中国风能的利用与展望

1、 中国风能的利用与展望上海交大国飞绿色能源有限公司郑君2002年4月4日风力发电概况能源是现代社会和经济发展的基础。远期，能源工业面临矿物资源枯竭的问题；近期，能源工业面临全球环境污染的压力。自1973年发生石油危机以来，世界各国都在寻求替代化石燃料的能源，投入大量的经费进行研究开发。因此推动了太阳能、风能等可再生能源的发展，成为近期内最有大规模开发利用前景的可再生能源。20年来风力发电从试验研究迅速发展为一项成熟技术，发电成本从每千瓦时20美分降到5美分，接近常规能源发电，形成一个新兴的产业。我国从80年代初把风力发电作为农村电气化的措施，主要研究、开发和示范应用小型充电用风电机，供牧民和渔

2、民一家一户使用。我国政府在1992年就环境和发展问题提出10条对策和措施，明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等新能源”。并陆续出台了“乘风计划”、“双加工程”等。丹麦是开发风电最早的国家，而且当前在风电机技术和生产方面仍处于领先地位，风电装机约占发电总装机容量的5%以上。2000年德国风电装机611.3万千瓦，连续几年居世界第一。表1为世界风电发展状况。序号国家19901993199619971998199920001德国4.765.0154.5208.1287.2444.5611.32美国155.781.4167.7151.1177.0250.2（360）3丹

3、麦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英国0.913.027.032.833.453.4（100）7荷兰4.513.029.939.237.542.8（100）8中国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世界各国总计218352618784（1000）（1500）（2000）表1.世界风电发展状况单位:万千瓦注：（）为预计数，美国前后统

4、计不一致风力发电的利用方式主要有两类，一类是独立运行（离网型）供电系统，即电网未通达的偏远地区，如高山、草原和海岛等，用小型风力发电机组为蓄电池充电，再通过逆变器转换成交流电向终端电器供电，单机容量一般在100W-10KW；或者采用中型风电机与柴油发电机或光伏太阳电池组成混合供电系统，目前系统的容量约10KW-200KW，解决小社区用电问题。（目前国家正在招标的“西部省份无电乡通电工程光伏电站建设项目”即“光伏工程”，部分电站就是采用风光互补）。另一类是作为常规电网的电源，并网运行，商业化的机组单机容量为150KW-1650KW，既可单独并网，也可以由多台，甚至成百上千台组成风力发电场（简称风

5、电场，国外亦称风力田）。二中国的风能资源及其分布我国位于亚洲大陆东部，濒临太平洋，季风强盛，内陆还有许多山系，地形复杂，加之青藏高原耸立我国西部，改变了海陆影响所引起的气压分布和大气环流，增加了我国季风的复杂性。冬季风来自西伯利亚和蒙古等中高纬度的内陆，那里空气十分严寒干燥，冷空气积累到一定程度，在有利高压环流引导下，就会爆发南下，俗称寒潮，在此频频南下的强冷空气控制和影响下，形成寒冷干燥的西北风侵袭我国北方各省（直辖市、自治区）。每年冬季总有多次大幅度降温的强冷空气南下，主要影响我国西北、东北和华北，直到次年春夏之交才消失。夏季风是来自太平洋的东南风、印度洋和南海的西南风，东南季风影响遍及我

6、国东半壁，西南季风则影响西南各省和南部沿海，但风速远不及东南季风大。热带风暴是太平洋西部和南海热带海洋上形成的空气涡旋，是破坏力极大的海洋风暴，每年夏秋两季频繁侵袭我国，登陆我国南海之滨和东南沿海，热带风暴也能在上海以北登陆，但次数很少。青藏高原地势高亢开阔，冬季东南部盛行偏南风，东北部多为东北风，其他地区一般为偏西风，夏季大约以唐古拉山为界，以南盛行东南风，以北为东至东北风。我国幅员辽阔，陆疆总长达2万多公里，还有180多0公0里的海岸线，边缘海中有岛屿500多0个，风能资源丰富。我国现有风电场场址的年平均风速均达到6米/秒以上。一般认为，可将风电场风况分为3类：年平均风速6米/秒以上时为较

7、好；7米/秒以上为好；8米/秒以上为很好。可按风速频率曲线和机组功率曲线，估算国际标准大气状态下该机组的年发电量。我国相当于6米/秒以上的地区，在全国范围内仅仅限于较少数几个地带。就内陆而言，大约仅占全国总面积的1/1，0主0要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿，这些地区是我国最大的风能资源区以及风能资源丰富区，包括山东、辽东半岛、黄海之滨，南澳岛以西的南海沿海、海南岛和南海诸岛，内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北，新疆达坂城，阿拉山口，河西走廊，松花江下游，张家口北部等地区以及分布各地的高山山口和山顶。根据全国气象台部分风能资料的统计和计算，中国风能分区及占全国面积的百分比见表2。表2

