一風(fēng)能及風(fēng)電的發(fā)展與概況
1. 風(fēng)能
風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象,它是由太陽(yáng)輻射熱引起的。
太陽(yáng)照射到地球表面,地球表面各處受熱不同,產(chǎn)生溫差,從而引起大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)形成風(fēng)。據(jù)估計(jì)到達(dá)地球的太陽(yáng)能中雖然只有大約2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能,但其總量仍是十分可觀的。
全球的風(fēng)能約為2.74X109MW,其中可利用的風(fēng)能為2X107MW,比地球上可開(kāi)發(fā)利用的水能總量還要大10倍。
人類(lèi)利用風(fēng)能的歷史可以追溯到公元前,但數(shù)千年來(lái),風(fēng)能技術(shù)發(fā)展緩慢,沒(méi)有引起人們足夠的重視。但自1973年世界石油危機(jī)以來(lái),在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下,風(fēng)能作為新能源的一部分才重新有了長(zhǎng)足的發(fā)展。
風(fēng)能作為一種無(wú)污染和可再生的新能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿?,特別是對(duì)沿海島嶼,交通不便的邊遠(yuǎn)山區(qū),地廣人稀的草原牧場(chǎng),以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以達(dá)到的農(nóng)村、邊疆,作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑,有著十分重要的意義。 即使在發(fā)達(dá)國(guó)家,風(fēng)能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視。
隨著全球風(fēng)能的快速發(fā)展,風(fēng)能將會(huì)成為21世紀(jì)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的重要能源;其他可再生能源也將會(huì)持續(xù)發(fā)展并得到充分利用,以滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)能源的不斷增長(zhǎng)的需求。
根據(jù)荷蘭殼牌公司的估計(jì),到2060年,全球?qū)⒂卸种坏碾娏?lái)自再生能源。
2 與其他新能源相比,風(fēng)能優(yōu)勢(shì)突出:
風(fēng)能安全,清潔
風(fēng)是一種永不枯竭的資源,其能量大大超過(guò)地球上水流的能量,也大于固體燃料和液體燃料能量的總和。
在各種能源中,風(fēng)能是利用起來(lái)比較簡(jiǎn)單的一種,它不同于煤、石油、天然氣,需要從地下采掘出來(lái);也不同于水能,必須建造大壩來(lái)推動(dòng)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn);也不像核能那樣,需要昂貴的裝置和防護(hù)設(shè)備。
另外,風(fēng)能是一種清潔能源,不會(huì)產(chǎn)生任何污染。、
3.風(fēng)電的技術(shù)及成本發(fā)展
風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展
? 1891年第一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)誕生于丹麥
? 20世紀(jì)80-90年代,在歐洲快速發(fā)展,風(fēng)電技術(shù)開(kāi)始成熟。20世紀(jì)80年代初期,單機(jī)容量55KW機(jī)型為主,20世紀(jì)90年代初期發(fā)展到100-450KW為主,90年代中期為500-1MW為主
? 21世紀(jì)初,兆瓦級(jí)機(jī)組走向商業(yè)化。2002年全球兆瓦級(jí)大型風(fēng)電機(jī)組所占比例,已由1997年的9.7%擴(kuò)大到62.1%
? 目前2MW以下技術(shù)已經(jīng)成熟,海上風(fēng)電場(chǎng)興起,3-5MW風(fēng)電機(jī)組正在大規(guī)模開(kāi)發(fā),德國(guó)Repower公司已經(jīng)能夠生產(chǎn)5MW海上風(fēng)機(jī) 世界中大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠性已從上世紀(jì)80年代的50%提高到目前的90%多,機(jī)組壽命可達(dá)20年。同時(shí),風(fēng)電入網(wǎng)技術(shù)成熟,大規(guī)模并網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。在控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)方面廣泛使用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。
4.風(fēng)電成本的發(fā)展
風(fēng)電的特色在于一次性投資成本較高,但其后的營(yíng)運(yùn)成本低,而且不制造任何污染,不耗費(fèi)任何能源(據(jù)稱(chēng)石油缊藏量為80年,煤為200年,天然氣為40年)。
與風(fēng)電相比,火力發(fā)電的營(yíng)運(yùn)成本高,因?yàn)榛鹆Πl(fā)電的主要能源為煤炭、天然氣和石油。這不但會(huì)帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題,而且上述能源價(jià)格的波動(dòng)也會(huì)給電力企業(yè)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)影響。另外,可開(kāi)采儲(chǔ)量的能源瓶頸也將影響火電發(fā)電量及成本。
由于生產(chǎn)開(kāi)發(fā)規(guī)模地?cái)U(kuò)大,以及新技術(shù)的應(yīng)用和機(jī)組大型化的發(fā)展,風(fēng)電成本不斷下降。根據(jù)統(tǒng)計(jì),平均每3年增加一倍的裝機(jī)容量,風(fēng)機(jī)成本降低15%。
