中國風(fēng)力發(fā)電前景探討

摘 要:綜述了風(fēng)力發(fā)電的原理和相關(guān)技術(shù)條件要求，闡述了我國風(fēng)力資源的分布情況，從中得知我國是一個(gè)風(fēng)力資源非常豐富的國家，從客觀上具備了發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的條件;國外先進(jìn)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)為我國大力發(fā)展風(fēng)電提供了技術(shù)上的保證。我國結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)建成了很多頗具規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)，中國的風(fēng)電蘊(yùn)藏著巨大的潛力。

隨著全球氣候變暖和化石能源日趨枯竭，受能源供應(yīng)安全和保護(hù)環(huán)境的驅(qū)動(dòng)，自20世紀(jì)70年代中期以來，世界主要發(fā)達(dá)國家和一些發(fā)展中國家都在加緊對(duì)風(fēng)能的開發(fā)和利用，減少二氧化碳等溫室氣體的排放，保護(hù)人類賴以生存的地球。風(fēng)能將是21世紀(jì)最主要的綠色動(dòng)力之一。

風(fēng)力發(fā)電是一種主要的風(fēng)能利用形式，風(fēng)力發(fā)電相對(duì)于太陽能、生物質(zhì)等可再生能源技術(shù)更為成熟、成本更低，對(duì)環(huán)境破壞更小。風(fēng)力發(fā)電是世界電力發(fā)展的潮流和趨勢(shì)[1]。

目前全世界風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到490萬千瓦，我國中西部地區(qū)及海上有豐富的風(fēng)能資源。世界風(fēng)能利用的先進(jìn)國家，如荷蘭等國家已經(jīng)掌握了先進(jìn)的風(fēng)能發(fā)電技術(shù)。給予這些原因，我國已經(jīng)具備了發(fā)展風(fēng)電的條件。

1風(fēng)力發(fā)電簡(jiǎn)介

風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。簡(jiǎn)單的說風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)主要包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。在過去的20多年中，系列風(fēng)力機(jī)的直徑和額定功率快速增加。例如:在1983年，1臺(tái)風(fēng)力機(jī)的直徑為15m，發(fā)電機(jī)功率為55kW;而到了2005年，直徑為90m，功率為2500kW的風(fēng)力機(jī)已成為成熟的批產(chǎn)機(jī)型;直徑為126m，功率為5000kW的樣機(jī)已在試運(yùn)行之中。此時(shí)，風(fēng)力機(jī)的可利用率達(dá)到了97％，甚至更高。簡(jiǎn)而言之，在很短的時(shí)間之內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到高速發(fā)展，并且獲得了大規(guī)模的應(yīng)用，形成了具有影響力的能源產(chǎn)業(yè)。1986年中國在山東榮成建成第一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，安裝了3臺(tái)55kW的風(fēng)電機(jī)組。自此之后，在全國各地陸續(xù)建設(shè)了一批風(fēng)電場(chǎng)[2]。

2我國具備大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的條件

2.1 我國蘊(yùn)藏豐富的風(fēng)電資源

我國風(fēng)能資源僅次于美國和前蘇聯(lián)，居世界第三。已探明的中國風(fēng)能理論儲(chǔ)量為32.26億千瓦，可開發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約10億kW，其中，陸地上風(fēng)能儲(chǔ)量約2.53億kW(陸地上離地10m高度資料計(jì)算)，海上可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約7.5億kW，共計(jì)10億kW。

我國風(fēng)能資源主要分布在兩個(gè)大帶里。三北(東北、華北、西北)地區(qū)豐富帶，風(fēng)能功率密度在200～300W/m2以上，有的可達(dá)500W/m2以上，如阿拉山口、達(dá)坂城、輝騰錫勒、錫林浩特的灰騰梁等、可利用的小時(shí)數(shù)在5000h以上，有的可達(dá)7000h以上。沿海及其島嶼地豐富帶。年有效風(fēng)能功率密度在200W/m2以上，將風(fēng)能功率密度線平行于海岸線，沿海島嶼風(fēng)能功率密度在500W/m2以上如臺(tái)山、平潭、東山、南鹿、大陳、嵊泗、南澳、馬祖、馬公、東沙等。海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是后起之秀，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)不僅自己發(fā)展了30多年，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，更重要的是，陸上風(fēng)電的發(fā)展時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過海上風(fēng)電，海上和陸上的發(fā)展模式有很多很相似的地方，可以借鑒陸上風(fēng)電發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)。[3]

2.2 我國可借鑒的國外先進(jìn)風(fēng)電技術(shù)

(1)丹麥于1891年建成世界上第1臺(tái)用于發(fā)電的風(fēng)力機(jī)。目前丹麥在風(fēng)力發(fā)電方面也走在世界前列，據(jù)丹麥政府報(bào)告說2030年丹麥風(fēng)電總裝機(jī)達(dá)將達(dá)550萬kW，發(fā)電量將占全國近50％，其中海上風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)將達(dá)400萬kW。丹麥政府計(jì)劃，未來新能源(主要是風(fēng)電和生物質(zhì)能)將提供75％以上的能源供應(yīng)，燃煤發(fā)電將逐漸淘汰。丹麥在大規(guī)模發(fā)展風(fēng)力發(fā)電及消除風(fēng)電入網(wǎng)障礙方面已經(jīng)取得了非常寶貴的經(jīng)驗(yàn)，可以被中國借鑒。

