1.2风力发电的特点、现状及趋势

1、新能源技术工程系新能源技术工程系 张媛媛张媛媛 1.2 风力发电的特点、现状及趋势风力发电的特点、现状及趋势 风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。 1 风能利用已有数千年的历史。在蒸汽机发明以前，风 帆和风车是人类生产和生活的重要动力装置。埃及波 斯和中国。 2 3000年前的商代就出现了帆船，到唐代，风帆船已广泛 用于江河运输。最辉煌的是明代，14世纪郑和七下西洋， 庞大的帆船队功不可没。明代以后，风车广泛应用，沿 海一带主要用于帆船和风力机提水灌溉，制盐。 3 欧洲到中世纪才广泛利用风能，荷兰人发明了风车。 18世纪荷兰曾用近万台风车排水，在低洼的海滩上围 海造田，成为风车之

2、国。 4 利 用 历 史 风能利用的历史风能利用的历史 随着蒸汽机的出现，以及煤，石油，天然气的开采，风力机无法和 蒸汽机，内燃机，电动机等相竞争，逐渐被淘汰。 到了19世纪末，开始利用风力发电，特别是在20世纪70年代，利用 风力发电进入了一个蓬勃发展的时代。 风力发电的发展风力发电的发展 1973年石油 危机以后，美国， 西欧等发达国家 为了寻找替代化 石燃料的能源， 开始投入大量的 经费，研制风力 发电机组，并于 20世纪80年代 初开始建立示范 风电场，开始了 并网发电的新时 期。 风力发电的发展风力发电的发展 1983-2004年世界风电发展情况及年世界风电发展情况及 2004年累计

3、风电装机最多的年累计风电装机最多的10个国家（万千瓦）个国家（万千瓦） 年份 1983 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2004 2005 累计装机（万 ） 14144171216298484764 1393 2493 4030 4791 5931 平均增长率 279131931263735261924 成本（美分 KWH） 15.37.26.66.15.65.45.14.9 项目德国西班牙 美国丹麦印度 意大 利 荷兰日本英国中国 当年20262401863817302019 累计166368367531229812710894907

4、6 比例35.00% 14.40% 14.20% 6.60% 6.30% 2.70% 2.30% 2.00%1.90% 1.60% 中国的风能资源分布中国的风能资源分布 中国的风能资源分布中国的风能资源分布 1三北（东北、华北、西北）地区丰富带，风能功率密度在200300瓦/米2以 上，有的可达500瓦/米2以上，如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾 梁等、可利用的小时数在5000小时以上，有的可达7000小时以上。这一风能丰富 带的形成，主要是由于三北地区处于中高纬度的地理位置有关。 2沿海及其岛屿地丰富带。年有效风能功率密度在200瓦/米2以上，将风能功率 密度线平行于海岸线，沿海

5、岛屿风能功率密度在500瓦/米2以上如台山、平潭、东 山、南鹿、大陈、南澳、马祖、马公、东沙等。可利用小时数约在7000-8000小 时，这一地区特别是东南沿海，由海岸向内陆是丘陵连绵，所以风能丰富地区仅 在海岸50km之内，再向内陆不但不是风能丰富区，反而成为全国最小风能区，风 能功率密度仅50瓦/米2左右，基本上是风能不能利用的地区。 3内陆风能丰富地区，在两个风能丰富带之外，风能功率密度一般在100w/m2 以下，可以利用小时数3000小时以下。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就大，湖南衡山、安徽的黄山、 云南太华山等也较平地风能为大。但

6、是这些只限于很小范围之内，不像两大带那 样大的面积，特别是三北地区面积更大。 青藏高原海拔4000m以上，这里的风速比较大，但空气密度小，如在4000m的空 气密度大致为地面的67%，也就是说，同样是8m/s的风速，在平原上风能功率密 度为313.6w/m2，而在4000m只为209.9w/m2，而这里年平风速在35m/s，所以 风能仍属一般地区。 是可再生的清洁能源是可再生的清洁能源1 建设周期短建设周期短 2 投资规模灵活投资规模灵活3 发电方式多样化发电方式多样化4 优 点 风力发电的优点风力发电的优点 风力发电的缺点风力发电的缺点 1.风力发电的技术不成熟。 目前国内的风能发电装机总量

