风电论文

风力发电技术发展趋势

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摘要：随着世界环境趋恶化，风力发电作为一种重要的可再生能源形式，越来越受到人们的广泛关注。随着风电设备制造技术的日益成熟和风电价格的逐步降低，近些年来，无论是发达国家还是发展中国家都在大力发展风力发电。特别是自20世纪80年代以来，大、中型风电场并网容量发展最为迅猛，对常规电力系统运行造成的影响逐步明显和加大，由此提出了一系列值得关注和研究的问题。风力发电之所以在全世界范围获得快速发展，除了能源和环保方面的优势外，还因为风电场本身所具有的独特优点：(1)风能资源丰富，属于清洁的可再生能源；(2)施工周期短，实际占地少，对土地要求低；(3)投资少，投资灵活，投资回收快；(4)风电场运行简单，风力发电具有经济性；

(5)风力发电技术相对成熟。另一方面风电也存在一定的局限性，主要表现在：(1)风能的能量密度小且不稳定，不能大量储存；(2)风轮机的效率较低；(3)对生态环境有影响，产生机械和电磁噪声；(4)接入电网时，对电网有负面影响

关键词：电力系统;风力;可再生；电厂；分析

一．风力发电的优缺点

风能的发展对环境有正面影响和负面影响.未来的发展将依赖于如何

使正面影响达到最大,而同时负面影响保持在最低.

优点：

1）风能为洁净的能量来源。

2）风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。

3）风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。 4）风力发电是可再生能源，很环保。

5)风能发电不会释放二氧化碳,不会带来酸雨,大雾和放射等污染,也不会造成对陆地海水,和水资源的污染.风能的大规模使用可能是减少二氧化碳排放的最经济快速的方法.

缺点：

1）风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失，目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高；

2）在一些地区，风力发电的经济性不足；许多地区的风力有间歇性，更糟糕的是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日，是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储量能技术发展；

3）风力发电需要大量土地兴建风力发电厂，才可以生产比较多的能源； 4）进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建；

5)风力机引起的电磁干扰,当风力机被放置在一台收音机,电视机或微波收发器之间时,他有时会反射一些电磁射线,其反射波与原信号会混合在一起,到达接收器.这可能造成原信号很大的扭曲.有些风力机使用

薄木板做的叶片就可以避免这样的问题,因为薄木板可以吸收的无线电波大于反射的电波.

6）现在风力发电还未成熟，还有相当发展空间；

二．中国风力发电的规模

风力发电厂是将多台并网型风力发电机安装在风力资源好的场地，按照地形和主要风向排成阵列，组成集群向电网供电，简称风电场。风电场是大规模利用风电的有效方式，于20世纪80年代在美国兴起，我国计划到2010年，并网电装机达500万千瓦，目前，我国的风电装机容量还不到全国总装机容量（4·5亿千瓦）的0·5%，根据我国能源发展规划，我国风电具有大规模的前景和市场需求。风力发电能够成为中国结构的重要组成部分，发展风电有利于调整能源结构。目前，中国的电源结构中75%是煤电，排放污染严重，增加风电等清洁电源比重刻不容缓。尤其在减少二氧化碳等温室气体排放，缓解全球气候变暖方面，风电是有效措施之一。风能作为一种重要的可再生能源，是地球上最古老，最重要的能源之一，它具有蕴藏量巨大、可再生、分布广、无污染等特点，风力发电已成为世界可再生能源发展的重要方向。

目前利用风力发电已成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视，而且发展速度非常快。

与热力发电设施不同，风力发电不需要冷却水，应用风力发电可使公用系统用水减少17%，相当于不需在建设80GW的新燃煤电厂。风力

发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染；而且从经济的角度讲，风力仪器比太阳能仪器要便宜九成多。

