风力发电论文摘要英文翻译

摘要

风力发电是清洁的、无污染的可再生能源，它的优势已被人们所认识。但是现阶段风力发电成本与常规能源相比仍不具有优势，特别是在我国，风力发电成本

还难与同常规能源相竞争，这制约了我国风电事业的发展。因此全面地研究我国

风力发电成本、研究影响风力发电成本的因素、找到降低风力发电成本的途径，

对促进我国风电事业的发展、改进我国能源结构、治理我国的环境污染具有重要

的现实意义。

为此

社会总成本实际成本风电场关键字:风力发电

ABSTRACT

This paper introduces wind Power generation cost in china Wind Power is a kind of cleaner and no pollution and regenerate power, Its benefits has been known by most people.But it has been yet inferior to routine power in cost, especially in our country. So studying the cost of the wind power generation and studying the factors of affecting wind power generation costs and finding the ways of decreasing the wind power generation costs in our country have very important realistic meanings and it can promote the cause of the wind power generation and improve

the energy constitutes and administer circumstance pollution in our country.hence,this paper is accomplished to develop the study of the wind power generation cost:

First ,the history and the present of wind power generation are introduced: Second ,the social cost of wind power generation are studied by means of comprehensive analyses.draw a conclusion;the social cost of wind power generation is lower;Third ,the real cost of wind power generation are studied by model of wind distribution and generation amount and calculating the cost of wind power generation;the factors affecting wind power generation cost are studied by sensitivities with a real example and draw a conclusion:average wind rate is most influence to wind power generation cost and the ways of reducing wind power generation cost are discussed. Fourth ,the trend of wind power generation cost is analysised and draw a conclusion;wind power generation cost is dropping.

Key word: wind power generation the social cost the real cost wind power

generation farm

1 概

述 (1)

1.1风力发电的研究现

状 (1)

1.2我国风力发电的发展状

况 (3)

1.3发展风力发电的必要性和意

义 ......................................... 4 2中国风力发电社会总成本的研究 (6)

2.1研究方法的选

择 (6)

2.2原理及步

骤 (6)

2.2.1具体步骤 .....................................................

2.2.2 进行层次总排序 ...............................................

8 3层次分析综合评价法的

应用 (9)

3.1建立层次结构模

型 (9)

3.2构造判断矩

阵 (9)

3.3 进行层次单排序极其一致性检

验 (11)

3.4进行层次总排

序 (13)

3.5层次总排序一致性检

验 (14)

3.6世界各国促进风力发电发展的激励政

策 (14)

3.7小

结 .............................................................. 16 4

中国风力发电的成本走势

分析 (16)

4.1风机国产化的形式对成本走势的影

响 (16)

4.2.国家政

策 (16)

4.3目前我国风力发电成本较高原因分

析 (17)

4.3.1目前我国风力发电成本较高原因 ................................

4.3.2解决的方法 ..................................................

4.3.3风力发电在我国发展的美好前景 ................................

19 谢

辞 ..................................................................

20 参考文

献 ...............................................................

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1 概述

1.1风力发电的研究现状

风力发电于1890年起源于丹麦，之后经过几个重要的发展阶段。第一阶段是二战前后，由于能源需求量增大，不少国家相继开始注意风力发电.美国于1941

年建造了一台1250kw的特大风力发电机组，这种风力发电机组技术复杂，运行

不稳定。因此只能停留在科研阶段，无法推广使用。第二阶段出现在70年代，

世界连续出现的两次石油危机极大地刺激了风力发电的发展。此时，丹麦己研制

出55-630kw的系列化风力发电机组。第三阶段是在80年代，以美国为首的西方

各国开始着手实施以风力发电为中心的节能计划，各国都为风力发电提供了许多

优惠政策，这促使风力发电高速发展。第四阶段进入90年代，随着世界环境的

不断恶化，环保呼声日益高涨，各国更加注重发展风力发电，在科学技术进步的

强有力的推动下，风力发电的发展令人瞩目，据有关资料统计:从1981~1999

年

世界风力发电机组装机容量平均每年以40%速度增长。到2000年为止，风能的发电量已占总发电量的5~10%。全世界风电总装机容量1994年底为350

万;1995

年新增140万，达到490万kw;从图1中可以看到1996年底总装机容量为607

万kw:1997年底总装机容量跃升至780万kW;1998年底总装机容量达到900万kw;1999年底总装机容量达到1393万kw;到2000年底总装机容量达到1700万kw.估计2001年底总装机容量达到2000万kw。

