恒定频率的电能，从而发展了变速恒频风力发电技术。变速恒频发电是20世纪末发展起来的一种新型发电方式，它将电力电子技术、矢量变换控制技术和微机信息处理技术引入发电机控制之中，获得了一种全新的、高质量的电能获取方式。风力机采用变速运行，即风机叶轮跟随风速的变化改变其旋转速度，保持基本恒定的最佳叶尖速比，风能利用系数最大。目前，变速恒频风电机组主要采用绕线转子双馈异步发电机，低速同步发电机直驱型风力发电系统也受到广泛重视。变速恒频风力发电技术相对于恒速运行方式变速运行具有如下优点：

3.2.1 风能转换效率高

变速运行风机以最佳叶尖速比、在最大功率点运行，提高了风力机的运行效率，与恒速恒频风电系统相比，理论上年发电量一般可提高20%以上。

3.2.2 变机电动力系统间有刚性连接

它为柔性连接当风速跃升时，能吸收阵风能量，把能量储存在机械惯性中，减少阵风冲击对风机带来的疲劳损坏，减少机械应力和转动脉动，延长风机寿命。当风速下降时，高速运转的风轮的能量便释放出来转化为电能送给电网。

3.2.3 可使变桨距调节简单化

变速运行放宽了对桨距控制响应速度的要求，在低风速时，桨距角固定;高风速时，调节桨距角限制最大输出功率。

3.2.4 变速运行还具有减少运行噪声等其它一些优点

目前市场上恒速运行的风电机组一般采用双绕组结构(4极，6极)的异步发电机，双速运行。在高风速段，发电机运行在较高转速上，4极电机工作；在低风速段，发电机运行较低转速上，6极电机工作。一般单机容量为600~750kW 的风电机纽多采用恒速运行方式。风力发电技术的发展现状及发展方向

4.1 风力发电技术发展现状

人类利用风能的历史可追溯到中世纪。起初是利用将风能转换为机械能，如用风车提水、碾米、磨面等都借风帆为船助航。中国、伊拉克、埃及、荷兰、丹麦等都是最早利用风能的国家。19世纪末，随着科学技术的进步，丹麦的研究人员才开始着手利用风能发电以后，各国都从小型风力发电机研制开始，从而逐渐向中大型风力发电机发展。

到2003年底，全球风力发电总装机容量已突破40000兆瓦，2004年全球风力发电新装机容量已超过8321兆瓦，比2003年增长了21%，出现了强劲势头。目前，在全球有50多个国家中，已成为47100兆瓦的风力发电场，一共为2千多万用户居民提供了充足的绿色能源。目前，世界风力发电机装机容量每年几乎以20%的速度增加，风电已成为世界上发展最

快的能源。即使如此世界各国开发利用的风能资源尚不到可开发利用风能资源的20%可见其开发潜力之大。目前．欧洲是全球风力发电的主力军。其中，德国风力发电装机容量位居世界第一，占全世界总风力发电装机容量的30％及以上。

我国的风电发展主要集中在2003年以后。近年来，风电显示出前所未有的发展势头。到2008年底，风电机组总装机容达1 215．3万kW，位列全球第4。随着我国风电装备制造业的快速发展，我国的华锐风电、金风科技两家企业进入2008年全球大型风电机组制造商前10名。如今，我国的风电仍然在以相当快的速度茁壮成长。

4.2 风力发电技术发展方向

综观世界风力发电近几年迅猛发展的轨迹，呈现出如下发展方向及发展动态：

（1)大型化；

（2)定桨距、定速恒频向变桨距、变速恒频方向发展；

（3)海上专用风电机组研究及近海风电大规模开发；

（4)多级增速齿轮箱传动向直驱型(无齿轮箱，风轮直接驱动多级发电机)、半直驱型(风轮经单级增速齿轮箱驱动多级发电机)方向发展；

（5)应用全功率变流的并网技术；

（6)低电压穿越技术；

（7)实现风力发电系统功率优化、稳定可靠运行的智能控制技术；

（8)桨叶的空气动力特性、新材料新工艺应用及控制策略研究；

（9)风电场远程监控系统及无线网络技术应用。风力发电技术的讨论热点

自2010年以来，我国共发生80起风电场脱网事故，2011年1～8月，这个数字上升到了193起，并且大规模脱网事故（一次损失风电出力50万千瓦以上）由1起升至12起。这一系列事故的发生，使人们把注意力转移到了起因之上。据有关人士分析事故发生主要由风力发电机设备、风场管理、电网接入以及运行安全监管等四方面问题导致。与此同时也引起了人们对风电机组必须具备了低电压穿越(LVRT)运行功能的讨论。目前，世界各国纷纷制定了针对大型风电机组并网运行的标准，要求在电网发生故障如电压瞬间跌落时，风电机组仍能保持并网，且能向电网提供一定的无功功率支持，以提高电力系统的稳定性，这就要求风电机组具有一定的低电压穿越(LVRT)运行能力。

目前，国内运行的大部分风机都没有加装低电压穿越模块，还有部分以前加装的也不能满足电科院的最新要求，不断发生的脱网事故将引发变流器改造需求。自今年8月份开始，我国电监会组织开展风电安全检查，其中风电设备情况中最重要的就是检查机组低电压穿越能力检测及改造情况。此后能源部发布“大型风电场并网设计技术规范”等18项重要标准，包括风机的低电压穿越(LVRT)运行能力。小结

风能是非常重要并储量巨大的能源，它安全、清洁、充裕，能提供源源不绝的能量，是一种稳定的能源。在能源消耗日益增长，环境污染日渐严重的今天，风能无疑是一个很好的选择。所以，我国应加快风电技术和产业的蓬勃发展。通过大规模的风电开发和建设，进一步提高风电技术，为人类在能源方面的进步做贡献。

参考文献：

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（五），2006.[17] 姚兴佳，王士荣，董丽萍.风电场及电力发电机并网运行.风力发电技术讲座

（六），2006.[18] 王宏华.风力发电的原理及发展现状.风力发电技术系列讲座(1),2010

[19] 王宏华.风力发电的原理及发展现状.风力发电技术系列讲座(3),2010

[20] 张仰飞.风电机组参数辨识研究 ,2009.[21] 风力发电技术的发展方向和特点.[22] 朱蓉.风能资源评估最新技术及进展.

2.风能发电的现状和发展 篇二

关键词：风能发电,现状及发展趋势,研究

0前言

20世纪70年代能源危机的爆发以来,世界各国逐渐加大了对能源的储备与开发、研究,积极寻求可再生资源已解决世界能源储备量逐渐降低这一现象,而随着科技的发展,污染日益严重的今天,绿色清洁能源的开发同样被各国提上日程,也因此世界各国逐渐开始研发以光能、风能等自然界取之不尽,用之不竭的清洁能源来进行发电。目前为止,在世界的可再生资源发电技术的研究中,由于风能其固有的特点以及现今社会风能发电的技术相对节能且实用性高,所以世界各国现在正在投入更多的精力与财力研发风能发电技术。

1 风能发电的由来

风是自然界最常见的一种现象,因此古今中外就有不少利用风能的例子,而利用风能发电的历史就相对较短。提起风车大多数人都会想到荷兰这一古老的国家,而荷兰的风车最早是利用风能抽水以减低人们的劳动量。之后美国的一位科学家由于荷兰风车的启发,基于能量守恒定律首次实现了利用风能发电,虽然当时发电机的使用寿命相对较短,但是风能发电机的成功为人们证明了风能发电的可行性,从而促使更多的科学家将研究方向投入风能发电这一项目上,再加上目前能源危机的阴影笼罩世界,促使多数国家对风力发电的技术要求更加严格,以便达到全面普及风能发电。

2 风能发电的现状

风能发电在当今社会具有十分重要的意义,目前世界各国加大了对风能发电的技术研究,而且目前风能发电装置正在逐渐被投入实际应用。但是即便风能发电技术已相对成熟,整体的风能发电情况具有一定的优点,可是在投入实际应用后,一些隐藏的问题便暴露出来。