中国风能储量很大，分布面广，甚至比水能还要丰富。合理利用风能既可减少环境污染，又可减轻越来越严重的能源短缺的压力。

从长远来看，中国常规能源资源人均拥有量相对较少，为保持经济和社会的可持续发展，必须采取措施解决能源供应。中国风能资源丰富，如果能够充分开发，按目前估计的技术可开发储量计算，用电年发电量可达几万千瓦时。根据官方和专家的推算，中国2020年需要10亿千瓦的发电装机，4千亿千瓦时的发电量，之后如果按照人均2千瓦，达到中等发达国家生活水平的基本要求，在2050年中国需要大约30亿千瓦的发电装机和12万亿时发电量。庞大的装机和发电量需求，给风力发电的发展提供了足够的空间。

三．风力发电的趋势

中国风力发电始于 20 世纪 80 年代, 发展相对滞后, 但起点较高, 主要经历了 3 个重要的发展阶段。第 1 阶段: 1985- 1995 年试验阶段此阶段主要是利用丹麦、德国、西班牙政府贷款, 进行一些小项目的示范。欧洲风电大国利用本国贷款和赠款的条件, 将它们的风机在中国市场进行试验运行, 积累了大量的经验。同时中国的国家风电规划中设立的国产风机攻关项目, 也取得了初步成果。第 2 阶段: 1995- 2003 年在第 1 阶段取得的成果基础上, 中国各级政府相继出台了各种优惠的鼓励政策。科技部通过科技攻关和国家 863 高科技项目促进了风电技术的发展, 原经贸委、计委分别通过双加工程、国

债项目、乘风计划等项目促进风电的持续发展。第 3 阶段: 2003 年至今中国国家发展和改革委员会通过风电特许权经营, 下放 50MW 以下风电项目审批权, 要求国内风电项目、风电机组设备国产化比例不小于 70%

等政策, 扶持和鼓励国内风电制造业的发展, 使国内风电市场的发展进入到一个高速发展的阶段。中国 2006 年新增装机 1347MW, 比以前翻了一番还多,比 2005 年增加 106. 4%, 2006 年风电累计装机为 2604MW, 是世界第 6 大市场; 中国 2007 年新增装机 3304MW, 比 2006 年增加 126. 9%, 2007 年风电累计装机为 5908MW, 是世界第 5 大市场; 中国 2008 年新增装机 6 300MW, 比 2007 年增加 106. 6%, 2008 年风电累计装机为 12210MW, 是世界第 4 大市场。自从 2006 年 1 月 1 日开始实施可再生能源法后, 2006 年中国风电市场稳步发展, 2007 年提前 3a 实现了 2010 年中国风电 5000MW 的发展目标。并且 2008 年新增装机容量超过了 2007 年以前装机容量的总和。

目前, 随着 5 可再生能源法 6 的实施和一系列有关可再生能源政策的出台, 中国的风电开发势头迅猛, 主要表现在以下几个方面： ( 1) 风电建设规模不断扩大, 管理逐步规范到 2006 年底, 中国已建和在建的风电场约 91 个, 装机总容量达到 2604MW; 到 2007 年底, 全国已建和在建的风电场约 158 个, 装机总容量达到 5908MW; 到 2008 年底, 全国风电装机总容量达到 12210MW。而“十一五”国家风电发展规划中要求 2010 年全国风电装机容量达到 5000MW, 2020 年全国风电装机容量达到 30000MW。单个风电场工程规模从过去的 10MW 左右

发展到目前最大的 300MW; 风电场工程规划从过去的几万千瓦级发展到目前的百万千瓦级、千万千瓦级风电基地。同时,有关部门正组织编制有关风电前期、建设和运行规程, 风电场管理在逐步走向规范化。 ( 2) 风电设备制造能力不断增强中国风电设备制造起步较晚, 2002 年前后仅能小批量生产 600kW 级风电机组, 而同期国际风电设备兆瓦级风电机组已经成为主流机型。2003 年以来, 国家发展和改革委连续组织了 5 期风电特许权招标项目, 采取政府支持和市场机制相结合的方式, 有力地推进了风电规模化发展, 为国内风电制造企业创造了良好的市场条件。近年来, 在风电市场的拉动下, 国内风电机组制造业得到迅速发展。目前, 中国已基本掌握了大型风电机组的制造技术, 全国已经生产或准备进入大型风电机组制造的整机生产企业有 50 多家, 初步形成了大连华锐、东方电气、金风科技等风电机组制造龙头企业, 已能够批量生产单机容量为 1. 5MW 瓦级的风电机组。与此同时, 国内已有一批企业进入了风电机组零部件的配套生产, 现已可批量生产发电机、齿轮箱、叶片、塔架、控制系统、变桨和偏航轴承等零部件, 初步形成了风电设备制造和配套零部件专业化产业链。