表1-1 2000年世界风力发电装机容量排在前四名的国家

从表1-1可以看到德国位居第一，装机容量为166Mkw;西班牙位居第二，装机容量为775Mkw;第三位是荷兰，装机容量为40OMkw;第四为是意大利，装机容量为170Mkw;第五位为美国，装机容量为62Mkw。

随着风力发电装机容量的增长，风力发电的成本则在不断下降。在过去的二十年里，风力发电的成本下降已超过了80%，在80年代，风力发电成本是30美分

/KWH，到2000年风力发电成本降到了4美分/Kwh，预计到2005年风电成本可以降到2.5~3.5美分/kwh。

风力发电装机容量的增长、风电成本的下降都得益于风机技术的发展。近二十年来，由于科学技术的长足发展，促进了风电机组技术的发展。80年代初在风电市场的第一代风电机组，其转子直径为10-llm，单机发电容量只有22-3OKW;到九十年代中期，第六

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代风电机组问世，其转子直径长达50m，单机容量增加到500-1000KW;目前，欧洲市场的第七代风电机组，单机容量达1650KW，成为现在可以系列生产的最大风电机组。据资料统计表明:第六代风电机组每KW的出厂价比第四代(1991年，50-225KW)价格下降20%，其它投资成本(基础、联网、道路等)下降50%，发电成本下降30%。

伴随着风力发电发展，如何评价风能的价值、如何评价风能的经济性、以及用什么方法来评价，成为各国竞相开展的研究课题。这方面研究工作大多是在九十年

代的初期。从风电场角度来评价风电经济性的方法包括项目财务评价方法，这种方法沿用传统的项目评价方法。它是从投资项目的角度出发，按照财税制度分析对风电场进行成本效益分析。第二种方法是生命周期法，该方法是从动态的角度来分析风电成本。第三种方法是蒙特卡洛模拟法，该方法将风电的经济性评价寓于电力系统的扩展规划中。第四种方法为可避免成本法。该方法针对风电系统包括风电和不包括风电两种情况分别计算发电成本和可靠性，可以看到有风力发电的电力系统能节约常规燃料费、节约装机容量。这种方法是迄今为止众多风电场经济性评价方法中最全面、客观的，应用较广。上面这四种方法是从风电场角度来评价的。为了对风能和其它常规能源进行比较，国际社会开展了“社会总成本研究”社会总成本就是采用某种发电技术时社会必须付出的全部代价。从这个角度讲，由于风力发电是无污染，可再生的，因此它无污染防治、健康保障的成本，同时它也无资源消耗费用。德国霍姆耶尔1988年首次发表了这方面的研究结果，得出风能的社会总成本最低。美国奥丁格尔也进行了社会总成本研究，他还规定采用如下方法进行研究:定量法、定性法、投资回报率法、减少成本法。得出结论:从社会总成本的角度看，风力发电是最受欢迎的发电技术。

到目前为止风力发电在各国电力系统中已占一定的比例。德国风力发电占4%的电力需求;在丹麦，风力发电占需求的5%，到2005年，丹麦风力发电将占电力需求的10%。有关机构预测，到2030年风力发电量将占世界总发电量的25%。最近欧盟订定新的能源指针，计划新能源所占比例应于2010年以前达到22.1%。为达到此目标，欧盟建议欧盟各国应达到如下的目标.

表1-2 欧盟各国新能源计划

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续表1-2 欧盟各国新能源计划

1.2 我国风力发电的发展状况

我国风力发电始于风车提水。50年代后期已开始研究小型风力发电机组。至70年代，先后制成了1、2、10、12、8、20千瓦的样机并应用于网外无电地区。风力发电真正发展是在80年代以后，此时风电机组基本上依靠进口。1986年山东荣城从丹麦进口了三台55千瓦的风电机组，于当年并网发电。1989年新疆达坂城和广东南澳进口90千瓦、100千瓦和150千瓦的风电机组17台，装机容量为4490千瓦，均于当年并网发电。进入90年代风力发电的发展更加迅速。1996年，国家在“双加”工程中，按照扶强扶优的原则，选择了达坂城二厂等四个风电场进行重点改造，进口了133台600千瓦、13台300千瓦的发电机组，合计83799千瓦，分别于1997~1998年竣工同年，国家计委又制定了“乘风计划”，旨在以技贸结合形式与国外组建合资企业，在建设24万千瓦风电场的同时，引进技术、消化吸收，达到自主开发、自行设计制造大型发电机组的能力。1998年同外商合资成立了“洛阳美德风电设备有限公司”和“西安维德风电设备有限公司”，至此风电机组国产化已提到了日程。我国二十年来风力发电的发展可以从装机容量上看到，如表1-3所示。