從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,風(fēng)力發(fā)電成本從平均20美分/度下降到目前的4.5美分/度,過(guò)去5年平均以每年4%左右的速率下降。
5.風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)
? 風(fēng)機(jī)大型化發(fā)展,到目前為止,風(fēng)電機(jī)組大型化進(jìn)程仍在加快,這是風(fēng)力發(fā)電成本下降的重要原因之一。
? 可靠性提高,目前風(fēng)電機(jī)組的壽命普遍達(dá)不到20年,維護(hù)成本較高,提高機(jī)組可靠性也是風(fēng)電成本下降的重要因素之一。
? 海上風(fēng)電開(kāi)發(fā),海上風(fēng)速高于陸地并且穩(wěn)定,可利用風(fēng)能資源更豐富,但開(kāi)發(fā)難度增加,隨著風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)步,海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)前景光明。
? 傳統(tǒng)的失速型風(fēng)電機(jī)組被變槳變速恒頻型風(fēng)電機(jī)組所取代,直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組和半直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組具有很好的市場(chǎng)及發(fā)展前景。
二.中國(guó)風(fēng)力的發(fā)展和概況
1.中國(guó)風(fēng)資源概況
我國(guó)幅員遼闊,海岸線(xiàn)長(zhǎng),風(fēng)能資源比較豐富。據(jù)有關(guān)研究成果估計(jì),我國(guó)風(fēng)能僅次于俄羅斯和美國(guó),居世界第三位。
根據(jù)全國(guó)900多個(gè)氣象站陸地上離地10m高度資料進(jìn)行估算,全國(guó)平均風(fēng)功率密度為100W/m2, 風(fēng)能資源總儲(chǔ)量約32.26億千瓦,可開(kāi)發(fā)和利用的陸地上風(fēng)能儲(chǔ)量有2.53億千瓦,近??砷_(kāi)發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量有7.5億千瓦,共計(jì)約10億千瓦。
如果陸上風(fēng)電年上網(wǎng)電量按等效滿(mǎn)負(fù)荷2,000小時(shí)計(jì),每年可提供5,000億千瓦時(shí)電量;海上風(fēng)電年上網(wǎng)電量按等效滿(mǎn)負(fù)荷2,500小時(shí)計(jì),每年可提供1.8萬(wàn)億千瓦時(shí)電量,合計(jì)2.3萬(wàn)億千瓦時(shí)電量。相當(dāng)于我國(guó)06年發(fā)電量2.83萬(wàn)億千瓦時(shí)的81%。風(fēng)能利用空間非常巨大。
我國(guó)風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要分布在東南沿海及附近島嶼以及“三北”(東北、華北、西北)地區(qū)。另外,內(nèi)陸也有個(gè)別風(fēng)能豐富點(diǎn),海上風(fēng)能資源也非常豐富
2.中國(guó)風(fēng)電發(fā)展歷史
我國(guó)風(fēng)力發(fā)電始于上世紀(jì)80年代,發(fā)展相對(duì)滯后,但是起點(diǎn)較高,主要經(jīng)歷了三個(gè)重要的發(fā)展階段。
? 第一階段:1985年~1995年試驗(yàn)階段
利用丹麥、德國(guó)、西班牙政府貸款,進(jìn)行一些小項(xiàng)目的示范。歐洲風(fēng)電大國(guó)利用本國(guó)貸款和贈(zèng)款的條件,將他們的風(fēng)機(jī)在中國(guó)市場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行,積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)國(guó)家“七?五”“八?五”設(shè)立的國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)攻關(guān)項(xiàng)目,取得了初步成果。
? 第二階段:1995~2003年 在第一階段取得的成果基礎(chǔ)上,中國(guó)各級(jí)政府相繼出臺(tái)了各種優(yōu)惠的鼓勵(lì)政策??萍疾客ㄟ^(guò)科技攻關(guān)和國(guó)家863高科技項(xiàng)目促進(jìn)風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展,原經(jīng)貿(mào)委、計(jì)委分別通過(guò)雙加工程、國(guó)債項(xiàng)目、乘風(fēng)計(jì)劃等項(xiàng)目促進(jìn)風(fēng)電的持續(xù)發(fā)展。
? 第三階段:2003~至今 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)通過(guò)風(fēng)電特許權(quán)經(jīng)營(yíng),下放5萬(wàn)千瓦以下風(fēng)電項(xiàng)目審批權(quán),要求國(guó)內(nèi)風(fēng)電項(xiàng)目國(guó)產(chǎn)化比例不小于70%等優(yōu)惠政策,扶持和鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)風(fēng)電制造業(yè)的發(fā)展,使國(guó)內(nèi)風(fēng)電市場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)高速發(fā)展的階段。中國(guó)2006年新增裝機(jī)134.7萬(wàn)千瓦,比以前翻了一番還多,比2005年增加70%。中國(guó)目前風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)為260.4萬(wàn)千瓦,是全世界第6大市場(chǎng)。