8、.中国风能分区及占全国面积的百分比:c算如下芒潜hi的能量到地瓦,的应漩带二码严抑坐bJf表面约有2R），全国为计，并考虑到风轮实际扫掠面积为计算气流正方形面积的0倍米直径风轮面积为Xn=际可开发1估0（平方米），故实际可开发量为：=亿0千=瓦2）.。5即：风能总储量为大的潜力。亿2千6瓦，估计实际可开发的风能储量为2.5亿3千瓦，风能的利用有很三中国风电发展状况及展望（一）风力提水机（1）行业现状。在我国东南沿海地区低扬程风力提水装置用于农田灌溉、水产养殖和盐场制盐等低扬程大流量提水作业；我国内陆如内蒙古北部、甘肃和青海等地风能资源较好的区域，则利用深井风力提水机组为牧民和牲畜提供饮水或进行

9、小面积草场灌溉；此外，甘肃、新疆北部及松花江下游也属于风能丰富区，适合发展风力提水。（2）产品类型。我国已基本形成南方型低扬程大流量风力提水机组和北方型高扬程小流量风力提水机组两大系列。（3）发展趋势。从风力提水机组分类上讲，主要产品和技术的发展趋势：低扬程大流量风力提水机多采用旋转式水泵，用于提取地表水和浅层地下水；高扬程小流量风力提水机多采用往复式水泵，用于提取深层地下水；风力提水机微滴灌系统；风力机空气泵提水机组；风力发展机电泵提水系统。（二）小型风力发电机（1）行业现状。我国从20世纪80年代初就把小型风力发电作为实现农村电气化的措施之一，主要研制、开发和示范应用小型充电用风力发电机，

10、供农民一家一户使用。目前，以下的机组技术已经成熟并进行大量的推广。在电网不能通达的偏远地区，约万居民利用风能实现电气化。截至年，我国累计生产小型风力发电机组万台，居世界第一。（）发展趋势：功率由小变大。户用机组从0增大到0,以满足彩电、冰箱和洗衣机等用电器的需要；由一户一台扩大到联网供电。采用功率较大的机组或几台小型机组并联为几户或一个村庄供电；由单一风力发电发展到多能互补，即“风力光伏”互补、“风力机柴油机”互补和“风力光伏柴油”互补；应用范围逐步扩大，由家庭用电扩大到通讯和气象部门、部队边防哨所、公路及铁路等。（三）大型风力发电机组及国外机组国产化（1）大型风力发电机组的制造。目前我国大型

11、风力发电机组的研究制造商主要有：中国一拖美德（）风电设备有限公司、西安维德风电设备有限公司、上海申新风力发电设备公司、北京万电有限责任公司及新疆金风科技股份有限公司。（2）国外机组国产化。在我国风电场建设的投资中，机组设备约占70，%实现设备国产化、降低工程造价是风电场大规模发展的需要。大型风电机的主要部件在国内制造，其成本可比进口机组降低0（3）发展趋势：风力发电场数目不断增加，装机容量持续增长。截止至200年1底全国发电场总数已达27座，装机容量已达万。风力发电机组单机容量逐年加大。单机容量在年以前是，近些年安装的主要是级机组。目前兆瓦级风机正在研制中。1小型风力机组我国从80年代初把风力

12、发电作为农村电气化的措施，主要研制、开发和示范应用小型充电用风电机，供农牧民和渔民一家一户使用。经过二十年的发展，以下的机组技术已经成熟，大量推广,形成了年产万台的能力，现在每年销售600至0800台0，而且有上百台出口国外。国内拥有量约1万台，居世界第一。在电网不能通达的偏远地区，约60万居民利用风能实现电气化，电灯和电视进入农家牧户，生活质量明显提高。但我国是一个发展中国家，一些边远地区的农牧民还未用上电。实践表明：在一个较长的时期，小型风力发电机组在解决有风无电地区农牧民生活用电仍然是一条重要的途径。就是在有风有电地区，从长远考虑，发展小型风力机组对改善能源结构，保护生态平衡和充分利用资