表1-3 我国风机装机容量变化情况

从表1-3可以看到:在“七五”(85一90年)末风电场建设装机容量仅为342MW 年均

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、34倍。进入“九五”我国的风电场建设步入崭新装机6.386MW，是“七五”的9

的发展阶段，1996年的新增装机容量为22.35MW，年底总装机容量为

57.676MW;1997年在“乘风计划”和“双加”工程的推动下，年新增装机容量越升

至108.5MW，年底总装机容量增加到166.5MW;1998年实际新增装机37.45MW，比1997年有所下降，年底实际装机容量达到203.95MW。虽然我国风电机组装机容量在不断增加，但与国际形式相比，我国的发展速度还是非常低的，远远跟不上发展的需求。我国目前风机国产化的水平还很低，刚刚处在起步阶段。

表1-4 风机生产国家对中国市场的占有情况

从表1-4可以看到我国风电机组几乎都被外国市场占领，国产风机仅占1.2%，大大地阻碍中国风力发电的发展。正是由于长期以来，我国风机制造技术与国际水平有着很大的差距，落后于国内风电场建设的需要，国内大多数风电场的风机设备依靠国外进口，这使得我国的风电成本一直居高不下。据统计我国的风电成/KWH左右，还无法同常规能源相竟争，发展国产风机是当务本大约在0.72元之急。正如前面所述，为了促进风机国产化我国政府也制定了相关的政策，“乘风计划”、“双加工程”都是在扶持国产风机的发展。据专家预测，如果风机国产化率达60%，则可使风电机组成本降低15%，风电成本可降至0.375元/KWH。伴随风机国产化的发展，我国风力发电的发展即将翻开崭新的一页。

1.3 发展风力发电的必要性和意义

发展风力发电等再生能源对于保护环境、改善能源结构等有着重要的战略意义，己经成为人们的共识。而且现在是必须大力发展风力发电的时候了。从世界能源发展趋势看:根据最新资料表明，世界能源消耗量从1970年的83亿吨标准煤到1995年14亿吨标准煤，增长了68.7%。预计到2020年将达到195亿吨标准煤，50年增长1.35倍。尽管到2020年石油、煤、夭然气、核能仍然是能源供应的主力，但风力发电等再生能源以及其它新能源的发展令人瞩目。从1970年的约13.8亿吨标准煤发展到1995年的30.2

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亿吨标准煤.增长了1.19倍，预计到2020年将达到40.9亿吨标准煤50年将增长1.96倍届时风力发电等可再生能源在能源结构中占21%左右。风力发电等可再生能源发展是最快的。从1970年的约8.9亿吨标准煤，到1995年的21.3亿吨标准煤增长了1.4倍，到2020年将达到37.8亿吨标推煤，50年增长3.24倍。现在世界能源结构中所利用的化石能源主要仍然是煤炭，其次才是石油和天然气，其比例约为68%:17%:15%。根据国际上通行的能源预测，石油将在40年时间内枯竭，天然气将在60年内用光，煤炭也只能用220年。在人类利用能源的历史长河中，石油、煤炭、天然气等常规能源毕竟是短暂的一瞬间。我国是人口第一大国、能耗第二大国、人均资源占有量相对匾乏，发展风力发电的再生能源更是非常必要的。我国能源构成中火力发电所占比例为58.70%，占第一位。不仅考虑煤等自然资源将枯竭，就是从环境保护方面看发展风力发电也是十分必要的。因为以煤为主的能源构成会造成“温室效应”和“酸雨”现象，导致环境污染。而风力发电却是无污染可再生的能源。

从我国风能储量看发展风力发电也是十分必要的。我国幅员辽阔，风能资源较丰富，具有发展风力发电的先决条件。据国家气象局估计，我国风能资源储量约为1.6xl03KW/年左右，其中地理上和经济上可开发利用的为1.6xl03KW/年。

目前，在德国风力发电能满足4%的电力需求。在丹麦风力发电力占电力需求的5%。预计到2030年，风力发电占世界总发电量的25%。我国风力发电的发展与世界上先进国家相比有很大的差距，随着现代化进程步伐的加快，我国能源需求会不断上升，能源的压力会不断加大。因此，大力发展风力发电是十分必要的，而且也符合我国制定的长期可持续发展战略的初衷。