2.1 国外风能发电的情况

随着20世纪70年代能源危机的爆发以及近些年世界环境的恶化,清洁、可再生能源具有十分可观的应用市场,因此,近半个世纪以来,国际社会对风能的研究逐渐取得了相对重大的进步,而且风能发电技术也日益完善,尤其是国外的发达国家,多年前便将风能发电应用在实际生活中。在欧洲大多数国家中,风能发电项目十分普遍,目前欧洲利用风能发电已可以满足欧洲大部分人在生活中对电的需求,部分国家甚至可以利用风电满足本国对电的全部需求,且随着时间的推移,国外的风能发电装置的生产量逐步得上升,未来风电事业将成为电力事业的主要发展趋势。

2.2 国内风能发电的现状

我国是人口大国,也是发展中的大国,国土面积辽阔,而能源对于我国更好的融入国际社会,提高自身的军事实力与国防实力有着重大的作用,是一个国家重要的发展战略物资,因此风能发电的研究对我国综合国力的提高有着十分重要的作用,目前为止,我国的风电技术正处于发展阶段,积极的借鉴国外的技术,吸取宝贵经验,在“六五”、“七五”、“八五”期间在风电技术应用上更是取得了重大的进展。但是由于我国与世界接轨的时间较晚,较发达国家相比对风能的研究时间较晚,现有的风电装置不足以满足我国发展对电的需求,能源危机如影随形,在一定程度上督促着对可持续清洁能源的研发,所以必须投入大量的精力研究风电技术。

2.3 风能发电中所存在的问题

对于正处在能源危机的阴影与生态环境恶化的背景下,风能由于其清洁与可再生这两个特性被广大群众所青睐,但是由于我国发展较晚,在风电技术和管理研究上存在这严重的不足,也因此导致风能发电技术不能尽快的得到的普及,以降低能源的损耗量,减轻环境的负担。众所周知风是由于空气的流动所产生的,所以风能取之不尽用之不竭的特性,因此,风能是一项十分重要的可再生清洁能源,但是在研究中发现,利用风能发电具有一定的限制性。这主要是由于风本身的特性以及技术层面的问题所导致的。风过无痕在一定程度上表明了风的能量密度较小这一现状,这就导致利用风能所转换的电能能量较小,不足以满足日常用电的需求;而且风的流向与大小具有不确定性,这更对风能发电装置的工作带来困扰,从而影响风能发电厂的正常工作;而且由于技术层面的限制,导致储存风电装置的储存风的装置储存风能的性能并不好,还会耗费大量的不必要的电能,从而提高了发电记得负担;风能最开始被用于实际生活中是荷兰的风车,因此目前为止利用风能发电的专职多是风车,但是风车发电对风能的利用率极低;更重要的是风能发电对气候的依赖习惯太强。从另一方面来说,目前风能发电并没有建立如煤电发电一样的管理措施,以及能源监管部门对风电的评估。因此,若想更早的普及风能发电,就必须改善目前在技术层面所存在的问题,加强管理措施提高风能的利用效率。

3 现阶段风能发电的发展趋势

随着时间的发展,由于不可再生能源的储存量与可开采量逐渐下降,大面积的使用清洁能源满足人们日常用电的需求是社会发展之必然,以此为了达到这一目的,必须解决目前风能发电在技术以及政策上的问题。从技术上来说,机组单机的容量将持续增大,最大程度的提高风能的利用效率,而随着机组单机的容量增大,风力发电装置的体积势必会减小,因此,大量的新型轻便型材料将会成为风力发电设备的主要组成材料,从而保证风力发电装置的设计更加合理;由于风能发电装置的机组单机的容量增大,提供风力发电装置工作的动力也会增大,因此,双馈异步发电技术在风能发电技术中依旧占据主导位置,同时组成风能发电装置的各器件的性能也将逐渐提高;为了最大的提高风能发电装置的使用寿命,直驱式、全功率变电流技术将会迅速的发展起来,从而保证风能发电的可靠性;随着电子信息技术的发展,自动化、智能化技术已逐渐在各行各业普及,而将智能化技术应用在风能发电中,能极大限度的提高风能发电的可靠性,所以风能发电智能化也将成为风能发电的主要研究方向。

4 风能发电的重要性

我国是人口大国,亦是发展中的大国,而且中国若想在当前的国际社会中继续稳步的发展,毫不夸张的说,能源绝对是重要的军事战略物资,因此降低能源的消耗量是十分重要的。而电是人们日常生活中不可或缺的一部分,因此普及风能发电具有重要的社会意义。一方面来说,利用风能发电既极大的降低了不可再生能源的消耗量,避免了温室效应的进一步恶化,改善了当前的生态环境,更在一定程度上提高了我国的经济收益,改善了偏远地区的生活状况,保证了信息的传播情况,从而保障了居民的知情权。从另一方面来说,由于扩大风能发电的规模所节省下的能源可以提高我国的军事实力,是我国在相对复杂的国际社会中保全自身的同时提高自身的国际地位。

5 结语

总而言之,国际社会对风电技术的应用意识分广泛,虽然目前为止由于技术和管理层面上的限制,我国的风能发电的普及还不尽人意,但是不可否认的是,由于风能所具有的特性,所以风能发电一定是未来社会的主要发电方式,更何况还有能源危机以及环境恶化的督促,会加快相关人员的研究速度。而且风电技术在减轻温室效应,抑制沙尘暴等恶劣天气方面具有显著作用。由此可以看出发展风电技术对我国的发展有着十分重要的社会意义。

参考文献

[1]陈坦毅,郑增威,霍梅梅,赵波.风能发电预测技术研究的现状与发展[J].能源好工程,2012(6).

3.风力发电机的技术现状和发展前景 篇三

关键词：风力发电机 技术 现状 前景

中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）07（c）-0077-01

我国在1995年颁布的《中华人民共和国电力法》和2006年颁布的《可再生能源法》中均明确提出国家鼓励和支持利用可再生能源发电，这为风力发电的发展构建了一个比较完备的法律系统框架。尤其是自2006年以来，我国并接入网的风电量以85%的年均增长率逐步攀升，2012年6月我国一举取代美国成为世界第一的风电大国，国家电网已成为全球风电接入规模最大的电网。随后，国家能源局于2012年7月又发布了《风电发展“十二五”规划》，提出我国到2015年风电并网装机要达到1亿 KW、2020年风电并网装机要达到2亿 KW的目标。可预见的是，在常规能源越来越紧缺，污染越来越严重，而能源需求却越来越大的严峻背景下，如何加快实现节能减排目标、转变经济发展方式以及转变对传统能源的依赖，已经成为我国未来能源发展的主要基调。现有的可再生能源技术中，风力发电技术又最为成熟，我国幅员辽阔，风电产业的发展具备得天独厚的条件，因此对风力发电中的关键技术-风力发电机技术的现状及展望的研究就变得尤为重要。

1 技术现状

风力发电机是风电系统中实现风能转换为电能的核心部件，风力发电系统主要由风轮、齿轮箱、发电机、功率变换器、变压器等部分构成。风力发电机在发展初期均采用小容量直流发电机，随着风电机组向大型化方向发展，交流发电机已成为当今风力发电机的主要形式，如表1所示。

随着风力发电技术的发展，风力发电机由早期的直流发电机、笼型异步发电机等演变为当前的双馈异步发电机和低速直驱永磁同步发电机等。同时，风力发电机自身技术水平的提高，又有力地促进了风力发电整体技术的进步。例如，双馈异步发电机及其控制技术的成熟，使变速恒频风力发电得以实现，成为当前风力发电系统的主流。

若根据风力发电机的运行特征为标准，风力发电机又可分为恒速风力发电机（Fixed speed generator）、有限变速风力发电机（Limited variable speed generator）和变速风力发电机（Variable speed generator）。

2 技术发展前景

目前，国际上大型风力发电机组正朝着增大单机容量、减轻每单位容量的自重、提高转换效率的方向发展。除了前述的各种发电机，各国研究人员从提高风力发电机组的效率和可靠性、降低大型发电机的制造难度等角度出发，还提出了其他一些具有商业化潜力的风力发电机。

