风力发电的现状和前景 1

许文 石沂东 刘博 高海松 冯东洋 2 （华北电力大学，河北，保定 071000） 3

摘要 本文主要针对我国还有世界的风力发电的发展历程进行了阐述, 文章4 首先介绍了全球风力发电的现状,分析了风力资源的能量总量和分布情况, 讨5 论了各国目前的装机容量, 并具体讨论了利用风能发电所涉及实际技术的产生6 与运用, 介绍了国内外使用风能的现状和发展趋势, 并对风电系统中所采用发7 电机的性能、风力发电系统的类型、风电系统中所采用发电机的性能与特点以8 及未来风力发电技术的发展趋势进行了详细深入的探讨，为更好地了解国内外9 风力发电的现状与前景提供了参考。 10

关键词 风能; 我国风能资源; 风能的开发和利用; 风电转换; 风力发11 电。 12

Advances and Perspectives in the Application of Wind Energy 13 Xu Wen Shi Yidong Liu Bo Gao Haisong Feng Dongyang 14 North China Electric Power University 15 Abctract This paper explores the feasibility of extensive use of wind 16 energy proposed by our country’s environmental protection organizations. 17 Through introduction of the mechanism of wind energy and the total amount 18 and distribution of wind energy resources in our country, and alternative 19 direct application of wind energy is discussed. In the paper, the wind 20 power generation and its relative technology are reviewed including 21 performance and feature of generators applied in wind power generation 22 system, and development tendency of future wind power generation 23 technology, which providing references for well learning about the 24 present status and development tendency of wind power generation at home 25 and abroad. 26

Key words Wind power ; Exploration and application ; Transformation 27 28 29 能源问题是当今世界的重大问题之30 一。能源既是经济和社会发展的重要31 物质保障, 同时能源消耗又会对环境32 产生巨大影响。70年代引发的世界石33 油危机使得越来越多的国家开始关注34 可再生能源的发展。80年代常规能源35 的过度消耗和环境污染问题的日益突36 出使得各国政府加大了对可再生能源37 的研究和投入力度。进入90年代, 联38 合国全球环境与发展大会通过了《二39 十一世纪议程》, 可持续发展成为了40 当今世界发展的主流, 开发利用可再41 生能源成为世界能源可持续发展战略42 的重要组成部分。 43 21世纪我国在能源问题上面临着44 如下 45 挑战：（1）人均能源不足（2）能源46 分布不均（3）能源构成不合理（4）47 人均能耗少（5） 48 49 50 农村能源严重短缺（6）能源过度依51 赖进口。如果不改变现有的能源利用52 模式,中国将面临着束缚经济发展的53 能源短缺和资源枯竭的严峻环境问54 题。中国已不再具备沿袭发达国家以55 高能源消费和高资源消耗为支撑的现56 代化道路的国际环境, 我国的可持续57 发展不仅受到国内资源和环境的严重58 制约, 而且面临全球环境容量空间限59 制的更严重的威胁。 60

在国际环境以及我国经济发展和能61 源后续共给不足的现实情况下, 为了62 维护我国的国际形象, 同时也为了国63 家的经济安全, 必须积极探索可再生64 能源的利用方法。风能便是其中一个65 重要的组成。 66

1. 全球风电发展现状 67 1.1 美国 68 美国是目前世界上风电累计装机容69 量第一大国。在2007年美国风电产业70 又创下新的记录，并且一直保持强劲71 的势头，这一切得力于长期的税收减72 免措施。国会一直坚持这一政策，鼓73 励风电的发展。截止2007年，装机容74 量达到了16.818GW，占全球市场份额75 的17.9%，2007年新风电装机容量为76 5.244GW，占到全球份额的26.1%。 77 由于美国风电市场长期的税收减免78 的立法实施，促进了风电提前规划，79 提高了风能和其他可再生能源的市场80 竞争力，而且稳定的政策前景还带动81 了制造业的投资，促使风电产业的迅82 猛发展，形成了风能产业链。 83 1. 2 德国 84 2007年底，德国风电累计装机容量85 为22.247GW，占全球市场份额的86 23.6%；2007年新增电装机容量87 1.667GW，占全球市场份额的8.3%由于88 全球风电市场的增长，德国的风电设89 备制造和出口成稳定上升的趋势。长90 期来看，德国将受益于风电设备的制91 造和出口。① 92 德国在2000年以后依据《可再93 生能源法》使利用清洁能源的产生的94 电优先上网，可以让电网运营商以最95 低价购买到可再生能源发出的电，极96 大的刺激了德国国内对可再生能源的97 开发利用，促进了技术的进步和发电98 成本的降低。而且德国还优化了风价99 市场，有完善的制度和成熟的市场，100 让风电进入了较快的发展阶段。 101