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2 中国风力发电社会总成本的研究

2.1 研究方法的选择

某种发电方式的社会总成本是指采用该种发电方式时社会必须付出的全部费用。它包括内部成本和外部成本，内部成本指的是实际成本;外部成本。一般包括污染成本、资源消耗成本、环境保护和用于人体健康等方面的成本。定量地对风力发电社会总成本评价实质是从技术、经济、社会、环保、资源等方面进行全面系统的综合评价问题。因此

2.2 原理及步骤

2.2.1 具体步骤为:

(1)明确问题的范围，提出具体的要求，包含的因素以及各因素之间的关系，这样就可以明确要解决什么问题，需要的情报资料是否己够用。

(2)建立层次结构

根据问题的性质和要达到的目标，将其分解成不同的组成因素，再按各因素间的相互关联影响及隶属关系，将因素按不同层次聚类，形成一个多层次的结构模型，目标层，准则层，指针层，方案层等。用框图n一n说明层次的递接结构与因素的从属关系。

最上层是目标层，在这一层中是系统所要达到的目标。中间一层是准则层，准则层中的内容是横向排除衡量达到目标的各项准则。第三层是方案层，排列了各种可能采取的方案。

(3)构造判断矩阵

当建立了分析层次后，便可以逐层逐次进行两两比较。利用评分法来比较他们的优

图2-1层次结构图

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劣，并根据一定的比率标度将判断定量化，形成比较判断矩阵。

表2-1 判断矩阵标度极其含义

(4)进行层次单排序极其一致性检验

l层次单排序。

步骤: a计算判断矩阵每一行元素的乘积Mi

b计算Mi的N次方跟 Wi

C对Wi进行归一

2一致性检验

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步骤:a计算判断矩阵的最大特征根值λmax

式中:n为判断矩阵阶数;

wi(1=1，2，…n)为判断矩阵特征向量元素;

bi=(1=1，2.??…n)为判断矩阵A与其特征向量w乘积的向量的元素，计算公式为:

或

B 计算判断矩阵一致性指标Cl

C计算判断矩阵一致性检验系数CR，判断其一致性:

CIRI

其中Rl为平均一致性指标，它与判断矩阵阶数n有关，n=1一9的RI值分别为:

表2-2 与n对应的RI值表

当CR<0.01，判断矩阵一致性通过，否则需要重新作出判断。

2.2.2 进行层次总排序

利用层次单排序的计算结果，综合出对于最高层次的相对优劣顺序。这一过程自上而下逐层进行，便求出某一层次所有因素对于最高目标的相对重要性的排序权值。

2.2.3层次总排序一致性检验

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CR<0.l，一致性检验通过。

3层次分析综合评价法的应用

3.1建立层次结构模型

目标层

准则层

方案层

3.2 构造判断矩阵

-1、表3-2、表3-3、根据我国电力工业目前的发展状况，构造出判断矩阵如表3

表3-4、表3-5对于总目标“社会总成本综合评价”，它的准则层可分为四方面:实际成本、污染成本、健康成本、资源消耗成本。根据它们的重要性不同，形成判断矩阵。

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对准则层“实际成本”准则，各种发电方式之间的重要性(成本高低)比较形成判断矩阵。

表3-3 以污染成本为准则四种发电形式重要性比较

对准则层“健康成本”准则，各种发电方式之间的重要性(成本高低)

比较形成判断矩阵

对准则层“资源消耗成本“准则，各种发电方式之间的重要性(成本高低)比较，形成判

断矩阵

-1、表3-2、表3-3、表3-4、表3-5是由相关资料得出的。表3 10

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3.3 进行层次单排序极其一致性检验

以求解F一A矩阵为例，

1、进行层次单排序

(1)计算判断矩阵每一行元素的乘积

M1=1*2*3*1=6

M2=1/2*1*3*1/2=3/4

M3=1/3*1/3*1*1/2=1/18

M4=1*2*2*4

(2)计算Mi的n次方根

(3)对向量归一化

特征向量W=(W1 W2 W3 W4)=(0.356 0.21 0.11 0.322) 表示准则层四元素对目标的相对权重值。

2、一致性检验

(1)计算判断矩阵的最大特征根值

则最大特征根

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(2)计算判断矩阵一致性指标CI

(3)计算判断矩阵一致性系数CR

判断矩阵一致性检验通过。

同理计算出其他矩阵，全部计算结果如下;