以异步发电机为主流的发电机因其结构简单、坚固耐用、价格便宜等优点，被作为电动机广泛使用，但其由于自身运行范围窄、功率因数较低等缺点，发展空间有限；变速恒频风力发电系统中的核心器件为双馈异步风力发电机，该系统采用齿轮箱和双馈异步风力发电机相结合的形式，但是齿轮箱的性能优劣制约着整个发电系统的效率和安全，双馈异步发电机需要使用电刷和滑环，这降低了系统的可靠性，也增加了制造和维护成本。

针对上述缺点，国外学者提出了永磁异步电机的概念，采用多极永磁同步发电机的直驱型变速恒频风力发电系统省去了增速齿轮箱，避免了齿轮箱性能优劣对整个系统的制约，在实际运行中提高了功率因数和发电效率，降低了维护成本，永磁异步电机具备广阔的发展前景；另外，近年提出的无刷双馈电机由于兼具了直驱式永磁同步发电机和双馈异步风力发电机二者的优点，在实际应用中越来越受到关注，顾名思义，无刷双馈电机由于没有电刷和滑环，使得其可特别有利地用作为风力涡轮发电机，这可以极大地避免在广泛使用的双馈感应发电机中由于电刷与滑环的问题所带来的主要故障模式，提高了系统的安全性和可靠性，研究表明无刷双馈电机和双阶齿轮箱的组合具有优异的可靠性且保持较低成本；例如双凸极永磁电机（DSPM电机）、磁通切换永磁电机（FSPM电机）、定子内永磁电机（SIPM电机）等，其均保留了开关磁阻电机定转子均为凸极、转子既无绕组也无永磁体等结构简单、坚固、可靠性高的优点，又同时具备效率高、功率密度高、功率因数高等优点，在变速恒频风力发电系统中应用前景广阔。

风能是一种清洁的可再生能源，风力发电已经成为世界各国重点发展的能源之一，随此而来的是风力发电机的制造业也成为新兴的制造产业，势必促进风力风电上下游产业的发展，也势必促进风力发电机控制技术的更快发展。风力发电机与风力发电系统互为因果，共同发展，相互促进。近年来风力发电系统的容量不断增大，风能领域新技术的快速发展，有力地促进了风力发电机的设计、制造、控制以及运行维护水平的提高，各种新型化的风力发电机及其控制系统不断涌现，为实际应用提供了多种选择。

3 结语

风力发电机的设计制造与诸多行业密切相关，风力发电机作为风力发电领域的关键技术点，进行探索非常必要。本文综述了国内外风力发电机的发展概况，简要介绍了风力发电机最新研究进展，但是风电技术的发展还存在着一定的问题，希望我们早日能够攻克难关，为新能源的开发利用奠定重要的基础。

（注：第二作者熊跃所做的贡献与第一作者相同，但限于版面设计，被列为第二作者）

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4.水能和风能的利用 篇四

1、 常识性了解水能和风能的利用的知识.

2、 知道水能和风能的利用对我国社会主义建设的重要意义.

3、 知道水能和风能是清洁能源，在使用中的能量转化和我国使用能源的概况.

4、通过本节教学，对学生进行爱国主义的教育和节约能源的教育.

教材分析

本节介绍了天然的机械能-水能和风能，以及它们对人类的开发和利用.教材的内容联系实际，是动能和势能的知识延续，是机械能在自然界中的具体体现，学习本节可以使学生对机械能形成比较具体的概念和全面的认识，在教材中还包含了大量的爱国主义教育和国情教育的内容，应当在教学中充分发挥其教育功能.

教法建议

本节的重点是从能量转化的角度，对建筑拦河坝提高上游的水位，到水流冲击水轮机，水轮机带动发电机发电这三个过程中的能量转化.

风能和水能的利用可以采用让学生阅读，并发现问题，分析问题的方法教学.提供的资料是：我国水能的使用情况;我国风能的使用情况;关于水能和风能使用的照片.

做好调查的准备，课本后面有两个调查题目，分别是是否有利用水能和风能的可能，及是否有水电站，对于水电站做一些调查.

5.风力发电研究现状及发展趋势 篇五

摘要：本文首先针对风力发电与其他能源的优势进行对比；接着阐述我国风力发电产业的研究现状；再对我国未来风力发电发展趋势进行了分析。

关键词：风力发电；可再生能源；现状；趋势

The Status and Development Trend of Chinese Wind

Power Abstract: The wind power generation and the Other forms of energy are compared;The status of wind power in China are introduced;Our future wind power status are analyzed.Key words: wind power;renewable energy;present situation;status

引言

风能是由地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同从而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。

随着世界经济规模的不断增大，世界能源消费量持续增长。能源危机的阴影正日益困扰着人类的生产和生活，世界上越来越多的国家也认识到，一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会的需要，而又不危及子孙后代前途的社会

[1]。节约能源，提高能源利用效率，尽可能多地利用洁净能源替代高含碳量的矿物燃料，已成为世界利用能源的主题。近年来，人们已经逐渐认识到风力发电在减轻环境污染、调整电网中的能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用，无论从调整电网结构，还是从商业化方面都促使人们开始重视发展风力发电[2]。

1风力发电与其他能源相比较有以下几方面的优势

1.1全球拥有丰富的风能资源

风的产生式由于地球表面上的大气受到太阳辐射引起部分空气的流动，是太阳能的一种转化形式，风能是地球与生俱来的资源。世界拥有巨大的风能资源。据估计，世界风能资源高达每53万亿千瓦时，预计到 2020年全球电力需求会上升至年25578万亿千瓦时, 也就是说全球风能资源是世界预期电力需求的2倍[3]。

1.2风能是可再生的清洁能源

风能是不需要开采、运输、不产生任何污染的清洁可再生能源。而且1台单机容量1000千瓦的风机与同容量火电装机相比，每年可减排二氧化碳2000吨、二氧化硫10吨、二氧化氮6吨。仅2007年, 全球940亿瓦风机容量就将减少

[4]二氧化碳排放12200万吨，相当于20个大型燃煤发电站的排放量。

1.3风机建造周期短、运行和维护成本低

风力发电和其他发电方式相比，建设周期一般很短(1台风机的安装时间不超过3个月)，1个50万千瓦级的风力发电厂建设期不到1年，而且安装1台投入运行1台，装机规模灵活。目前风电厂造价为 8000-9000元/千瓦，其中，机组(设备)占75%，基础设施占20%，其他为5%；风能利用小时数在2700-3200小时/年，其风电成本约0.45-0.6元/千瓦时。风电机组的设计寿命一般为20-25年，其运行和维护费用一般相当于风电机组成本的 3%-5%[5]。

1.4风力发电占地少，现场所需人员少

风力发电相关建筑仅占风力发电场约7%的土地，其余场地仍可供其他产业使用；可以灵活地建设在山丘、海边、荒漠等地[6]。风电厂建成后，现场几乎不需要运行人员，可进行远程控制操作。中国风电发展的现状

2.1中国风力资源分布情况

我国风能资源比较丰富。根据全国第2次风能资源普查结果,中国陆地风能离地面10米高度的经济可开发量2.53亿千瓦, 离地面50米估计可能增大一倍。近海资源估计比陆地上大3倍,10米高经济可开发量约7.5亿千瓦,50米高约15亿千瓦

[7]。

我国的风力资源主要分布在两大风带: 一是三北地区(东北、华北和西北地区)。包括东北3省和河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏、新疆等省区近200千米宽的地带, 可开发利用的风能储量约2亿千瓦, 约占全国可利用储量的79%。该地区风电场地形平坦, 交通方便, 没有破坏性风速, 是我国连成一片的最大风能资源区, 有利于大规模地开发风电场。二是东部沿海陆地、岛屿及近岸海域。冬春季的冷空气、夏秋的台风, 都能影响到沿海及其岛屿, 是我国风能最佳丰富区, 年有效风功率密度在200瓦/平方米以上。如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等, 可利用小时数约在7000至8000小时。这一地区特别是东南沿海,由海岸向内陆丘陵连绵, 风能丰富地区仅在距海岸50千米之内。另外, 内陆地区还有一些局部风能资源丰富区[8]。