7、已经达到了兆瓦级，但是国内目前市场 和产业化基本上没有形成，我国对风能资源的普查、评价、规划管理 严重滞后，资源分散，缺少整合。而且没有形成全国统一的国家级风 电产业研机机构，缺少对产业资源的集中和整合。 风电机组和系统设计技术、设备性能、效率以及技术工艺水平与欧 洲相比存在很大差距。国产风电关键部件，如蓄电池，国内的蓄电池 普遍存在的自行放电，极板硫化，极板活性物质脱落，内部短路等现 象，造成风能发电的效率大大降低。还有就是液压系统、联合器、电 控等构件的可靠性差，技术不够成熟，造成发电量达不到设计要求， 风机停机，等问题常有发生。从根本上解决风能发电的技术问题是推 广风能发电最重要的一环。

8、 风力发电的缺点风力发电的缺点 2.缺乏后期维修。 我国现有风能发电(除台湾地区外)新增安装风电机组13121 台，新增 装机容量23196MW，同比增长44.2% ;累计安装风电机组76241 台， 累计装机容量114609MW，同比增长25.4%。但是在如此庞大的数据 下，我国的技术维修人员却极其匮乏，不少的风能发电机在运行一段 时间后，由于设备老化，设备故障等原因，风机停止运转以后就一直 处于停滞状体，不少风能发电装置废弃损坏，造成风能发电的发电量 大大降低，而且造成了资源的浪费。 风力发电的缺点风力发电的缺点 3.风能发电性价比低。 由于风能发电的技术和发电规模等原因，现金国内的风能发

9、电单位kW造 价高，火电平均4500元/kW，风电平均每80009000元/kW，平均造 价高于火电。火电平均电价0.36元/千瓦时，风电平均电价为0.56元/千 瓦时，在我国南方地区电价，还要略高于北方地区。影响电网并网发 电的积极性。 风力发电的缺点风力发电的缺点 4.生态原因。 风能发电虽然说是清洁能源，但是从实际情况上看，风能发电存在许 多生态上的问题。 a.噪声污染。因为风能发电机使用风能发电机及其叶片在使用过程中 会产生震动，产生的噪声，对人体的听觉系统产生损害，风机方圆 400m内都不能有民居。同时，风机产生的噪声还会对鸟类产生影响， 造成附近鸟类大批量死亡等。 b.土地荒漠化。

10、 风能发电机因为要保持一定的间距，所以不仅要占用大面积的土地，而 且，据调查显示，风能发电机在运行过程中，低前方土地产生风压，将 地表的植被吹起，造成地表土流失，沙漠化等环境问题。 风力发电的技术不成熟。1 缺乏后期维修。 2 风能发电性价比低。 3 生态原因。4 缺 点 风力发电的缺点风力发电的缺点 国内风力发电现状国内风力发电现状 首先，国产风力发电机组技术起步较晚，自主创新能力薄弱。1998年 以前，我国基本上以进口风机为主，1998年以后国产化机组才有所增 加，由1998年占总装机容量的1.2%到2005年增加到26.4%。但是，我 国国产风电机组能够批量生产的是定桨距的600kW、7

11、50kW的机组， 该风电机组是国外10年前的主流技术的产品。而同期国际上风电机组 单机容量的更新速度加快，几乎每两年就有新机型问世。在短短几年 中就出现了1.2、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0MW机型，大都为变速 恒频风电机组和直接驱动永磁式风电机组。我国目前引进国外1.0MW 、1.2MW和1.5MW机组的有20多家公司，但是MW级风电机组的总体 设计技术和重要部件的关键技术还没有掌握，特别是自主创新能力薄 弱，具有自主知识产权的风电技术缺乏，关键技术受制于人。 国内风力发电现状国内风力发电现状 其次，尚未形成完整的风电产业链。纵观风电产业高度发达的欧洲国 家，无不拥有明确有

12、效的风电产业发展链。风电产业发展链需要在风 能资源调查、风电规划、风电场项目评估、风电机组设备研发与检测 认证、风电场运行维护、风电场性能评估、甚至风电场的建设与转让 等方面都建立合格的工作团队，并允许其均衡发展。国内在2003年才 将风电场风能资源评估和规划、可行性研究等前期工作逐步规范，并 根据一系列前期技术规定，规范了风电开发的前期管理。但整个中国 风电产业仍面临缺乏有效的机组检测认证、运行评估与安全鉴定等一 系列问题，并在一定程度上构成了风电发展的瓶颈。 国内风力发电现状国内风力发电现状 第三，缺乏持续稳定的市场需求。造成市场容量小的原因，一是风电 电价较低。从20032005年三次招