自從2006年1月1日開(kāi)始實(shí)施新能源法后,2006年中國(guó)市場(chǎng)穩(wěn)步發(fā)展,這個(gè)發(fā)展勢(shì)頭將鞏固并加速發(fā)展。根據(jù)批復(fù)項(xiàng)目和在建項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)估計(jì),2007年風(fēng)電裝機(jī)將增加150萬(wàn)千瓦。2010年中國(guó)風(fēng)電發(fā)展的目標(biāo)為500萬(wàn)千瓦,這個(gè)目標(biāo)預(yù)期可望實(shí)現(xiàn)并且提前完成。
3.中國(guó)風(fēng)電現(xiàn)狀
? 建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,風(fēng)電場(chǎng)管理逐步規(guī)范。
到2006年底,全國(guó)已建成和在建的約91個(gè)風(fēng)電場(chǎng),裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)260萬(wàn)千瓦。十一五”國(guó)家風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃中要求2010年全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到500萬(wàn)千瓦,2020年全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到3000萬(wàn)千瓦。預(yù)計(jì)2007年風(fēng)電市場(chǎng)增長(zhǎng)速度更快,到2008年將提前達(dá)到500萬(wàn)千瓦的目標(biāo)。同時(shí),有關(guān)部門(mén)正組織編制有關(guān)風(fēng)電前期、建設(shè)和運(yùn)行規(guī)程,風(fēng)電場(chǎng)管理在逐步走向規(guī)范化。
? 風(fēng)電裝機(jī)容量占比仍然很小,2006年末僅占全國(guó)電力裝機(jī)容量的0.41%,全球風(fēng)電裝機(jī)容量第六。
? 地方投資風(fēng)電場(chǎng)熱情高漲,特許招標(biāo)項(xiàng)目為國(guó)內(nèi)風(fēng)電投資的一部分。從2003年至今政府前后進(jìn)行了四次風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)。在此中間,風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)原則做出了三次修改,總的看來(lái),電價(jià)在招標(biāo)中的比重有所減少;技術(shù)、國(guó)產(chǎn)化率等指標(biāo)有所加強(qiáng);風(fēng)電政策已由過(guò)去的注重發(fā)電轉(zhuǎn)向了注重扶持國(guó)內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造。
? 國(guó)外風(fēng)機(jī)制造商紛紛國(guó)內(nèi)設(shè)廠(chǎng)看到中國(guó)風(fēng)力發(fā)電巨大的市場(chǎng),國(guó)際主要的風(fēng)電設(shè)備制造商紛紛在國(guó)內(nèi)獨(dú)資或合資建廠(chǎng)。國(guó)際風(fēng)機(jī)廠(chǎng)商進(jìn)入國(guó)內(nèi),一方面帶來(lái)的先進(jìn)的風(fēng)機(jī)制造技術(shù),另一方面為未來(lái)國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)制造訓(xùn)練了人才和熟練工人。國(guó)外制造商在我國(guó)風(fēng)機(jī)市場(chǎng)占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位:2006年占新增裝機(jī)55.10%,占累計(jì)國(guó)內(nèi)總裝機(jī)65.92%。其中國(guó)外制造商前三位Vestas、Gamesa和GEWind分別占據(jù)國(guó)內(nèi)總裝機(jī)的18.73%、18.63%和10.74%。相對(duì)本土廠(chǎng)商,他們有技術(shù)和資金優(yōu)勢(shì)。未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。
? 制約因素。政治制約:在2003年以前,缺乏風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)和切實(shí)可行的戰(zhàn)略規(guī)劃;缺乏有效的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)制和強(qiáng)有力的體制保障;缺乏鼓勵(lì)風(fēng)電技術(shù)和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的政策措施;缺乏有效的投融資體制;缺乏政府指導(dǎo)下的風(fēng)電采購(gòu)政策;缺乏強(qiáng)有力的宣傳,公眾對(duì)可再生能源的認(rèn)識(shí)不足。技術(shù)制約:國(guó)內(nèi)風(fēng)電研發(fā)技術(shù)仍顯薄弱,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)育不完善,風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)能不足,大型風(fēng)電設(shè)備依然依賴(lài)進(jìn)口。
4.中國(guó)風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)
? 風(fēng)力發(fā)電成本將大幅降低。
風(fēng)力發(fā)電相對(duì)于太陽(yáng)能、生物質(zhì)等可再生能源技術(shù)更為成熟、成本更低、對(duì)環(huán)境破壞更小。在過(guò)去20多年里,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷取得突破,規(guī)模經(jīng)濟(jì)性日益明顯。 隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的改進(jìn),風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將越來(lái)越便宜和高效。增大風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量就減少了基礎(chǔ)設(shè)施的投入費(fèi)用,而且同樣的裝機(jī)容量需要更少數(shù)目的機(jī)組,這也節(jié)約了成本。