从上述风力资源分布情况来看, 中国有相当大的地区有着丰富的风能资源, 具有很大的开发利用价值, 商业化、规模化的潜力很大。

2.2 风电场发展迅速，建设规模不断扩大

我国的风力发电始于20世纪50年代后期，在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场，但其后就处于停滞状态。到了20世纪70年代中期以后，在世界能源危机的影响下，特别是在农村、牧区、海岛等地方对电力迫切需求的推动下，我国的一些地区和部门对风力发电的研究、试点和推广应用又给予了重视与支持，但在这一阶段，其风电设备都是独立运行的。直到1986

年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场后，从此并网运行的风电场建设进入了探索和示范阶段，但其特点是规模和单机容量均较小。到1990年已建成4座并网型风电场，总装机容量为4.215兆瓦，其最大单机容量为200千瓦。在此基础上，风力发电从1991年起开始步入了逐步推广阶段，到1995年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容量为36.1兆瓦，最大单机容量为500千瓦。1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，其特点是风电场规模和装机容量均较大，最大单机容量为1500千瓦[9]。据中国风能协会最新统计，2007年中国除台湾省外新增风电机组3,144 台。与2006 年相比，2007年当年新增装机增长率为145.8％，累计装机增长率为126.6％。2008年又新增风电装机容量630万千瓦,新增容量位列全球第2,仅次于美国.截至2008年底总装机容量达到1215.3万千瓦,同比增长106% ,总装机容量超过了印度,位列全球第4,同时跻身世界风电装机容量超千万千瓦的风电大国行列.2007年中国除台湾省外累计风电机组6458

[10]台，装机容5890兆瓦。截至2010年底，我国新增风电装机1600万千瓦，累计装

机容量达到4182.7万千瓦，均居世界第一，其中3100万千瓦装机实现并网发电。目前，甘肃酒泉、蒙东、蒙西、东北、河北、新疆、江苏、山东等多个千万千瓦风电基地正有序推进，蒙西和甘肃酒泉风电基地装机均超过500万千瓦，河北、吉林等多个地区装机超过250万千瓦。上海世博会期间，上海东海大桥10万千瓦海上风电场并网发电，成为除欧洲之外世界上第一座海上风电场。随后，总规模100万千瓦的海上风电特许权项目也在江苏启动。2010年，风电发电量达到450

[11]亿千瓦时，比上年增长63%。

2.3 国家及政府有关部门重视和支持风力发电

风电的迅速发展与国家的政策扶持密不可分。“十一五”时期，我国陆续出台了《可再生能源法》、《关于风电建设管理有关要求的通知》及《可再生能源中长期发展规划》等一系列配套政策和实施细则，这些政策不仅为风电长远发展提供了法律保障、政策支持，也明确提出了装备先行、市场化的发展战略。截至目前，风电企业享受所得税“三免三减半”、“增值税减免50%”、“即征即退”等一系列优惠政策。除了国家推出的标杆电价外，部分省份还另外推出风电补贴，[12]山东、广东的风电上网电价均高于国家标杆电价。

2.4 专业队伍和国产化水平逐渐提高

风力发电的“装备先行”战略使风电快速发展[13]。据统计，2004年全国装机的风电设备中，进口设备占90%，2010年全国装机的风电设备中国产设备占90%。随着国内风电市场的发展，有10余家风电设备制造企业实现了规模化生产，华锐、金风等7家制造企业已经跻身2010年世界风电设备制造15强，其中华锐风电已经跃居世界第二。经过多年的技术积累和资本投入，国内风电设备生产水平不断提高，兆瓦级风机等科技难关被相继攻克。

风电设备的国产化，带动了国内风电技术水平和运营质量的快速提升。目前，国内风电机组普遍采用当今世界主流技术，世界领先的3兆瓦机和海上风电项目均在国内落户。单位千瓦造价已从“十一五”初期的7000元左右降到4000元以

[14]下，降幅达40%。

2010年全国累计风电装机容量已突破40000兆瓦，海上风电大规模开发正式起步。国内风电市场竞争形势日趋激烈，使得企业在满足国内需求的基础上，积

极拓展海外市场。中国风力发电行业发展前景广阔，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。“十二五”期间，我国风电产业仍将持续每年10000兆瓦以上的新增装机速度，风电场建设、[15]并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。

3全球风力发电的趋势

风力发电是一种主要的风能利用形式，风力发电已经开展了多年，随着能源环境的变化和风力发电产业的成熟，未来几年风力发电将呈现新的趋势。

3.1风力发电投资成本降低

风力发电相对于太阳能、生物质等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。

根据美国国家可再生能源实验室NREL的统计，从1980年至2005年期间，风力发电的成本下降超过90%，下降速度快于其他几种可再生能源形式[16]。根据丹麦RIS国家研究实验室对安装在丹麦的风力发电机组所进行的评估,从1981～2002年间，风力发电成本由15.8欧分/千瓦时下降到4.04欧分/千瓦时，预计2010电成本下降至3欧分/千瓦时，2020年降低至2.34欧分/千瓦时[17]。

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了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。随着融资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。总体上，风力发电成本将得到大幅降低[18]。

3.2风力发电国产化必要性

实现风力发电技术装备国产化的目的是提高我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，为推动我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我国市场竞争时大幅度降低产品价格。风力发电技术装备国产化的指导思想是以市场为导向，以工程为依托，在引进消化吸收国际先进技术的基础上，进行创新提高，开发具有自主知识产权的风力发电设备[19]。

风力发电国产化水平日益提高，如全部实现风力发电机组国产化，预计可降低风力发电机组成本30%，在不改变其它条件的前提下，可使风力发电成本降至0.332元/千瓦时。为此，国家必须加大科研开发投资力度，在目前条件下以风力发电场建设投资1.5%-3%的比例支持我国的风力发电技术科研开发和国产化是适宜的[20]。其重要意义不仅仅在于降低风力发电成本，还将推动我国风力发电机组产业的形成，利用我们的优势走向国际市场。

3.3海上风力发电将成为风力发电的新视点

海上有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。多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。

国际上，到2003年末，围绕欧洲海岸线的海上风力发电总装机已达到600兆瓦，其中大部分都集中在丹麦、瑞典、荷兰和英国。目前最大的海上风力发电场是位于丹麦南海岸的Nysted风力发电场，容量为165.6兆瓦，由72台Bonus2.3兆瓦海上风力发电机组组成，于2003年12月开始发电。到2010年，欧洲海上风力发电的装机容量已达到10000兆瓦。海上风速大且稳定，年利用小时数可达到3000小时以上。同容量装机，海上比陆上成本增加60%，电量增加50%以上。随着风力发电的发展，陆地上的风机总数已经趋于饱和，海上风力发电场将成为未来发展的重点。海上发电是近年来国际风力发电产业发展的新领域。[21]

海上风能资源储量远大于陆地风能，储量10米高度可利用的风能资源超过7亿千瓦，而且距离电力负荷中心很近。目前上海已开始海上风力发电项目的建设，到2010年，上海的风力发电总装机容量将达到200－300兆瓦[22]。为达到这一目标，第一座长距离跨海大桥东海大桥两侧将建成内地首个海上风力发电场。随着海上风力发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。

3.4大型发电机组是风力发电必然的趋势

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1500千瓦以上。目前，欧洲已批量安装3600千瓦风力发电机组，美国已研制成功7000千瓦风力发电机组，而英国正在研制巨型风力发电机组。目前风力发电机组的规模一直在不断增大，国际上主流的风力发电机组已达到2-3兆瓦。国家2008年7月发改委共核准了222.45万千瓦大型风电项目，是2007年底全国累计装机600万千瓦的[23]37%。

大体上大型风力发电机组有两种发展模式。陆地风力发电，其方向是低风速发电技术，主要机型是2-5兆瓦的大型风力发电机组，这种模式关键是向电网输电。近海风力发电，主要用于比较浅的近海海域，安装5兆瓦以上的大型风力发电机，布置大规模的风力发电场，这种模式的主要制约因素是风力发电场的规划和建设成本，但是近海风力发电的优势是明显的，即不占用土地，海上风力资源较好[24]。