13、源等方面亦有积极的意义。国家计委提出的“光明工程”就为我国小型风力发电机组的发展创造了条件。因此继续发展小型发电机组仍有很大的潜力。2大型发电机组200年1底，全国建成28座风电场，共装机81台4，总容量为4010千9瓦5。详见表3。在这些风电场中的风力发电机组约95以%上是利用货款从国外引进的，设备价格高，风电场每千瓦造价约80900元0，其中机组占投资的75-80。目前国内大中型水电站每千瓦造价为7008000元0，火电站加上脱硫环保设施，每千瓦造价也要超过700元0。我国风电场年利用小时数一般为270小0时；一些地方达到320小0时，因而风电成本为0.45-元0/.千7瓦0时。只有逐步实

14、现国产化，才能把风电场造价降下来。199年6，国家计委制定了“乘风计划”，从我国国情出发，采取技贸结合的形式，与国外组建合资生产企业。在建设风电场的同时，引进技术，通过消化吸收，自行开发研制大型风力发电机组。这是加速大型风力发电机组国产化的一条重要举措。成立不久国家电力公司也已经把风电作为电力工业的一个重要组成部分，积极争取一切有利的投资，逐一克服影响开发风电的障碍，稳步向大规模产业化发展。组件的国产化问题一直是国内产业界人士奋斗的目标。目前国内比较有规模的风机制造企业有：新疆金风科技股份有限公司（新疆风能公司）、洛拖美德（洛阳）风电设备有限公司、西安维德公司（西安航空发动机集团公司与德国NO

15、RDEXBALCKE-DURR公司建立了风力发电机组的合资公司）等。目前，根据国家科技部对大型风力发电机国产化的要求，这些企业正在进行各种规格的样机的研制。“十五”期间，计划研制新型功率大于600KW的风机。风电要发展，市场是关键。因此国内的企业建议国家要大力支持国产化风机发电项目，尽量避免整机进口风机，建议国家筹建几个国产化风机示范风场，继续出台鼓励可再生能源利用的优惠政策。2001年底建成的新疆阿拉山口风电场就是新疆金风科技股份有限公司生产的两台600KW的组机。经过几年的努力，全国已有12个省（自治区、直辖市）的电力公司设置相关机构和人员，负责本地区的风电发展规划、项目审查等前期工作和行

16、业管理。按照现代企业制度和公司法，结合本地区情况，组建了15家具备独立法人地位的公司，从资金筹措、风电场建设、生产运营、一直到资金偿还全过程推行项目法人负责制。这些公司拥有一批高素质、懂技术、能吃苦的专业人员，一支具有投资、建设、经营管理、科研设计、制造安装经验的风电建设队伍已经形成，这支力量无疑将成为迎接21世纪风电建设的生力军。表3.全国风电场装机情况一览表风电场名称投资业主机型单机容量（千瓦）并网时间台数总容量（千瓦）新疆达坂城风电二厂新疆自治区电力公司进口3006001992200114675000新疆达坂城风电一厂新疆自治区水利厅进口10060019861999321210012序号

17、 新疆布尔津风电场进疆阿拉山口风电场新疆赛里木电业公司国产金风60020011200内蒙古商都风电场国产华风NTK30055-3001993-1994173875内蒙古朱日和风电场内蒙古锡林浩特风电场内蒙古电力集团有限责任公司进口HSM-洛拖西班牙1002501995-10111213141516171838-3302000102980内蒙古辉腾锡勒风电场内蒙古克什克腾风电场广东南澳风电场广东惠来风电场辽宁东岗风电场辽宁丹东风电场辽宁横山风电场辽宁营口风电场辽宁锦州风电场吉林通榆风电场福建平潭风电场进口550-6001996-20006136700东电茂霖风能发展有限

18、公司汕头电业局南澳风能公司南澳振能风电公司中国福霖风能公司华能广东风电有限责任公司辽宁省电力公司丹东供电公司大连市电力公司营口市供电公司锦州市电力公司吉林省风电股份公司福建省科委进口一拖进口立轴国内组装丹麦国产进口进口国产进口进口德国进口西安维德进口进口600-75090-350250-60075060055-550750250600-13007506006602001999-20011989-19971997-1999200019991991-199720001993-19961999-200120001999-20001986-19932857561822252820264920160568801320012005210005000190003700300601000 福建省电力公司西班牙600200010600019福建东山风电场福建省电力公司西班牙600200010600020浙江括苍山风电场浙江省电力局6001997-1998331980021浙江鹤顶山风电场浙江省电力局浙江省科委丹麦500-600199519981710255国产500-6001993-1995222浙江泗礁风