隨著融資成本的降低和開(kāi)發(fā)商的經(jīng)驗(yàn)豐富,項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的成本也相應(yīng)得到降低。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠性的改進(jìn)也減少了運(yùn)行維護(hù)的平均成本。
? 技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化比例提高。
2005年7月,國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》中明確規(guī)定:風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率要達(dá)到70%以上。實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化的目的是提高我國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝備的制造能力和技術(shù)水平,降低風(fēng)力發(fā)電成本,提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,為推動(dòng)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
加大風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的國(guó)產(chǎn)化力度,一方面可為風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備提供優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的選擇;另一方面,也可迫使國(guó)外同類(lèi)企業(yè)在參與我國(guó)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)大幅度降低產(chǎn)品價(jià)格。
? 海上風(fēng)力發(fā)電悄然興起并將成為重要能源形式。
海上有豐富的風(fēng)能資源和廣闊平坦的區(qū)域,使得近海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成為近來(lái)研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在近海風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的商業(yè)化運(yùn)行是國(guó)內(nèi)外風(fēng)能利用的新趨勢(shì)。隨著風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展,陸地上的風(fēng)機(jī)總數(shù)將趨于飽和,海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)將成為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。海上發(fā)電也是近年來(lái)國(guó)際風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域,是“方向中的方向”。
中國(guó)海上風(fēng)能資源儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于陸地風(fēng)能,儲(chǔ)量10m高度可利用的風(fēng)能資源超過(guò)7億kw,而且距離電力負(fù)荷中心很近。目前上海已開(kāi)始海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè),到2010年,海上的風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到200~300兆瓦。
? 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不斷向大型化發(fā)展。
隨著現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的日趨成熟,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正不斷向大型化發(fā)展。2002年前后,國(guó)際風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)上主流機(jī)型已經(jīng)達(dá)到1500千瓦以上。
目前,歐洲已批量安裝3600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,美國(guó)已研制成功7000千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,而英國(guó)正在研制巨型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,中國(guó)研制成功的最大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)是2000千瓦。
三.風(fēng)力發(fā)電的好處
1.環(huán)境保護(hù)
自工業(yè)革命至今兩百多年以來(lái)﹐人類(lèi)的科技進(jìn)步帶來(lái)舒適方便的生活﹐也同時(shí)帶來(lái)對(duì)地球生態(tài)嚴(yán)重的破壞﹐所以環(huán)境保護(hù)是自二十世紀(jì)九十年代以來(lái)全球所關(guān)注的課題﹐
世界各國(guó)都在日本京都會(huì)議上承諾要下降各國(guó)排除的廢氣﹐并訂定了長(zhǎng)期以及短期的目標(biāo)﹐在130個(gè)簽署了《京都協(xié)議》的國(guó)家中,已有7個(gè)國(guó)家開(kāi)始實(shí)施8項(xiàng)“減緩工程”,以應(yīng)對(duì)地球氣候變暖帶來(lái)的挑戰(zhàn)。