4结论

风力发电具有既能保证能源的有序利用，又能战胜全球气候变化，更有利于全球的环境资源保护的优点。通过对我国风能资源及利用状况的调查，我国的风能开发和利用已经进入一个崭新时期，尤其是小型风机的生产和应用已经相当广泛，效果也非常不错，并且前景非常广阔。我们要充分有效地利用风能这种可再生、无污染、环保节净的自然资源，通过致力于风力发电的技术创新与科研开发，使我国的风力发电得到长足发展，使风电在我国得到更加广泛的应用。

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6.国际光热发电产业发展现状解读 篇六

在全球能源供应清洁化、低碳化趋势的背景下，太阳能热发电（简称“光热”）因兼具环保性、稳定性、可调节性和易于并网等特点，近年来发展步伐迅速。目前，全球范围内已经掀起了新的光热投资和建设热潮，光热发电总装机规模持续上升，光热发电行业呈现出一派蓬勃发展的繁荣景象。

国际太阳能热发电产业发展总体概况

（一）全球太阳能热发电产业发展状况

全球太阳能热发电市场呈现出美国、西班牙装机总量领跑，新兴市场装机开始释放，整个产业全球范围蓬勃发展的局面。粗略算来，截至2015年12月底，全球已建成投运的光热电站装机容量已接近5吉瓦。

（二）世界各国太阳能热发电发展状况

丰富的太阳能资源是发展太阳能热发电的首要条件。太阳能辐射强度和日照时间最佳的区域包括北非、中东地区、美国西南部和墨西哥、南欧、澳大利亚、南非、南美洲东、西海岸和中国西部地区等，目前全球在运、在建和规划发展的光热发电站都位于上述国家和地区。

1.各国在运太阳能光热发电站装机规模截

至2015年12月底，西班牙在运光热电站总装机容量为2300兆瓦，占全球总装机容量近一半，位居世界第一；美国第二，总装机量为1777兆瓦；两者合计光热装机超过4吉瓦，约占全球光热装机的88%。其后是印度、南非、阿联酋、阿尔及利亚、摩洛哥等国。中国截至2015年底已建成光热装机约14兆瓦，其中最大为青海中控德令哈50兆瓦太阳能热发电一期10兆瓦光热发电项目，其他项目多不足1兆瓦。

2015年，全球太阳能热发电新增装机容量主要来自于摩洛哥、南非和美国，新兴市场的装机增长首次超过美国和西班牙两大传统市场。

2.各国在建太阳能光热发电站装机规模

截至2016年2月底，全球在建太阳能光热发电站装机容量约1.4吉瓦。其中摩洛哥在建装机容量最高，达350兆瓦；中国在建装机容量位居第二位，为300兆瓦（与国内统计数据略有出入）；印度在建项目的装机容量达278兆瓦，位居第三位；其后是南非、以色列、智利等国。3.各国规划建设太阳能光热发电站装机规模

南非：到2030年，将实现1200兆瓦光热发电的装机目标。摩洛哥：计划到2020年太阳能发电装机达到2吉瓦，太阳能发电量占全国总用电量的14%。印度：2022年达到175吉瓦，其中100吉瓦为太阳能。沙特：2032年实现41吉瓦太阳能发电装机的发展规划。阿尔及利亚：计划到2030年完成5吉瓦风电和2吉瓦光热发电、13.5吉瓦光伏装机。埃及：2008年规划到2020年实现20%的可再生能源电力生产目标，其中2.2%来自光伏和光热发电。

太阳能热发电主要技术和代表性电站介绍

（一）太阳能热发电主要技术

太阳能热发电，通常叫做聚光式太阳能发电，通过聚集太阳辐射获得热能，将热能转化成高温蒸汽，蒸汽驱动汽轮机发电。按照太阳能采集方式主要可划分为槽式发电、塔式发电和碟式发电。粗略统计，截至2016年2月，在全球建成和在建的太阳能光热发电站中，槽式电站数量最多，约占建成和在建光热电站总数的80%，塔式电站占比超过11%，碟式电站最少，占比不足9%。

（二）代表性电站

1.西班牙Andasol太阳能光热发电站。Andasol太阳能光热发电站是欧洲第一个商业运行的太阳能槽式导热油电站，由三个50兆瓦装机的项目组成。Andasol1号电站开建于2006年7月，2009年3月实现并网投运。Andasol槽式电站是全球首个配置了大规模熔盐储热系统的商业化光热电站，增加了7.5小时的储热系统，此后西班牙很多槽式电站的储热容量设置都为7.5小时。

2.西班牙Gemasolar太阳能光热发电站。Gemasolar太阳能光热发电站装机容量达19.9兆瓦，于2011年5月开始试运行。作为全球首个将塔式系统和熔盐传热储热介质结合的商业化光热电站，Gemasolar储热系统可在没有阳光的情况下持续发电15小时，成为熔盐型塔式光热发电技术发展的重要里程碑。

3.美国Solana太阳能光热发电站。Solana太阳能光热发电站于2010年底开始建设，2013年完工，是当时世界上最大的槽式电站，也是美国第一个带熔盐储热的太阳能光热发电站。

4.美国Ivanpah太阳能光热发电站。Ivanpah太阳能光热发电站2014年2月投产，总规划容量为392兆瓦，由三座塔式电站构成，占当时美国总投运光热电站装机容量的30%左右，也是全球目前最大规模装机的光热电站。

5.美国CrescentDunes太阳能光热发电站。CrescentDunes太阳能光热发电站装机容量110兆瓦，是全球第一个大规模采用熔盐塔式光热发电技术的电站。该项目的投运证明塔式熔盐技术在100兆瓦级大型电站上应用的可靠性，是熔盐型塔式光热发电技术发展中跨越性的一步。

6.摩洛哥Noor系列太阳能光热发电站。Noor系列太阳能光热发电站是摩洛哥首个大型商业化光热发电项目，光热发电总装机容量高达510兆瓦。装机160兆瓦的一期工程Noor1槽式电站已于2016年2月正式投运。

国际典型太阳能热发电政策形势分析

不同国家和政府采取各种扶持政策，快速推动了太阳能热发电行业的发展。这些政策主要包括上网电价补贴（即FIT，给予每度可再生能源上网电力以特定的价格补贴额度）、购电协议（即PPA，规定电力公司以何种价格和规则收购可再生能源发电量）、可再生能源配额制（即RPS，政府给电力公司分配任务指标，要求电力中必须有一定比例来自于可再生能源）或可再生能源投资比例限定、贷款担保、税收优惠等。

（一）西班牙：FIT补贴政策

西班牙是第一个采用FIT补贴机制促进光热发电产业发展的国家，2002年曾对光热发电上网电价补贴0.12欧元/千瓦时，但由于补贴力度不够，成效甚微。2007年西班牙政府颁布《对可再生能源的FIT补贴》，提供了两种补贴方式供国内光热电站运营商选择，即固定的上网电价补贴，或者市场电价加上额外补贴，补贴期限为25年。由于经济危机和电力过剩，2009年，西班牙政府对《对可再生能源的FIT补贴》进行了修订，“市场电价+额外补贴”被取消。2012年西班牙政府迫于财政危机取消了对新建光热电站和原有电站辅助燃气发电部分的电价补贴，同时加征7%的能源税。2013年，FIT补贴被废除。2014年5月，《关于可再生能源发电的皇家法令413/2014》发布，因为新法案被指进一步损害到太阳能行业利益，西班牙的光热产业发展情势急转直下。2012年西班牙新增装机容量为1吉瓦，2014年新增装机仅为150兆瓦，2015年已基本没有新开工的光热电站。

较高的FIT补贴虽然带动了西班牙光热发电装机跨越式增长，但未能引导产业向更低电价成本的方向发展。这也是该补贴机制缺陷之所在，即难以促进光热发电技术进步和成本持续下跌，因为如果现有技术水平已经可以保障项目显著收益的话，开发商推动技术革新的动力就相对减弱。

（二）美国：贷款担保和投资税收减免

美国采用强制性产业推动政策RPS，规定电力公司必须与可再生能源发电公司签署PPA，保证按照PPA价格购买可再生能源电力。美国还围绕着RPS制定了一系列激励政策，包括能源部贷款担保计划和太阳能投资税收减免（ITC）等，以推动光热产业发展。