1. 3 西班牙 102 根据统计数据，截止2007年底，103 西班牙风电累计装机容量达104 15.145GW，占全球市场份额的16.1%；105 在2007年还新增风电装机容量106 3.522GW，占了全球市场份额的17.5%。107 西班牙的风力得以迅速发展离不开国108 家的支持，所有的风电场将接入控制109 中心再接入可再生能源调度中心进行110 实时监控。此外，还出台了“西班牙111 气候变化和可再生能源战略”大大促112 进了风电市场的建设。 113

1.4 欧洲海上风电的发展 114 到2007年，欧洲已开发了25个近115 海风电项目， 这些项目多为大型项116 目，并全面进行商业化运营，总装机117 容量在1.1GW左右，分布在丹麦、英118 国、荷兰、瑞典和爱尔兰5个国家。119 到2006年底，欧洲近海风电装机容量120 占欧洲风电总装机容量的1.8%，但其121 发电量占总风电量的3.3%。 欧洲风能122 协会就欧洲海上风电开发进行了规123 范，包括政策、市场、科技研发、风124 电上网、环境和规划5个方面，为欧125 洲未来的海上风能开发和利用铺平了126 道路 127 128 129 2. 中国风电发展情况 130 90年代开始我国政府开始逐步重视131 可再生能源的发展与利用, 出台了一132 系列相关的政策、规章等, 2006年1133 月1日我国第一部可再生能源法正式134 开始实施, 2007年我国政府出台了五135 年之内发展可再生能源的措施。 136

风能是我国《可再生能源中长期发137 展规划》中重点发展的可再生能源之138 一, 根据规划到2020年, 2015年全国139 风电规划装机9000万kw（含海上风电140 500万kw），2020年全国风电规划装机141 1.5亿kw (含海上风电3000万kw)。142 这一发展目标预示着, 在今后几年内, 143 我国风能将进入一个快速发展期。 144

中国风电产业发展势头强劲，其近145 几年来累计的新增装机容量如下图所146 示②。2009年中国风电累计装机容量147 2580万kW，仅次于美国的3506万kW; 148 风电机组装备与制造能力居全球第1。149 2010 年，全球每新安装3台机组，就150 有1台在中国; 仅隔1年，2010 年新151 增和累计风电装机容量双居全球第1152 位; 2020年的风电累计装机可达2. 3153 亿kW，相当于13个三峡水电站的规154 模，年总发电量约4 649亿kW·h，风155 电总装机容量占15%左右，可取代200156 个火电厂，减少CO2排放量4. 1亿t 157 /a，节约标准煤近1. 5亿t /a，届时158 风电将成为中国主要能源来源之一，159 在节约资源、改善生态环境，促进社160 会、经济 161 和谐可持续发展中将做出巨大贡献。 162 163 164 165 166 截止2010年年底，中国累计装机超167 过100 万kW的省份超过10 个，超过168 200万kW的7个，内蒙古无论新增还169 是累计装机容量均位居全国第1，如表170 1所示②; 目前，中国正大力投资在甘171 肃、新疆、河北、蒙东、蒙西、吉林172 和江苏沿海建设七大“千万千瓦级”173 风电基地; 2010年6月，中国第1座174 千万kW级风电基地在甘肃酒泉正式竣175 工并投入运营，预计年上网达8. 58 176 亿kW，可节约标准煤30 万t /a，减177 少CO2排放量81 万t /a; 2010 年7 178 月，亚洲首座大型海上风电场———179 上海东海大桥海上风电场竣工投产，180 成为至今欧洲之外的第1 个大型海上181 风电场。 182 183 3. 风电发展的前景及趋势 184 3.1 风电发展前景 185 风电作为一种环保洁净的绿色能186 源，有着优化能源结构、改善生态环187 境、促进社会和经济可持续和谐发展188 等方面的优势，是未来电力能源发展189 的一个趋势。在今后的30 年间，风电190 在能源结构中的比重会不断扩大，成191 为未来满足电力需求的一个重要能192 源。表2、3 显示了未来几十年全球和193 中国风力发电的发展趋势。③ 194