13、标的电价来看，无论是最低的 0.382元/kWh，还是最高的0.519元/ kWh，几乎全都是以最低电价中 标，与目前成本对照，这些项目将面临亏损的风险，相对低的投资回 报率不仅影响项目工程质量，也影响潜在投资者的积极性，更影响了 地方经济和整个风电产业的健康发展。二是电网的制约。可再生能 源法虽明确规定可再生能源发电就近上网，电网公司全额收购。但 在风力资源好的地区，电力输送难度大，电网不配套，不能装机建设 。有的装机建设完成后，但配套电网工程滞后，不能按计划发电。 国内外风电政策国内外风电政策 （一）德国 德国是上世纪90年代以来世界上风电发展最为迅猛的国家。其政府 资助政策主要有三条：一

14、是对设备制造商的补贴，政策规定对每台机组 提供不超过5万马克（同时不超过机组价格的60%）的资金补贴。但必须 只有当机组卖给用户并网发电后，制造商才能得到此项资助。另外，某 些州还提供额外补贴，数额在机组价格的20%-45%。此外，一是制造商 还最多可获得装备出口价格70%的信贷补贴。二是政府对风力发电投资 者进行直接补贴。如选用每台450-2000千瓦机组，则每千瓦补贴120美元 ，并提供优惠的低息贷款。三是发电补贴，从1991年开始，对风电上网 提供每千瓦时电量给予0.06马克的补贴。 国内外风电政策国内外风电政策 （二）美国 美国主要是实施优惠的税收减免政策，优惠电价，并推行“绿色电价”

15、 ，拨专款支持科研和制造单位进行科学研究等。 （三）印度 印度是发展中国家风电发展最快的国家。政府提供10%-15% 装备投 资补贴，用抵扣所得税补贴开发商5年免税。整机进口关税率25%，散件 进口为零税率，有些邦还减免销售税。特设风电最低保护价，一般为每 千瓦时5.8-7.4美分。 国内外风电政策国内外风电政策 （二）美国 美国主要是实施优惠的税收减免政策，优惠电价，并推行“绿色电价” ，拨专款支持科研和制造单位进行科学研究等。 （三）印度 印度是发展中国家风电发展最快的国家。政府提供10%-15% 装备投 资补贴，用抵扣所得税补贴开发商5年免税。整机进口关税率25%，散件 进口为零税率，有

16、些邦还减免销售税。特设风电最低保护价，一般为每 千瓦时5.8-7.4美分。 国内外风电政策国内外风电政策 （四）中国风电政策 a) 国务院电价改革方案：明确风电不参与市场竞争，电量由电网企 业按政府定价或招标价格优先购买。电力市场成熟时，由政府规定供电 企业售电量中新能源和可再生能源电量的比例，建立专门的竞争性新能 源和可再生能源市场。 b) 税收优惠：增值税减半征收，由此，我国风电电价平均将降0.05 0.06元，新建风电场电价有望降至0.50元/kWoh以下。进口关税：设备 暂按照5，零部件1%。征地：按照实际占用面积计征，即点征。这些 将会对我国风力发电产业化发展产生推动作用。 c) 风

17、电特许权 为促进我国风电发展，政府实施了风电特许权示范项目。所谓特许 权经营方式，是用特许权的方法开采国家所有的矿产资源或建设政府监 管的公共基础设施项目，项目本身的商业风险由企业承担，政府承担政 策变动的风险。 风电技术的发展趋势风电技术的发展趋势 1 .单机容量增大 在过去的20年里，风力发电机典型装机容量已经 从50KW发展到1500KW。目前商业化机组的容量 达到了3.6MW。REpower公司已经开发出了5MW， 叶轮直径为126米的风机。一些新的复合材料和新 技术也应用在大型风机的制造中。 大型风机更适合于滨海风电场。在人口密集的国 家，随着陆地风场的利用殆尽，滨海风场在未来 的风

18、能开发中将占越来越重要的份额。 GE 3.6MWGE 3.6MW风机风机 2. 塔架高度的提高 在地处平坦地带的风机，在50米高度捕捉的风能要比 30米高处多20% 3. 控制技术的发展，变频恒频成为主流 低速交流变频发电机的研发与运行无齿轮箱直接驱 动型发电机。该风机采用了低速多极交流发电机，在叶轮 和发电机之间不需要安装增速箱。这种发电机转子外圆以 及定子内经大大增加，轴向长度则很短，呈圆环状。系统 采用IGBT变频器。 该种机型的优点： 由于不采用齿轮箱，减少了齿轮箱的 传动损失和发生故障的概率；发电机转速和叶轮转速相同 且随风速变化，风轮可转换更多的风能；总体重量减轻， 所以风机支撑结构减轻，基础费用也可降低，运行维护费 用也低。 风电技术的发展趋势风电技术的发展趋势 无变速箱风机无变速箱