据统计，美国能源部贷款担保计划共支持了5个光热发电项目，总计获支持额度为58.35亿美元，总支持装机容量达1282兆瓦。但是只有少量具有重大意义的项目才能获得贷款担保支持；同时贷款担保计划也存在无法追回债务的风险。ITC政策是美国2005年出台的意向支持太阳能发展的核心政策，投资太阳能发电可享受最高相当于其投资额30%的联邦税收减免。由于ITC政策以项目实际投运日期核算，政策终止期限为2016年年底，而美国光热电站的建设周期通常在两年左右，并且100兆瓦级以上电站的耗时更长，因此2014年后美国几乎无新的大规模光热电站开建。

美国的目标是到2020年光热发电能够实现无补贴上网。美国能源部规划到2020年将光热项目的度电成本由2010年的21美分/千瓦时下降至6美分/千瓦时。截至2015年，美国带储热的光热项目的度电成本已被削减至13美分/千瓦时。

（三）以南非为代表的新兴市场：竞争性项目投标制

新兴市场在发展光热发电产业时大多采用的是竞争性项目投标制，即根据中标电价的高低来决定各个项目最终的上网电价。竞争性投标带来竞争加剧，随之带来更低的LCOE和更优惠的融资支持，这无疑会驱动光热发电产业进一步发展。

以南非为例，2011年南非能源部发布可再生能源独立电力生产采购计划（REIPPPP），实质就是竞争性项目招标制。招标过程中，投标电价的高低是决定开发商能否中标的主要标准，所占权重高达70%；但非价格评价标准仍占30%的权重，包括国产化率、技术水平、项目开发商的过往业绩等。

随着技术进步和越来越多的厂商加入竞争，南非光热项目的中标电价呈逐步下降的趋势。第1轮光热发电项目平均中标电价为22美分/千瓦时，第2轮光热发电项目平均中标电价约为21美分/千瓦时。第三轮招标中，由美国SolarReserve和沙特ACWA领衔组成的联合体获得了装机100兆瓦的Redstone塔式光热发电项目的开发权，该项目的投标电价为第一年12.4美分/千瓦时，剩余合同期内收购电价为15美分/千瓦时，几乎只是上两轮光热发电项目招标电价的一半。

全球太阳能热发电产业前景展望

IRENA预测，至2025年，槽式光热发电技术LCOE将下降至90美元/兆瓦时，塔式光热发电技术的成本将下降至80美元/兆瓦时。国际能源署2014年发布的《光热技术发展路线图》预测，到2050年全球光热装机将达982吉瓦，贡献全球11%的电量供应。2016年2月，由欧洲太阳能热发电协会、国际绿色和平组织和SolarPACES三方共同发布的《全球光热发电市场2016年展望报告》预测，光热发电到2030年将可满足全球6%的电力需求，到2050年这一比例将升至12%。

7.风能发电的现状和发展 篇七

作为能源消耗大国,我国不但拥有丰富的风能资源,而且风电开发和利用技术位居世界前列。近年来,我国各级政府致力于推动风电事业的发展,并取得了一定的成就。但现阶段我国风能开发和利用在总能源中所占的比例很小,如何加快推动风能发展仍将是未来我国能源发展中所要解决的重大问题之一。

1 中国风能开发利用现状

在水能、太阳能、风能、地热能、海洋能和生物质能等众多可再生能源资源中,风能因其易获取、资源丰富、分布广泛和成本低等特征,在世界可再生能源资源的利用中获得了巨大发展。中国对风能的利用早在公元5000年前就有纪录,但现实的风力发电起步较晚,始于20世纪50年代后期。随后,国家出台了一系列促进风电发展的激励政策和鼓励措施,实施了多项工程计划项目,如“乘风计划”、“光明工程”等。经过近60年的发展,中国风能开发利用取得了巨大进步,风电发电量、装机容量和风电场数量位居世界前列。

1.1 风电装机容量和发电量规模不断扩大

从2005年开始,中国的风电装机容量每年的增长数量均翻番。截至2011年底,我国风电新增装机容量约为1800万kW,而在2006年新增装机容量仅为134.73万kW;到2011年,我国风电总装机容量达到了62.7GW,居全球领先地位。连续6年的装机容量的大规模、快速增长(图1),中国风电装机容量的增长率已占全球总增量的40%。从图1可见,在过去的几年我国风电的装机容量在不断增加,且每年的增长幅度也逐步扩大,在这段时期我国进入了风电快速发展阶段。但在连续5年的翻番增长后,我国风电装机容量的增速有所减缓。从图1可见,风电装机容量的年增长速度2006—2009年超过100%,2010—2011年增长速度分别递减为61.65%、42.91%。因此,2011年成为中国风电发展的一个转折年,我国风电从快速发展阶段进入到调整期。截止到2012年6月,我国并网风电达到5258万kW,首次超越美国,达到世界第一。而在5年前,我国的并网风电仅200万kW。从200—5000万kW,我国风电只用了5年就走过了欧美国家15年走完的历程[1]。与风电装机容量规模扩大相对应的是风电发电量的逐年增加。根据国家能源局的统计数据,2009年中国风电发电量为276.1亿kW·h,占全部发电量的0.75%,同比增长111.14%。另据国家电网的数据,2010年国家电网公司消纳风电电量474亿kW·h,截止2011年底消纳的风电量达到了706亿kW·h,同比增长48.9%。随着风电发电量的不断增加,电网对风电量的消纳成为一个较突出的问题。针对这一问题,我国也制定了一系列的鼓励和补贴政策,国家能源局于2012年6月1日发布了《关于加强风电并网和消纳工作有关要求的通知》。在相关激励政策和措施的引导下,各省级电网区域加强了对风电的消纳利用,各省级电网区域风电平均利用时数已达到了1920h,其中尤以福建省最多为3096h。

1.2 中国风电技术取得了较大进步

我国风力发电起步较晚,在2004年之前风能利用技术落后,风电设备制造业不完善。为了促进我国风电发展,降低设备成本,国家一直坚持推进风机设备国产化,风电设备制造业也实现了从无到有、从小到大的跨越式发展。我国风电设备国产化率从2004年的10%一跃上升为2011年的90%。在发展的过程中,我国风机企业不仅打破了国外企业对兆瓦级风机的技术垄断,还坚持自主创新和研发,形成了规模化的生产能力,主要零部件的制造和配套能力有所提高[2]。随着我国风电设备制造业自主创新能力的提升,我国自主知识产权的风力机不断地出口到海外,采用中国标准的风电项目开始在国外投产发电。2012年5月,由水电顾问集团EPC总承包的埃塞俄比亚阿达玛风电项目首台机组成功并网发电。这是我国第一个技术、标准、管理和设备整体走出去的风电项目,它采用中国标准进行设计、施工和验收,采用中国风机设备和中国监理,所以具有重要的战略意义和现实意义[3]。

海上风电是风电行业最前沿的领域[4],近年来我国在海上风电发展领域取得了较好的成绩。我国国内第一座海上风力发电站是由中国海洋石油公司于2007年11月投资兴建的。众所周知,海洋环境复杂,发展海上风电风险较大,技术要求高。尽管如此,由于我国掌握了较为前沿的风电利用技术,截至2010年底海上风电装机容量为13.8万kW,位居全球第七位。2012年1月,专家审批通过了河北唐山乐亭县菩提岛海上风电场示范项目300MW工程可行性报告,方案推荐为100台单机容量3000kW的风力发电机组,使其成为我国规模最大的海上风电项目,预计2015年前投入运营。这是我国风电技术不断趋于完善的又一里程碑。

随着风电技术的日臻完善,我国风电装机在全国的覆盖面逐步扩大。我国首先安装第一台风力机的省市分别为北京、湖北、山西、河南和湖南,其他各省市也相继建立起了风电场。截止2011年8月底,我国共有486个并网运行的风电场,分布在除西藏和广西以外的全国所有地区。此外,2011年9月22日,广西壮族自治区第一座风力发电站——中电投金紫山风电场项目一期工程首批机组在顺利完成一系列规定试验项目后,顺利并入广西电网投产发电[5]。这意味着随着紫金山风电场项目各期工程的竣工,广西也即将拥有风电场。