A判断矩阵

λ=4.117

CI=0.039

RI=0.90

CR=0.043

B判断矩阵

λ=4.082

CI=0.027

RI=0.90

CR=0.03

C判断矩阵

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λ=4.116

CI=0.039

RI=0.90

CR=0.04

D判断矩阵

λ=1.116

CI=0.039

RI=0.90

CR=0.04

E判断矩阵

λ=4.17

CI=0.057

RI=0.90

CR=0.063

3.4进行层次总排序

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3.5层次总排序一致性检验

3.6世界各国促进风力发电发展的激励政策

基于常规能源的有限性和环境保护及经济持续发展的需要，世界许多国家都制定了优惠政策和开发利用可再生能源的发展规划，以促进可再生能源新技术的研究和市场的开拓。各国风力发电发展的激励政策如下:

1美国:促进可再生能源的发展是美国能源政策的一个基石。在政府的支持下，经过长期发展，美国已成为世界最大的可再生能源生产国。采取的政策如下

(1)鼓励政策以电力加价和补贴相结合。

(2)80年代初，法律规定电力公司必须收购可再生能源的发出的电力，并以固定的优惠价格收购若干年。

(3)1985年底以前对风电场的投资者联邦政府减税25%，加洲政府减税25%。

(4)1997年联邦政府规定可再生能源每发1kw电减1.5美分(0.12元)的生产税。有些洲规定电力结构中必须有一定的比例的可再生能源发电，可免除财产税和销售税。 2德国:欧洲可再生能源发展速度最快、规模最大的国家，到1997年风力发电已成为欧洲风力发电装机容量最大的国家。它采取的主要政策如下

(1)以高额补贴为其特征。

(2)90年代初出台了对可再生能源的利用非常优惠的政策。1991年电力法规定:电力公司要全部收购可再生能源所发电量，并且其标准电价为90%的平均销售电价，即0.16马克Ikw，这一部分差价由用户分摊。

(3)政府通过研技部门的250计划，每kwh支付业主0.06马克的生产补贴。这一补贴在1996年取消。

(4)开发商能够向地方政府申请总投资的20一45%投资补贴。

(5)经济部下属的德国政策银行可以为销售额低于5亿马克的中小风电场提供

高达总投资额80%的融资。

(6)建立一个较好的个人入股投资风电的机制。

3丹麦

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(l)鼓励政策以补贴为主。

(2)政策规定，可再生能源不同的生产者(风能方面分个人、民营和公用风电场三种形式)可从国家获得不同的补贴。

(3)1979年政府曾给予风电30%的投资补贴，随着其发展，从1989年取消了补贴。

(4)1985年政府和丹麦电力联合会签定了一个购电协议，规定国有电力公司必

须购买所有可再生能源所发电量，并且保证电价为平均销售电价的85%。

(5)非电力公司的业主能获得退还的二氧化碳税和能源税(包括能源税的增殖税)。 4荷兰:1990年荷兰政府制定了国家环境战略来完善再生能源的支持机制，它包括如下几部分:

(1)主要对电价和投资实行优惠。

(2)温室气体减排税费:为减少温室气体排放，电力公司必须购买所有的可再生能源所发电力，并可增收小用户电费最多可达2%，用于补贴可再生能源发电。

(3)优惠电价:风电和核电的平均电价为8~8.5荷兰分/kwh。

(4)投资补贴:荷兰能源环境部可向风电投资者提供高达总投资额的35%的补贴。 5英国

(l)英国的激励政策与众不同，它不直接对可再生能源进行补贴或减免税收，而是通过“非化石燃料公约”的实施来达到推动可再生能源发展的目的。该公约要求公民必须承担消费可再生能源的义务。

(2)电网平均电价为4便士/kwh，风电为6便士/kwh

6西班牙

(l)国家政策支持，优惠有法可依。

(2)国家补贴的政策的依据是“节约与有效利用能源规划”，其中规定对可再生能源进行补贴。1995年有13个风电场项目分别获得投资额的14~27%的补贴。

(3)1994年国家法律规定非常规发电在电力结构总的比例要从1990年的4.5%增加到2000年的10%。其中对风电上网有特殊规定，而且购电合同期至少5年。

7印度:最近几年在发展中国家里印度是风力发电装机增长最快的。主要原因是随着经济的发展，新的电力需求大，政府重视开发再生能源，制定了许多优惠政策，主要有: (l)鼓励政策:税收和贷款优惠，加速折旧。

(2)关税优惠:国内不能制造的关键部件免进口关税。己国产化的征高税。塔架进口税率65%，整机25%。

(3)加速折旧:风电场第一年100%折旧新建风力发电系统前5年免企业所得税。

(4)鼓励风电场直接与用户签定购电合同，电网只收过网费。

(5)贷款优惠:建立专门的贷款机构，加强对可再生能源的支持。可再生能源发

展局为风电项目提供比贷款利率低的“软贷款”。