其中德國(guó)采取繼續(xù)增加風(fēng)力發(fā)電來(lái)應(yīng)對(duì)此挑戰(zhàn)。目前,德國(guó)風(fēng)力發(fā)電量占世界總風(fēng)力發(fā)電量的1/3,該國(guó)計(jì)劃到2030年,將其風(fēng)力發(fā)電量增加3倍。
中國(guó)以煤電為主的電力結(jié)構(gòu)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了嚴(yán)重的污染,專(zhuān)家預(yù)計(jì)2020年中國(guó)二氧化碳排放量將達(dá)到14-19億噸,年均增長(zhǎng)率為3.0%-4.5%,并將躍居世界第一。
做為世界上極為重要的大國(guó)(不但是人口最多﹐也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快速的國(guó)家之一)﹐對(duì)此人類(lèi)重大任務(wù)﹐亦當(dāng)義不容辭。
風(fēng)力發(fā)電能夠有效地遏制溫室效應(yīng)和沙塵暴災(zāi)害,抑制荒漠化的發(fā)展。
平均每裝一臺(tái)單機(jī)容量為1兆瓦的風(fēng)能發(fā)電機(jī),每年可以減排2000噸二氧化碳(相當(dāng)于種植1平方英里的樹(shù)木),10噸二氧化硫,6噸二氧化氮。
風(fēng)能是一種可再生無(wú)污染的綠色能源。它不會(huì)產(chǎn)生任何污染,風(fēng)能是一種可再生無(wú)污染的綠色能源。大力發(fā)展風(fēng)能可以大幅度削減造成溫室效應(yīng)的二氧化碳,緩解氣候變暖的狀況。
2.節(jié)約能源
? 我國(guó)的能源情況
目前中國(guó)發(fā)電能源中,火力發(fā)電(煤供電)占了80%,水力發(fā)電占16%,核能約占3%,風(fēng)能則僅為0.11%。
煤炭方面:我國(guó)電力供應(yīng)一直以火電為主,1990年到2002年的13年間,火電發(fā)電量占全國(guó)當(dāng)年發(fā)電量的比例超過(guò)80%。隨著新機(jī)組的不斷投產(chǎn),電煤占煤炭總量的比例平均每年增加2%。此外,煤還是我國(guó)冬季供暖的主要能源;僅按供電一項(xiàng)算,到2020年中國(guó)年需用煤量為40億噸;而我國(guó)已探明的煤炭?jī)?chǔ)量為1145億噸,僅能維持30年。如果我國(guó)能源消費(fèi)的增長(zhǎng)還要以煤炭為主導(dǎo)的話(huà),必將造成鐵路運(yùn)輸?shù)娜婢o張。
石油天然氣方面:石油和天然氣資源不夠豐富。到2003年年底,我國(guó)進(jìn)口原油9000萬(wàn)噸,成品油2000萬(wàn)噸,我國(guó)已經(jīng)成為世界第二大石油進(jìn)口國(guó),是美國(guó)的1/4。如果我國(guó)石油進(jìn)口還高增長(zhǎng)的話(huà),將面臨與美國(guó)等在國(guó)際市場(chǎng)爭(zhēng)奪石油的局面,勢(shì)必帶來(lái)國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)一系列重大問(wèn)題。
水能方面:即使是全部開(kāi)發(fā)利用也不夠滿(mǎn)足需求的1/3,靠水能解決我國(guó)電力短缺并不現(xiàn)實(shí),而且水電資源分布不平衡,多集中在西南地區(qū),要滿(mǎn)足沿海地區(qū)的電力需求,僅靠西電東送是不夠的。
核能方面:我國(guó)天然鈾資源短缺,大力進(jìn)口天然鈾將會(huì)遇到和進(jìn)口石油,天然氣一樣甚至更嚴(yán)重的困難。目前掌握技術(shù)的增值系數(shù)低也嚴(yán)重阻礙了核能的開(kāi)發(fā),所以不能滿(mǎn)足要求。
風(fēng)能方面:我國(guó)已探明的風(fēng)能理論儲(chǔ)量為32.26億千瓦,可利用開(kāi)發(fā)為2.53億千瓦。風(fēng)能是水能的10倍。根據(jù)中國(guó)氣象研究中心的估計(jì),陸上可開(kāi)發(fā)的風(fēng)力資源若配合具潛力的產(chǎn)電容量,可達(dá)253百萬(wàn)千瓦(GW)。而海上風(fēng)力資源更能進(jìn)一步提供750百萬(wàn)千瓦(GW)的產(chǎn)電量。國(guó)內(nèi)最具豐富風(fēng)能的地區(qū)主要分布于東南沿岸附近的海島、內(nèi)蒙古、新疆、甘肅的河西走廊,以及東北、西北以及東南沿海地帶。中國(guó)氣象科學(xué)院研究員、風(fēng)能專(zhuān)家朱瑞兆說(shuō)“只要能夠?qū)⒌厍?%的風(fēng)能利用好,就能滿(mǎn)足全球的能源需要?!?/FONT>
? 風(fēng)力發(fā)電節(jié)約常規(guī)能源
風(fēng)能是一種與地球共存亡的能源,取之不盡,用之不竭。風(fēng)力發(fā)電不消耗煤炭,若年發(fā)電量為100萬(wàn)千瓦時(shí),與燃煤火電相比,按單位度電標(biāo)煤煤耗350g/kWh計(jì)算,每年可為國(guó)家節(jié)約標(biāo)煤約350噸,折合原煤約595噸,也相當(dāng)于每年節(jié)約177公升的燃油。另外,風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行與火電廠(chǎng)不同,不需要鍋爐補(bǔ)給水及大量的循環(huán)冷卻水,因此也節(jié)約了大量的寶貴的水資源。
另一方面﹐建造風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)所耗費(fèi)的電也比一般傳統(tǒng)電廠(chǎng)要少得多﹐根據(jù)歐洲先進(jìn)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)﹐風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)在其二十年壽命中所發(fā)的電﹐是建造風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中(包括興建、經(jīng)營(yíng)以及最后廢料處理)所消耗的能源的八十五倍以上﹐而一般傳統(tǒng)電廠(chǎng)所發(fā)的電﹐是建造發(fā)電廠(chǎng)過(guò)程中(包括興建、經(jīng)營(yíng)、燃料以及最后廢料處理)所耗費(fèi)的能源的 3 到 4 倍之間。由此可知﹐風(fēng)電在節(jié)約能源上是最有效益的。
