我国风力发电的现状和前景

我国风力发电的现状与前景

摘要：随着能源供应的渐趋紧张，环保问题的日益突出，风力发电作为一种清洁、高效的可再生能源的发电方式，已越来越受到世界各国人民的欢迎和重视。本文从分析我国风力发电的现状出发，通过对风力发电原理的简要分析，表明了风力发电的发展空间巨大，展望了风力发电的前景与未来。

关键词：风力发电现状前景

abstract ：With the energy supply amid escalating tensions and the growing problem of environmental protection, wind power as a kind of clean and renewable energy way of generating, already more and more gets the welcome and attention of people all over the world. From the analysis of the present situation of wind power in China, through analyzing briefly the principle of wind power, this paper shows that the development of wind power generation space is enormous and looks forward to the prospect of wind power and future.

keywords：wind power generation The present situation The foreground.

0引言

随着经济社会的高速发展，能源、环境等已经成为制约着当今人类生存和发展紧迫问题。常规能源以煤、石油、天然气为主，不仅资源有限，而且造成了严重的污染。因此，对可再生能源的开发利用，特别是对风能的开发利用，已受到世界各国的高度重视。风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展风能这一清洁能源已成为世界各国的重要战略选择。近年来我国风电产业及技术水平发展迅猛。我国幅员辽阔，海岸线长，拥有丰富的风能资源，风能储量很大，分布面广，开发利用潜力巨大。通过对风力发电原理的简要分析，总结我国风力发电的现状，对进一步推动风电产业及技术的健康可持续发展具有重要意义。

1风力发电的原理

1.1发电原理

太阳光照射在地球的表面上，它使地表的温度升高，地表的空气受热膨胀变轻而往上升。热空气上升后．低温的冷空气横向流入，这种空气的流动就产生了风。上升的空气因逐渐冷却变重而下降，由于地表温度较高又会加热空气使之上升，这种对流也会形成风[1]。由此可见，风的能量是来自太阳的。太阳辐射出来的光和热是地球上风形成的

源泉。风力发电的原理说起来非常简单，最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成。空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能，从而推动叶轮旋转。如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连，就会带动发电机发出电来。

风力发电是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。

小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。

风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。

1.2风力发电机的构成

机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。

转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。

轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。

低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。

齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。

发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上，最大电

力输出通常为500至1500千瓦。偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正

对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。

图中显示了风力发电机偏航。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏

转几度。

电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。

为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机

的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。

液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。

冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，

用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。

塔：风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，

风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也

可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的

梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。

风速计及风向标：用于测量风速及风向。

2我国风力发电的现状

2.1我国风力发电的由来

我国的风力发电是于20世纪50年代后期开始进行研究和试点工作的，当时在吉林、辽宁、新疆等省、区建设了容量在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4.215mw，其最大单机容量为200kw。

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36.1mw，最大单机容量为500kw。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1300kw[2]。我国可开发和利用的风能储量约为l0亿kW，其中，陆地上风能储量约2．53亿kw (依据陆地上离地10 m高度资料计算)，海E可开发和利用的风能储量约7．5亿kW，共计10亿kW[3]。风能资源非常丰富。

2.2我国风力发电的现状

中国风电2010年新增装机容量达到18,928兆瓦，占全球新增装机容量48%，超过美国，成为世界第一大风电市场[4]。

图1 我国风力发电总容量发展趋势

“十一五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。2007年以来，中国风电产业规模延续暴发式增长态势。内蒙古、新疆、辽宁、山东、广东等地风能资源丰富，风电产业发展较快。2010年10000兆瓦的发展目标在2008年就已达到，《可再生能源中长期规划》中2020年30000兆瓦的风电装机目标也在2010年提前实现。

作为节能环保的新能源，风电产业赢得历史性发展机遇，近年来发展势头迅猛。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。