(2)美國是目前界上風(fēng)能利用較好、發(fā)展較快、技術(shù)比較先進(jìn)的國家之一。美國風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量占世界風(fēng)力發(fā)電容量的一半左右。在美國加州南部和北部己分別建設(shè)了若干個(gè)大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，擁有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備2萬臺(tái)，裝機(jī)容量約60萬千瓦，年發(fā)電量20億千瓦·小時(shí)。美國CE公司的“超級(jí)風(fēng)力機(jī)”，單機(jī)功率為7.3MW，風(fēng)車直徑為112m。為世界之最。在大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)方面，我國可以很好的學(xué)習(xí)美國的經(jīng)驗(yàn)

(3)荷蘭有“風(fēng)車之鄉(xiāng)”的美譽(yù)，風(fēng)力發(fā)電歷史久遠(yuǎn)，技術(shù)領(lǐng)先于世。堪稱荷蘭利用海風(fēng)發(fā)電杰作的北海風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)今年四月全面竣工并成功運(yùn)營(yíng)。目前，這個(gè)由36臺(tái)先進(jìn)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組位于北海之上，其巨型風(fēng)電方陣，不僅滿足當(dāng)?shù)厥畮兹f戶家庭用電之需，而且成為荷蘭發(fā)展清潔能源的戰(zhàn)略標(biāo)志之一。海洋比陸地的環(huán)境復(fù)雜，我國在風(fēng)電領(lǐng)域尤其是海上風(fēng)電領(lǐng)域的技術(shù)比較薄弱，缺少相應(yīng)的海上風(fēng)電經(jīng)驗(yàn)成為海上風(fēng)電發(fā)展的限制之一。因此，我們?cè)谘芯亢Ｉ巷L(fēng)力發(fā)電技術(shù)和實(shí)施海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目時(shí)，可以直接借鑒荷蘭現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)。

2.3 我國目前已積累的風(fēng)電經(jīng)驗(yàn)

我國利用風(fēng)力發(fā)電是從20世紀(jì)50年代開始的，到80年代初，微型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)趨于成熟和穩(wěn)定。到1994年底我國在內(nèi)蒙、新疆及沿海等地推廣小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并已建成13萬座。近年來，我國對(duì)風(fēng)力發(fā)電也很重視，已選定在廣東、海南、福建、山東、內(nèi)蒙、新疆等風(fēng)力資源豐富的地區(qū)大力發(fā)展風(fēng)電。目前，正在制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的風(fēng)力發(fā)電規(guī)劃，國家新能源政策的重點(diǎn)也是大力發(fā)展和加快開發(fā)利用風(fēng)力發(fā)電。我國目前已建設(shè)的比較大的風(fēng)電項(xiàng)目。

2.3.1 廣東省南澳風(fēng)電場(chǎng)

已安裝風(fēng)力機(jī)132臺(tái)，總裝機(jī)容量達(dá)5.7萬千瓦，年發(fā)電量達(dá)1.4億千瓦時(shí)，成為亞洲海島最大的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。目前，總裝機(jī)容量達(dá)7.55萬千瓦的兩個(gè)大型風(fēng)電項(xiàng)目正在建設(shè)中，投資22億多元的3個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目已投入前期工作。

2.3.2 平潭長(zhǎng)江澳二期風(fēng)電項(xiàng)目

平潭島風(fēng)能資源十分優(yōu)越，是全國風(fēng)能最佳區(qū)之一，全縣全年平均風(fēng)速為8.4m/s，其中有效風(fēng)速占全年的76%，平均風(fēng)能密度達(dá)到567W/m2，可利用風(fēng)能的地區(qū)為2230多平方公里。裝機(jī)容量可達(dá)15萬千瓦。

2.3.3 達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)

至2006底，公司有風(fēng)力機(jī)組253臺(tái)，其中國產(chǎn)機(jī)組40臺(tái)，國外機(jī)組主要是從荷蘭、丹麥等進(jìn)口。裝機(jī)總?cè)萘?50MW，是中國最大的風(fēng)力發(fā)電企業(yè)。單機(jī)容量有300、500、600、750kW，塔高為30、35、40、50，65m不等，最高年發(fā)電量為1.65億千瓦時(shí)，單位千瓦造價(jià)平均約為9300元/千瓦。

3結(jié)語

風(fēng)是沒有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。對(duì)于中國缺水、缺燃料和交通不便的沿海島嶼、草原牧區(qū)、山區(qū)和高原地帶，因地制宜地利用風(fēng)力發(fā)電，非常適合，大有可為。中國正處在風(fēng)電能源市場(chǎng)的啟步階段，市場(chǎng)潛力巨大。發(fā)展風(fēng)能等清潔可再生能源是人類的必然選擇。中國有很好的風(fēng)電條件，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)應(yīng)該抓住這一契機(jī)，為風(fēng)電的全面發(fā)展作一個(gè)系統(tǒng)可行的規(guī)劃，逐步解決風(fēng)電發(fā)展中的困難，完善風(fēng)電機(jī)制。同時(shí)，為發(fā)展風(fēng)電等清潔能源提供政策、資金和技術(shù)等多方面支持，相信中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)會(huì)發(fā)展很快。

參考文獻(xiàn)

[1]王建錄，郭慧文，吳雪霞.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)叢書——風(fēng)力機(jī)械技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)精編[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010，3.

[2]廖明夫R.Gasch J.Twele.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2009，3.

[3]吳佳梁，李成鋒.海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010，6.