风能概况

发展目标
• 十一五风能发展规划
规划布局和建设重点 技术和产业发展 组织实施和保障措施
风能发展目标 在“十一五”时期，全国新增风电装机容量约900万千瓦， 到2010年，风电总装机容量达到1000万千瓦。同时，形成国内 风电装备制造能力，整机生产能力达到年产500万千瓦，零部 件配套生产能力达到年产800万千瓦，为2010年以后风电快速 发展奠定装备基础。结合无电地区电力建设，积极培育小型风 力发电机产业和市场，到2010年，小型风力发电机的使用量达 到30万台，总容量达到7.5万千瓦，设备生产能力达到年产 8000台。
二、风力发电的优点和缺点： 风力发电的优点和缺点：
优点： 优点：
• 风能是非常清洁的能源，它在转换成电能的过程中，基本上 没有污染排放，所以它几乎不对环境产生任何污染。 • 风能又是可再生的，风力发电不需要消耗宝贵的不可再生资 源，它的能源可以说是取之不尽、用之不竭的，因此风力电 既环保又节能。 • 在所有清洁能源中，风力发电技术也是最成熟的，风力机组 正在向大型化发展，单机容量达数兆瓦，风电价成本也下降 较快。 • 风电与火电、水电及核电相比，建设周期短、见效快，如果 不算测风周期的话，建成一个大型风电场只需要不到一年的 时间，因此风电一直是世界上增长最快的清洁能源。
图1ห้องสมุดไป่ตู้水平轴风轮机
图2 垂直轴风轮机示意图
图1是一种水平轴风轮机。高高的机架上装着一个可以在 水平方向转动的工作台，台面上有发电机。台架的尾部装有一 个尾舵，它靠风力来回转动，让风轮总是迎风转动。巨大的风 轮叶片有十几米长，转动起来的力量是很大的。 在丹麦日德兰半岛北部的奥尔堡，有一座巨大的风车。安 装风车和发电设备的钢筋混凝土塔有13层楼高，塔顶直径3米， 塔底直径6米。风车的叶片长27米，一个叶片就有5吨重。在风 力推动下，巨大的风车每分钟转40转。风车后边的雪茄烟形状 的机舱里安放着发电机，它每年可发电400万千瓦时。 这座巨大的风力发电机，是一所中学、一所师范大学和一 所“旅行大学”的教师和学生筹资建成的，没有向政府和工业 界要一分钱。工程设计、建造以及部分零件的制造，都是数百 名学生和教师一起完成的，只聘请了4位工程师和专家作指导。 这是世界上业余爱好者制作的最大的风车。
规划布局和建设重点 重点建设30个左右10万千瓦以上的大型风电场和5个百万千 瓦级风电基地，做好甘肃、内蒙古和苏沪沿海千万千瓦级风电 基地的准备和建设工作。 充分发挥“三北”（东北、华北、西北）地区风能资源优势， 建设大型和特大型风电场。在河北、内蒙古、甘肃、吉林等地 建设百万千瓦级风电基地，到2010年，河北和内蒙古的风电总 装机容量分别达到200万千瓦和300万千瓦以上，已投产及开工 建设的总规模分别达到300万千瓦和400万千瓦左右；甘肃风电 装机容量达到100万千瓦以上，已投产及开工建设的总规模达 到400万千瓦左右；吉林、辽宁风电总装机容量分别达到50万 千瓦，已投产及开工建设规模分别达到100万千瓦左右。
2008年世界风电产业发展概况 2008年世界风电产业发展概况
2008年，全世界新增风电装机容量2726万kW，其中海上风 电机组新增装机容量为35万kW。截至2008年12月底，全世界累 计风电装机容量达到1.2l亿kW，详见表l。装机容量增长率为29 ％，比2007年的26.6％又有提高。目前，已安装的风电机组年 发电量达到2600亿kwh，相当于全球电力消耗的1.5％，在某些 国家和地区，风力发电甚至占到40％以上。2008年，风能产业 营业额为400亿欧元，全球雇员达到44万人，而2007年仅有35万 人。根据目前的增长趋势，世界风能协会预测到2020年，全球 总装机容量可能会达到15亿kW。 同2007年(新增装机容量19776MW)相比，2008年又创造了新 增容量的另一个记录(27261MW)。主要新增装机容量的市场在美 国(835lMW)、中(6298MW)、印度(1737MW)和欧洲，详见图3。
表1 2008年底全球累计装机容量前十的国家 年底全球累计装机容量前十的国家
图3 2008年各国在风电新增装机容量中的占有率
图4 2007、2008年全球风电总装机容量占有率前10名的国家
四、我国风力发电发展的特点： 我国风力发电发展的特点：
• 风电场的装机容量不断扩大,风电场管理逐步规范 风电场的装机容量不断扩大, 一般说来,风电场的规模越大,其造价越低这就是所谓规模效 应。这种规模效应将使风电场单位千瓦的配套设施相对地下 降,如与电网配套设施的建设费用等。 • 风电技术日臻成熟 风电机组是风电场的发电设备,也是风电场的主要设备,其投 资约占风电场总投资60%～80%因此风电机组的制造水平将直 接反映一个国家风电的发展水平。为了尽快提高我国风电机 组的制造水平和满足市场的需求,国家采取了以下两条措施: ①引进国外成熟技术,吸收消化,以提高国产化机组的制造技 术。例如,已通过支付技术转让费的方式,从国外引进了 1500kW机组全套制造技术。目前,国内有关的风电机组制造厂 家的风电主机生产企业,已研制出1500kW机组的关键部件如发
三、我国风力发电现状及前景: 我国风力发电现状及前景:
• 50年代中期开始研制了小型现代风力提水机和发电装置。 • 60年代，一些风力机开始投入小批量生产。 • 70年代末，我国风能利用研究进入了一个新的发展阶段，主 要是小型风力发电机和风力提水机。 • 从80年代开始在国家政策的扶持下，我国风电产业发展势头 迅猛。数据显示，2008年新增风电装机容量630万瓦，总装 机容量累计达到1221万千瓦，成为继美国、德国、西班牙之 后世界第四的风电大国。风电设备制造厂商也由2007年的30 多家发展到2008年的70多家,增长了一倍还多。 • 按照2009年《新能源产业振兴规划》草案，力争用十多年时 间，在河北、内蒙古、甘肃、江苏、吉林等地形成几个上千 万千瓦级的风电基地，争取实现到2020年风电装机规模1亿 千瓦左右。意味着我国风电产业由此进入到快速发展时期。
技术和产业发展 提高风电技术研发能力，将自主创新与技术引进和消化吸收 再创新相结合，建立和形成以国内制造为主的风电装备能力。 支持技术研发能力较强的风电设备制造企业引进国外先进技术， 并进行消化吸收和再创新，逐步形成具有自主知识产权的风电 技术和产品。“十一五”时期，继续促进已批量生产的国产化 风电机组的规模化应用，并实现向兆瓦级风电机组的升级换代。 在初步形成国内制造装备能力的基础上，采用技术引进、联合 设计、自主创新等方式，掌握1.5兆瓦及以上风电机组集成制 造技术，并开发了3兆瓦级的海上风电机组。发挥我国在机电 设备制造方面的优势，充分利用国内、国际市场，培育技术水 平较高、市场竞争力较强的风电设备配套零部件制造产业。
垂直轴的风轮机，也叫中国式风轮机，它的“祖先”是立 帆式风轮机，诞生在我国北方沿海一带，估计是在宋朝时出现 的。这种风轮机的轴与风向大体垂直，是竖直向上的，风帆总 是朝一个方向转动。 图2是我国研制的垂直轴风轮机示意图，竖直的轴在风吹 时转动，带动下部的发电机发电。这种风力发电站是大有发展 前途的。 我国适合风力发电的区域非常广阔，特别是东南沿海和西 北草原地区。这些区域的年平均风速分别达到6～8米／秒和 4～6米／秒，具有相当大的开发、利用价值。
电机、齿轮箱和叶片等,并且1500kW的机组其国产率已可达 90%。②采用与国外公司合作生产的方式引进技术,并允许国 外风电机组制造厂商在我国投资设厂。如国际著名的叶片制 造商丹麦的LM公司就在天津独资设厂生产。 • 风力发电成本逐步降低 由于风电机组是风电场的主要设备,因此风电机组的制造成本 将直接关系到风电场的总投资。但随着风电机组制造技术的 不断提高和机组性能的不断改进,其单机容量的不断扩大,这 将使风电机组单位千瓦的造价会明显下降,因此也随之使风电 场的造价下降。
在经济较发达的江苏、上海、福建、山东和广东等沿海地区， 发挥其经济优势和市场优势，加快开发利用风能资源，尤其在 苏沪沿海连片建设大型风电场，形成百万千瓦级风电基地。到 2010年，苏沪沿海地区风电装机容量达到100万千瓦以上。在 风能资源和电力市场优良的地区建成数十个10万千瓦级的大型 风电场。 在其他具有可利用风能资源的省（区、市），因地制宜发展 中小型风电场。加强对近海风能开发技术的研究，开展近海风 能资源勘察评价和试点示范工程的前期准备工作，建设1～2个 10万千瓦级近海风电场试点项目，为今后大规模发展近海风电 积累技术和经验。
缺点： 缺点：
• 由于风能固有的不可预测性和不稳定性，使风电具有间歇性 的运行特征，无法保证稳定、持续不间断地发电，往往电网 处于用电高峰时风电发不出电来，而当电网处于用电低谷时 风电却可能满负荷发电，这就增加了电网调度难度，使风力 发电的供给与需求很难协调起来，增加了维持电网的稳定的 难度。 • 风力发电机组中的大功率电力电子器件的应用，风力发电机 组频繁的并网投切，也造成了电网的谐波污染、电压波 动和电压闪变。
风能及其利用
能源与动力工程学院
一、风能概述: 风能概述:
• 风是地球表面上的大气受到太阳辐射而引起的部份空气的流 动,因而风能也是太阳能的一种转换形式。 • 据估计到达地球的太阳能中有大约2％转化为风能，总量十分 可观，全球可利用的风能比地球上可开发利用的水能总量还 要大10倍。 • 风能是世界上发展速度最快的一种能源,其发电能力以每年约 30％的速度递增。 • 在自然界的能源中，风能是极其丰富的。据粗略估计，近期 可以利用的风能总功率约为106～107兆瓦,但是，这笔巨大的 自然财富还有待人类去大力开发。
我国是利用风能最早的国家。 我国是利用风能最早的国家。早在2000多年以前，利用风力 驱动的帆船已经在江河中行驶，明代开始应用风力水车灌溉农田， 并且出现了用于农产品加工的风力机械。 现代利用风能的主要方式是风力发电，它的核心是风轮机。 现代利用风能的主要方式是风力发电，它的核心是风轮机。 风轮机可以分为水平轴和垂直轴两大类。
图4 为2007、2008年全球风电总装机容量占有率前10名的国 家。可以看出截至2008年，美国累计装机总容25170MW，坐上 世界第一把交椅；德国累计装机总容量达到23902.8Mw，位居世 界第二，但它在新增容量(1656MW)方面却落后于中国和印度。 根据目前增长趋势，到2009年底，中国累计总装机容量将 达到2000万kW；2010年底，中国累计总装机容量将达到3000万 kW。业内专家预测，到2020年，中国累计总装机容量可能会超 过1.2亿kW。