在我國(guó)﹐人口眾多﹐資源有限的情況下﹐如何能節(jié)約能源并達(dá)到最大效率是極為關(guān)鍵的﹐而風(fēng)電正具備這樣的條件。
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四.中國(guó)扶持風(fēng)電發(fā)展的政策法規(guī)
作為可再生能源的開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目,風(fēng)電在產(chǎn)業(yè)起步階段由政府扶持是世界上比較通行的做法。除了《中華人民共和國(guó)電力法》明確提出國(guó)家鼓勵(lì)和支持利用可再生能源發(fā)電外,最近又進(jìn)一步在政策和法律方面給予了風(fēng)電更多支持,為風(fēng)電的開(kāi)發(fā)利用提供了良性的發(fā)展空間。
? 《可再生能源法》的頒布和實(shí)施
2006年1月1日國(guó)家正式實(shí)施了,構(gòu)建了一個(gè)比較完整的可再生能源法律的系統(tǒng)框架,結(jié)束了我國(guó)可再生能源發(fā)展無(wú)法可依的歷史。在這部法律中,通過(guò)減免稅收、鼓勵(lì)發(fā)電并網(wǎng)、優(yōu)惠上網(wǎng)價(jià)格、貼息貸款和財(cái)政補(bǔ)貼等激勵(lì)性政策來(lái)激勵(lì)發(fā)電企業(yè)和消費(fèi)者積極參與可再生能源發(fā)電。對(duì)風(fēng)電而言,《可再生能源法》無(wú)疑為其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供了必要的法律保障。
在隨后頒布的配套法規(guī)《可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定》對(duì)發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)的責(zé)任等方面作了明確闡述,《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》則在電價(jià)的制定和費(fèi)用分?jǐn)偟确矫孀髁司唧w規(guī)定,指出風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電價(jià)實(shí)行政府指導(dǎo)價(jià),電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)務(wù)院價(jià)格主管部門(mén)按照招標(biāo)形成的價(jià)格確定。
《可再生能源法》及其相關(guān)法律的頒布,在風(fēng)電等可再生能源發(fā)展的過(guò)程中具有里程碑的意義,它不但把風(fēng)電的發(fā)展列入法律法規(guī)作為一項(xiàng)長(zhǎng)期的政策來(lái)執(zhí)行,而且同時(shí)也加強(qiáng)了法律的實(shí)際操作性,提升了風(fēng)電的戰(zhàn)略地位。
? 風(fēng)電特許權(quán)
為促進(jìn)我國(guó)風(fēng)電發(fā)展,政府實(shí)施了風(fēng)電特許權(quán)示范項(xiàng)目。所謂特許權(quán)經(jīng)營(yíng)方式,是用特許權(quán)的方法開(kāi)采國(guó)家所有的礦產(chǎn)資源或建設(shè)政府監(jiān)管的公共基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目,項(xiàng)目本身的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)由企業(yè)承擔(dān),政府承擔(dān)政策變動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)風(fēng)電特許權(quán)的方式,可以在風(fēng)電領(lǐng)域引入市場(chǎng)運(yùn)作機(jī)制,吸引私有資本,打破壟斷;同時(shí)也能夠刺激投資者的積極性,促進(jìn)風(fēng)電設(shè)備制造的本地化,利于降低風(fēng)電設(shè)備的造價(jià),進(jìn)而降低開(kāi)發(fā)商投資風(fēng)電市場(chǎng)的成本,增強(qiáng)風(fēng)電市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。除此之外,還將促進(jìn)國(guó)內(nèi)風(fēng)電相關(guān)技術(shù)和管理水平的提高。
2003年國(guó)家發(fā)改委首次批復(fù)了對(duì)江蘇省如東縣和廣東省惠來(lái)縣首批2個(gè)100MW風(fēng)電廠(chǎng)示范項(xiàng)目的特許權(quán)公開(kāi)招標(biāo)方案。2004年又新增了吉林省通榆風(fēng)電場(chǎng)、內(nèi)蒙古自治區(qū)輝騰錫勒風(fēng)電場(chǎng)、江蘇省如東第二風(fēng)電場(chǎng)3個(gè)100MW級(jí)的風(fēng)電特許權(quán)項(xiàng)目,與2003年招標(biāo)的主要不同點(diǎn)在于,這次的招標(biāo)要求風(fēng)電機(jī)組本地化率提高到70%。華睿投資集團(tuán)于2003年中標(biāo)獲得江蘇如東10萬(wàn)kW風(fēng)電特許權(quán)項(xiàng)目。
? 國(guó)產(chǎn)化率的要求
2005年7月出臺(tái)了《關(guān)于風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》,明確規(guī)定了風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率要達(dá)到70%以上,未滿(mǎn)足國(guó)產(chǎn)化率要求的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)不許建設(shè),進(jìn)口設(shè)備要按章納稅。2006年風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)原則規(guī)定:每個(gè)投標(biāo)人必須有一個(gè)風(fēng)電設(shè)備制造商參與,而且風(fēng)電設(shè)備制造商要向招標(biāo)人提供保證供應(yīng)符合75%國(guó)產(chǎn)化率風(fēng)電機(jī)組的承諾函。投標(biāo)人在中標(biāo)后必須并且只能采用投標(biāo)書(shū)中所確定的制造商生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)。