中国风能储备在世界上排名第一，陆上可用风能高达2.5亿kw，海上可利用风能高达7.5亿kw，中国幅员辽阔，陆疆总长达约20000km，还有约18000km的海岸线，边缘海中有岛屿5000多个，风能资源丰富，中国现有风电场地区的年平均风速都达到6m/s以上，实际发利用的风能资源储备量为2.53亿kw，东南沿海及其附近岛屿是风能资源丰富地区有效风能密度大于或等于200w/m2的等线平行于海岸线，沿海岛屿

有效风能密度在300w/m2以上，全年中风速大于或等于3m/s的时数为7000-8000h，大于或等于6m/s的时数为4000h；新疆北部、内蒙古、甘肃北部也是中国风能资源丰富的地区，有效风能密度为200-300w/m2，全年中风速大于或等于3m/s的时数为5000h以上，大于或等于6m/s的时数为3000h以上

四．风能利用的展望

风电目前在电源结构中的比例不高，其装机不到世界发电装机容量的3%，发电量约1%，潜力巨大；

变速恒频风电机组的开发和商品化，目前，安装在世界各地风电场的风力发电组，绝大多数为恒速运行机组，而采用变速恒频发电系统后，风力机就可以改恒速运行为变速运行，这样就可能使风轮的转速随风速度变化并保持一个恒定的最佳叶尖池，使风力发电机的风能利用系数在额定风速以下的整个运行风速范围内都处于最大值，从而可以恒速运行获取更多的能量，尤其是这种变速机组可适应不同的风速。1)单机容量增大随着技术逐渐成熟,多样化的设计概念也逐渐走向统一。由于风力场中所采用的大的涡轮风力机比小的更加经济,因而风力机的容量不断增加。涡轮风力机的容量将继续增大。

2)风力机桨叶的变化单机容量不断增大,桨叶的长度也不断增长,目前最长的叶片已做到50米。涡轮风力机技术现已成熟,机器的可靠性极高,可利用率通常在98%-99%之间。

3)塔架高度上升在中小型风电机的设计中,采用了更高的塔架,以捕获更多的风能,在50米高度捕捉的风能要比30米高处多20%。

4)控制技术的发展近年来发展了一种变速风电机,其取消了沉重的增速齿轮箱,发电机轴直接连接到风力机轴上,转子的转速随风速而改变,其交流电的频率也随之变化。由于他被设计成在几乎所有的风况下都能获得较大的空气动力效率,从而大大的提高了捕捉风能的效率。

5)海上风能发电海上风电场作为新的大型风力机应用领域而受到重视,由于海上风速较陆上大而且稳定,一般陆上风电场平均设备利用小时数为2000小时,好的为2600小时。在海上则可达到3000小时以上。总之，风力发电尤其效益上的优势，将首先成为可与常规能源发电相竞争的新能源发电方式，一个大规模开发利用风能的时代，一个利用风力发电造福于人类的时代将会到来！在未来10年，中国有望成为全球领先的开发利用风能的国家。

五、参考文献

1. 左然,施明恒,王希麟主编《可再生能源概论》,机械工业出版社。

2.吴志坚主编《新能源和可再生能源的利用》,机械工业出版社。

3.神奇的科学奥秘编委会编《能源科学的奥秘》,中国社会出版社。

4. 高虹,张爱黎主编《新型能源技术与应用》,国防工业出版社。

5.钱伯章编《风能技术与应用》，科学出版社。

6. 黄素逸编《能源科学导论》，中国电力出版社。

7. 翟秀静，刘奎仁，韩庆编《新能源技术》，化学工业出版社。