2 制约中国风能发展的因素

我国风电经历了几年的快速发展,在2010年的低谷期和2011年的转折年后,仍然取得了举世瞩目的成绩,控制着全球最大的风电市场。但在快速发展的背后,中国的风电也表现出来许多矛盾和问题,如风电的并网消纳问题、电力市场的约束、相关配套法规不完善、风机制造技术基础薄弱等,这些制约因素都对我国风电的可持续发展造成了严重阻碍。

2.1 风电快速发展与并网消纳难并存

从2005年开始,我国风电的发展进入了高速轨道,风电新增装机容量及总装机容量均在大幅度提升,但是并网发电增长较为缓慢,风电弃风限电现象一直存在。相关数据显示,仅2011年全国弃风限电总量就超过了100亿kW·h。我国风资源较为集中,1000万千瓦级风电基地多集中于内蒙古、新疆、甘肃和冀北等经济相对落后地区,产生的风电难以就地消纳,同时风电集中地区又远离我国的用电负荷中心,跨区域输电能力的薄弱影响了风电的大规模利用,使许多风电场建立后出现严重的弃风问题,产生的风电也未被充分利用。2011年我国风电全年发电量在700亿kW·h左右,尽管与2010年的501亿kW·h相比增幅在40%左右,但与2010年风电发电量同比81.41%的增速相比,2011年风电发电量增速出现了大幅下滑[6]。导致这一现象的原因正是我国风电并网消纳和弃风问题突出。此外,风电的弃风限电也给我国造成了巨大的经济损失,降低了风电行业的盈利水平。据不完全统计,2011年中国风电“弃风”比例超过12%,相当于330万t标煤的损失。风电企业因为限电“弃风”损失达50亿元以上,约占风电行业盈利水平的50%[7]。

2.2 现行电力市场机制严重约束了我国风电的发展

目前我国的电力市场仍然是以计划手段为主,电场的发电、输电和配电计划均由政府制定,很难反映电价与市场供求间的关系。我国的电力市场环境封闭,阻碍了风电市场的发展。首先,由于电力市场以计划为主,一些风电相关企业对市场信息掌握不完全,对市场的供求关系未能做出准确的分析,在国家政策的鼓励下一味抢占资源、上项目,不考虑自身技术条件和市场未来前景,盲目扩大和发展,导致行业技术标准不过关和管理跟不上,形成了安全隐患,引发了一些不必要的事故。以2011年为例,我国风电事故频发,截止到2011年8月底,全国共发生193起风电脱网事故,其中大规模脱网事故(一次损失风电出力50万kW以上)由2010年的1起增加到12起[8],尤以甘肃酒泉和河北张家口风机脱网事故较为严重。事故的发生不仅造成了风电的损失,带来了资源浪费和经济浪费,也影响了社会公众对于风电发展的信心,进而影响对风电业的投资,加大风电场场址确定的困难(因选址时要征得当地附近居民的同意)。其次,风电是新兴产业,同时又是一种较为特殊的商品,而商品的生产、分配、销售等环节都离不开市场。但在我国现行的电力市场机制下,风电市场并未开拓好,阻碍了风电产业的发展,影响了风电产品及其相关产品的销路。由于市场的不完善,国内风电设备制造商产能远高于市场需求,国内的风电设备市场趋于饱和。此外,由于国内的并网制约因素,导致未来我国风场的建设速度远低于风电企业的制造能力,再加上2011年风电事故频发后密集出台了一系列相关政策和行业标准,更是减缓了各地建设风电场的速度,装机增量减少,导致风电设备企业利润一路下滑。以我国第二大的风电企业———金风科技为例,金风科技的盈利在经历了2008—2010年的高速增长后,2011年的盈利出现了明显下降,净利润从2010年的22.8952亿元下降为2011年的6.0671亿元,下跌比例超过了73%。股价下跌的企业不只是金风科技,截至2012年5月我国最大的风电企业华锐风电也难逃股价下跌的命运,净利润出现大幅下降。

2.3 风电技术阻碍了我国风电的健康有序发展

尽管目前我国的风机设备企业已经打破了国外对于兆瓦级风机的技术垄断,风电技术取得了巨大的成就。但不可否认的是,在我国风能利用的进程中,技术仍是一个不可忽视的难题。一方面,中国风电技术面临的最主要问题是储能技术对风电发展的影响。由于风电具有间歇性、波动性和随机性的特点,因此风电是不稳定的,解决这一问题就需要大规模的储能技术,将风电通过抽水蓄能、电动汽车和化学蓄能等方法转变为较稳定的能源形式。目前我国储能技术不足,无法将风电这一可再生能源“拼接”起来,导致风电的电力出力波动大,电力系统稳定性差。此外,储能技术的落后也影响了我国电力中灵活调节电源的比例,如在我国风电较为集中的“三北”(西北、东北、华北)地区,抽水蓄能等灵活调节电源比例不足2%,限制了电网的调峰能力,进一步影响了风电的并网消纳,形成了恶性循环。另一方面,我国风电在经历了几年高速发展之后,追求速度的弊端日渐显现出来,从2010—2011年的风机脱网、倒塌事故频繁中便可见一斑。究其原因,笔者认为最主要的原因是我国风电行业技术标准不统一,要求不严格,导致某些企业管理粗放、技术疏忽。同时,我国风电并网难的问题,在一定程度上也受到了技术标准体系滞后或空白的影响,缺少标准导致执行不统一、难以规范,增加了上网风电的不稳定性。

在2010年前,我国的风电行业技术标准在风电设备制造、安装、维护和检测等整个产业链相关的技术标准体系中,要么存在空白,要么是早期制定的,更新太慢,要么采用的是欧洲标准[9],不能完全适应中国的要求。风电行业技术标准体系的空白与滞后,在一定程度上减缓了我国由风电大国向风电强国转变的进程。可喜的是,我国国家能源局于2011年8月5日发布了首批风电技术标准,并于2011年11月1日起实施,这在一定程度上填补了我国风电技术标准在大型风电场并网、海上风电建设、风电机组状态监测、风电场电能质量和风电关键设备制造等方面的空白。但需要注意的是,我们不能仅满足于此,国家相关部门还应加速制定更为全面、完善并符合我国国情的风电行业技术标准,以促进我国风电的健康有序发展。

3 中国风能未来的发展

我国的风能发展尽管在2010年和2011年两年中暴露了许多问题,但这也正标志着我国的风电行业将要从高速发展期步入到调整期,即将进入成熟发展阶段。我国在《可再生能源发展中长期规划》中提到,风电是2010年和2020年可再生能源发展的重点领域之一。从国内看,我国计划在“十二五”期间进一步加快风电等可再生能源的发展。预计到2015年,风电装机将达1亿kW,年发电量达1900亿kW·h,风力发电量占全国发电量的比重将超过3%[10]。这一比例的提高,意味着风力的开发和利用在总能源利用中所占比重的不断提升,风能这一可再生能源将具有重要的战略地位。在发展陆上风电的同时,海上发电也将在“十二五”期间迎来黄金发展期。“十二五”期间,我国海上风电的发展目标为500万kW,2015年形成完整的海上风电产业链和服务体系;到2020年,我国海上风电的发展目标是3000万kW,海上风电具备更大规模的发展条件,国际合作能力将进一步增强[11]。

在我国风电行业经历了2010年和2011年的疲软阶段后,国家又释放出了大力支持风电发展的信号,我国风电将会出现新的较强劲的增长势头。同时,在我国国家能源局2011年发布的“大型风电场并网设计技术规范”等风电产业发展急需的18项重要技术标准,以及随后政府颁布的一系列行业技术标准指导下,使我国风电在快速发展的同时,在一定程度上能够保证以统一标准要求风电企业,淘汰落后产能,保障风电行业的稳健发展。此外,国家电监会在2011年12月2日发布的《风电安全监管报告》中指出,我国将研究制定调峰调频电源的电价补贴、分散式风电上网电价等风电电价政策,一系列的国家鼓励政策和措施将进一步促进对风电行业的投资。此外,随着我国风能开发利用技术的日臻成熟,风电产业的发展也将更为健康有序,风电设备制造企业必然会全面走向国际市场。另一方面,由于风电行业标准的跟进和规范以及电力市场体制的不断完善,风电行业将逐步走向成熟健康的发展道路,我国将逐步从风电大国转变为风电强国。随着世界各国环境保护意识的增强,国际间就风电利用技术理论和应用等多方面领域的交流合作必将会得到加强,中国作为世界领先的风电利用国家,在推动世界风电产业发展中发挥着不可替代的重要作用。这都有利于缓解能源利用危机和减少CO2排放量,有助于全球的环境保护及可持续发展。