? 風(fēng)電全額上網(wǎng)
2006年1月1日開(kāi)始實(shí)施《可再生能源法》。該法要求電網(wǎng)企業(yè)為可再生能源電力上網(wǎng)提供方便,并全額收購(gòu)符合標(biāo)準(zhǔn)的可再生能源電量,以使可再生能源電力企業(yè)得以生存,并逐步提高其在能源市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
? 財(cái)稅扶持
考慮到現(xiàn)階段可再生能源開(kāi)發(fā)利用的投資成本比較高,為加快技術(shù)開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)形成,《可再生能源法》還分別就設(shè)立可再生能源發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金,為可再生能源開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目提供有財(cái)政貼息優(yōu)惠的貸款,對(duì)列入可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目標(biāo)的項(xiàng)目提供稅收優(yōu)惠等扶持措施作了規(guī)定。在國(guó)家新頒布的企業(yè)所得稅法中也提出對(duì)于國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和項(xiàng)目,可以給予企業(yè)所得稅的優(yōu)惠。
五.08年風(fēng)電市場(chǎng)情況的調(diào)查
1.2008年裝機(jī)容量調(diào)查
自2003年我國(guó)開(kāi)展大型風(fēng)電建設(shè)前期工作以來(lái),在國(guó)家相關(guān)政策的持續(xù)支持和各方的不懈努力下,我國(guó)風(fēng)電建設(shè)快速發(fā)展,裝機(jī)容量年均增長(zhǎng)率達(dá)到70%以上。為了更好地掌握全國(guó)風(fēng)電建設(shè)和運(yùn)行狀況,做好風(fēng)電建設(shè)管理工作,促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展,受?chē)?guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局委托,中國(guó)水電工程顧問(wèn)集團(tuán)公司根據(jù)2008年度各省區(qū)的風(fēng)電建設(shè)情況,對(duì)2008年度中國(guó)風(fēng)電建設(shè)成果進(jìn)行了匯總和統(tǒng)計(jì)。2008年全國(guó)當(dāng)年新增風(fēng)電裝機(jī)614萬(wàn)kW,與2007年相比,年增長(zhǎng)率102%。到2008年底,全國(guó)(不含港、澳、臺(tái))已累計(jì)建成239個(gè)風(fēng)電場(chǎng),安裝風(fēng)電機(jī)組11638臺(tái),總裝機(jī)容量達(dá)到1217萬(wàn)kW,其中已并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)電機(jī)組容量為939萬(wàn)kW。我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量世界排名由2007年的第五名升至第四名,風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到新的水平。
按照2008年底全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量進(jìn)行排序,位居前五位的省份分別為內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、河北、黑龍江;投資商分別為中國(guó)國(guó)電集團(tuán)、中國(guó)大唐集團(tuán)、中國(guó)華能集團(tuán)、國(guó)華能源投資有限公司、中廣核風(fēng)力發(fā)電有限公司;內(nèi)資風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)分別為新疆金風(fēng)科技股份有限公司、華銳風(fēng)電科技有限公司、東方汽輪機(jī)有限公司、浙江運(yùn)達(dá)風(fēng)力發(fā)電工程有限公司、上海電氣風(fēng)電設(shè)備有限公司
2008年分省新增和累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)
序號(hào) 省份 2007年累計(jì) 2008年新增 2008累計(jì)
KW KW KW
1 內(nèi)蒙古 1563190 2172250 3735440
2 遼寧 515310 734450 1249760
3 河北 491450 619250 1110700
4 吉林 612260 457200 1069460
5 黑龍江 408250 428050 836300
6 江蘇 29375 354500 648250
7 甘肅 338300 298650 636950
8 新疆 299310 277500 576810
9 山東 350200 222100 572300
10 寧夏 355200 38000 393200
11 廣東 287390 79500 366890
12 福建 237750 46000 283750
13 浙江 47350 147280 194630
14 山西 5000 122500 127500
15 云南 0 78750 78750
16 北京 49500 1500 58200
17 海南 8700 49500 58200
18 河南 3000 47250 50250
19 江西 0 42000 42000