3 风力发电存在的问题

3.1风电设备和制造技术落后

风电机组的制造，这是风电发展的核心。目前我国风电机组的建设远远落后于世界发展，其主要原因是，没有加大力度依靠国内雄厚的机电制造业基础，吸收引进国外先进技术对风电成套设备进行自主开发。随着世界风力发电设备制造水平提高，更大的单机容量已经是全球风能技术发展的趋势。据了解，国外风电机组目前已达到兆瓦级，如

美国主流1.5兆瓦，丹麦主流2.0～3.0兆瓦，在2004年的汉诺威工业博会上4.5兆瓦的风电机组也已面世。而迄今为止，我国在这一技术上处于落后位置，尚不具备自行开发制造大型风电机组的能力，且在机组总体设计技术，特别是桨叶和控制系统及总装等关键性技术上落后于欧美发达国家，且机组质量普遍不高，易出现故障。国内整体的风电制造水平比国外发达国家至少晚10年，而且技术差距还在拉大，这就使国产设备的竞争力面临严峻的考验。

3.2风电成本高

风力发电的成本主要是固定资产投资成本，约占总投资的85%以上。按照我国增值税抵扣政策，固定资产投资的增值税不能抵扣。风力发电执行17%的增值税税率，因为没有购买燃料等方面的抵扣，因此风力发电实际税负明显高于火力发电。另外，国内已经建成的微不足道的风电容量几乎全部为进口的成套设备，导致风电场投资高、电价高，与火电、水电比，缺乏市场竞争能力。国产的风电设备可以显著地降低风电成本，但由于现在国内设备制造水平较低，应用规模小，国产设备的价格并不低于进口设备。

3.3对风能资源勘察不够全面

通常风力发电的有效风速为3～25m/s，风电场选址的首要条件是风能资源丰富，因而一般以风资源丰富区和较丰富区为选址对象，具体风电场内风机的选址还应根据测出的年有效风速累计小时数（累计时数越高，投产后风机发电量越大）和有效风能密度确定，在风电场内不同位置的这些数据存在较大差异。所以合理选择场址对提高风力发电的经济效益至关重要。而我国现有的风资源分布图很粗，无法满足现在风电场选址的要求，迫切需要进一步细化。

4我国风力发电的前景和未来

4.1市场前景好

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、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。

4.2国家政策好

中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，根据《风能世界》杂志发布，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。

中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔，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。2009年该行业的利润总额将保持高速增长，经过2009年的高速增长，预计2010、2011年增速会稍有回落，但增长速度也将达到60%以上[5]。

4.3风电优势好

风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于：能力每增加一倍，成本就下降15%，近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地[6]。

结束语

风力发电是一个集计算机技术、空气动力学、结构力学和材料科学等综合性学科的技术。中国有丰富的风能资源，因此风力发电在中国有着广阔的发展前景，而风能利用必将为中国的环保事业、能源结构的调整，减少对进口能源依赖作出巨大的贡献。随着政府和民众对风电的逐步认识，《可再生能源法》正式实施和《可再生能源发展“十一五”规划》的出台[7]，以及风电设备的设计、制造技术方面不断提高，风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整做出巨大的贡献。展望未来随着风电机组制造成本的

不断降低，化石燃料的逐步减少及其开采成本的增加，将使风电渐具市场竞争力，因此其发展前景将是十分巨大的。

参考文献：

[1] 张建勋. 发展潜力巨大的风力发电[N].内蒙古经济与科技报，2006-6-12（4）

[2] 高良润等.发展我国风力发电[D].江苏:江苏大学出版社，2009： 1-35.

[3] 易跃春. 风力发电现状、发展前景及市场分析[M],北京:国际电力出版社，

2004(10)：1-10.

[4] 周修杰等. 2011-2015年中国风力发电行业投资分析及前景预测报告[M].北京：中投顾问，2011(5)：1-505.

[5] 百度百科.我国风力发展的前景

https://www.360docs.net/doc/712498897.html,/view/248785.htm.2011.6：11-13.

[6] 许洪华,郭金东.我国未来风电发展探讨[D].山东：电力设备出版社，2005：1-18.

[7] 刘春欱. 我国风力发电的现状与发展思考[D].北京：产业技术出版社，

2009(5):42-45.