4 结论

中国的风能开发利用在经过6年的高速翻番增长后,如今已步入了调整阶段。调整包括多方面的内容,首先是风电技术的不断调整提高,主要集中在储能技术和风电的并网消纳技术方面;其次是国家不断完善风电行业的技术标准,使风电企业“行之有据”,这不仅有利于企业提升技术和管理水平,也有利于国内企业与国际接轨;第三,推动我国电力市场的不断健全和完善,使风电发展能够在一个机制灵活、有效率的电力市场中运行,从而使电价得以充分反应市场的供求关系,保障风电这一特殊产品有销路,通过市场竞争的优胜劣汰形成更为合理的风电资源配置。只有在机制完善的电力市场中,我国的风电行业才能实现科学、合理与可持续的发展。

从另一个角度来说,由于我国2011年风电事故频发,同时伴随着“大型风电场并网设计技术规范”等风电产业发展急需的18项重要技术标准的出台,我国已认识到对风电行业必须进行调整,以促使其不断成熟和持续发展。相信随着国家相关政策措施的不断出台以及国内风电企业管理和技术水平的提高,在国际风电行业快速良好发展的大背景下,我国的风电行业定将会迎来新一轮的稳健快速发展,风力发电在总发电量中的比例也会不断提高。

参考文献

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[9]雷敏,王优玲.首批风电技术标准公布,我国风电行业面临洗牌[Z].中国产业经济信息网,2011-08-12.

[10]中国风力发电信息网.未来五年风电装机容量和发电量将翻番[EB/OL].http://market.geo-show.com/201112/22/83875.shtml.2011-12-22.

8.风能发电的现状和发展 篇八

【关键词】风电设备；安装技术；开发风能；发展现状

一、我国风电设备安装技术的讨论与分析

当前我国对以开发风能资源为主的新能源示范工程做了诸多的专项计划安排，国内大范围、大规模的风力发电建设工程如雨后春笋一般迅速发展。针对我国目前的风电设备建设工作重点主要放在其设备的安装作业上，一般地建设过程都要通过履带式起重机充当其吊装运作的主角，而小型的汽车起重机作为辅助。以下内容主要对我国风电设备安装的技术进行一些讨论与分析。

风电设备的主要构成包括底座、塔筒、机舱、轮毂、叶片、箱式变压器、及电气等部分。由于存在设备机型的吨位及高度的差异，可以根据当地风力资源的情况进一步研究设计具体的安装方案。我国国内风电场施工及设备对于安装场地的要求措施主要分为两种，包括直接将风机设备运输吊装一次到位办法和在事先设立好的临时场地中先转运、再安装的措施。第一种措施成本较低，因此被越来越多的风电场所采用。但是这种方法对安装场地的条件要求很高存在局限性，对于设备进入现场之前的场地布置策划工作要十分严谨，注重场地利用的合理性。风电设备的吊装工作首先要注意的问题是对现场起重机的选用，注意要考虑到现场地理环境、场内交通状况以及设备的参数等影响要素。在安装场地和现场交通状况良好的情况下，一般考虑采用履带式起重机进行吊装作业，而在现场条件不明朗的状况下，必须首先考虑小型的汽车起重机作为主要的作业工具。应该强调风电设备卸车工作的重要性，其工作内容主要指设备塔筒、机舱等大件构件的卸车，应根据设备参数以及现场装卸工具的实际情况采用单机卸车或双击卸车。现场风电设备吊装也是特指设备塔筒、机舱及叶轮等大构件的吊装工作，机舱最重则吊机受力最大，叶轮在以后的工作中受风面积最大，因此對对于安装过程中的风速有特别的要求，一般风速要求不大于8m/s 。如果考虑到风电设备吊装的便捷

与可操作性，设备机舱和叶轮吊装时起重机的位置既要考虑其满足设备机舱技术参数的要求也要满足叶轮的合理吊装要求。同时，我们对一般地风电设备吊装作业还要求履带式起重机吊臂正对设备机舱连接轮毂的法兰，这样既便于对设备叶轮的吊装到位又不需要对起重机进行再次移位。

由于风电设备吊装作业的施工过程短且存在受风力影响等特点，项目人员办公和住宿地点一般都处于临时搭建的简易活动板房中，对于收集施工现场资料和周围环境资料要提前做好工作，然后根据不同的施工特点提前制定相应的措施并充分利用现有的资源以确保现场施工有序可控。如果施工现场处于风力比较大的环境下，无论是风电设备吊装作业还是大型的起重机运转都必须考虑环境的最大风速情况。风力条件大于起重机的停车限制值须及时将其吊臂降低确保安全。如果在可允许的条件范围之内，也得严格控制施工吊臂朝着迎风方向降低吊臂进行作业。现场应每天预先收集风力信息，及时掌握风力和风向的变化以便做好施工前的准备工作。履带起重机转移过程要严格控制行进速度，一般控制在500m/h以内，转移前做好行进线路的铺平工作，由履带起重机司机作为指挥，履带四周派有专人监护，地压不足须铺设路基板，夜间配备照明设施，保证转移安全。

二、我国应用风电设备安装技术开发风能资源的发展现状及展望

我国国土幅员辽阔，风能资源非常富足。提倡风力能源开发主要是由于风能具有资源丰富、取之不尽、绿色无污染且价格低廉等特点。相比较而言，目前还没有任何一种自然能源具有这么多优点。利用风能资源发电已经成为现在和将来可以大力研究开发的课题之一。风能发电产业已然成为最具商业化地新型产业，其发展前景不可限量，极有可能成为世界未来的最重要的可利用自然能源。

我国不少专业人士人为风能发电至今没有得到广泛性地发展主要原因在于产业化程度低、发电成本高、专业化人才稀缺、专业技术落后以及市场发育不良等，笔者根据自身经验及多年涉身了解，我国风能发电主要存在以下几点问题：

（1）长期缺乏对发展风能发电产业的战略规划落实，国家没有针对风能发电产业制定有关具体的政策措施，没有鼓励产业发展的经济支持等；

（2）国家相关部门对利用开发风能资源的战略意识认识不足，制定有关战略规划目标落空，缺乏针对性的有力措施以及制度保障等；

（3）对我国风能资源分布情况探明程度较低，缺乏足够科学可靠的基础数据，基础工作环节薄弱，大规模开发利用风能发电缺乏科学性地可行性论证支持等。

风能发电产业的发展必定在未来在能源效益、环境效益等问题等方面发挥重要的作用并产生一定的影响。当前，我国能源开发主张的宗旨是坚持科学发展观，走资源节约型发展道路，这无疑给予风能发电产业一个非常不错的发展契机。面对我国电力行业能源短缺的紧张局面，高速发展风能发电产业极有可能会迅速化解这一紧张局面。

对于未来风能发电产业发展的展望主要在于其投资成本和产生效益的问题上，风能发电相比较于火力发电、水力发电等传统发电方式在投资成本上得到了大大降低，而且其产生的经济效益和环境效益也是人们预想中的结果。考虑到未来能源不足的情况，对于风能发电产业的发展前期将一致被看好。

三、结束语

风电设备安装是一项事无巨细的工作，要考虑的现场要素非常之多。只有严格控制把关才能够保障有序可控的工作进程。良好的风电设备基础造就我国风电产业的不断发展与进步，同时营造一个优异的社会发展环境。

参考文献

[1] 李俊峰，施鹏飞，高虎；中国风电发展报告[R]；2010

[2] 中国水电工程顾问集团公司；2009年度中国风电建设成果统计报告[R].；2010，(3)

[3] 刘丹；2010中国风电盘点[J]；科学时报；2011，(2)：118-106