20 上海 24400 15000 39400
21 湖北 13600 0 13600
22 重慶 0 1700 1700
23 湖南 1650 0 1650
24 香港 800 0 800
26 全國(guó)(除臺(tái)灣省) 5906360 6246430 12152790
十大內(nèi)資和合資商全稱(chēng)
北重 北京北重汽輪電機(jī)有限責(zé)任公司
東汽 東方汽輪機(jī)公司
航天安迅能 南通航天萬(wàn)源安迅能風(fēng)電設(shè)備制造有限公司
華銳 華銳風(fēng)電科技有限公司
金風(fēng) 金風(fēng)科技股份有限公司
明陽(yáng) 廣東明陽(yáng)風(fēng)電技術(shù)有限公司
上海電氣 上海電氣風(fēng)電設(shè)備有限公司
湘電 湖南湘電風(fēng)能有限公司
新譽(yù) 江蘇新譽(yù)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備有限公司
運(yùn)達(dá) 淅江運(yùn)達(dá)風(fēng)力發(fā)電工程有限公司
2.制造商市場(chǎng)占有率調(diào)查
2008年新增總裝容量中國(guó)內(nèi)資和合資制造商的市場(chǎng)份額
品牌 容量 占當(dāng)年內(nèi)資與 占當(dāng)年新增
制造商 KW 合資制造商比例 總裝機(jī)比例
華銳 1402500 29.71% 22.45%
金風(fēng) 1131750 23.98% 18.12%
東汽 1053000 22.31% 16.86%
運(yùn)達(dá) 233250 4.94% 3.73%
上海電氣 178750 3.79% 2.86%
0明陽(yáng) 174000 3.69% 2.79%
航天安迅達(dá) 150000 3.18% 2.40%
湘電 120000 2.54% 1.92%
新譽(yù) 73500 1.56% 1.18%
北重 60000 1.27% 0.96%
其他 143680 3.04% 2.30%
合計(jì) 4720430 100.00% 75.57%
2008年外商制造商的市場(chǎng)份額
品牌
(制造商) 容量 占外資制造商比例 占總裝機(jī)比例
Gamesa 1552500 33.41% 12.77%
Vestas 1455200 31.32% 11.97%
GE 637500 13.72% 5.25%
Sualon 347250 7.47% 2.86%
Nordex 328750 7.08% 2.71%
其他 325370 7.00% 2.68%
合計(jì) 4646570 100.00% 38.23%
2008年中國(guó)內(nèi)資和合資制造商的市場(chǎng)份額
品牌
制造商 容量
KW 占當(dāng)年內(nèi)資與合資制造商比例 占當(dāng)年新增總裝機(jī)比例
金風(fēng) 2629050 35.02% 21.63%
華銳 2157000 28.74% 17.75%
東汽 1290000 17.19% 10.61%
運(yùn)達(dá) 330250 4.40% 2.72%
航天安迅能 250500 3.34% 2.06%
上海電氣 201250 2.68% 1.66%
明陽(yáng) 175500 2.34% 1.44%
湘電 128000 1.71% 1.05%
新譽(yù) 82500 1.10% 0.68%
北重 60000 0.80% 0.49%
其他 202170 2.69% 1.66%
合計(jì) 7506220 100.00% 61.76%
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六.風(fēng)機(jī)的的簡(jiǎn)介
1.工作原理
風(fēng)力發(fā)電的原理說(shuō)起來(lái)非常簡(jiǎn)單,最簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由葉輪和發(fā)電機(jī)兩部分構(gòu)成,如圖1所示??諝饬鲃?dòng)的動(dòng)能作用在葉輪上,將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能, 從而推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。如果將葉輪的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連,就會(huì)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電來(lái)。孩童玩的紙質(zhì)風(fēng)車(chē)就是風(fēng)力機(jī)的雛形,在它的軸上裝個(gè)極微型的發(fā)電機(jī)就可發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理這么簡(jiǎn)單,為什么僅到20世紀(jì)的中后期才獲得應(yīng)用呢?第一,常規(guī)發(fā)電還能滿(mǎn)足需要,社會(huì)生產(chǎn)力水平不夠高,還無(wú)法顧及降低環(huán)境污染和解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電問(wèn)題;第二,能夠并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)與制造,只有現(xiàn)代高技術(shù)的出現(xiàn)才有可能。20世紀(jì)初期是造不出現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的。那么,現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)是什么樣呢?下面我們就介紹一下現(xiàn)代風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)。
2.現(xiàn)代風(fēng)機(jī)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電時(shí)有時(shí)無(wú),電壓和頻率不穩(wěn)定,是沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的。一陣狂風(fēng)吹來(lái),風(fēng)輪越轉(zhuǎn)越快,系統(tǒng)就會(huì)被吹跨。為了解決這些問(wèn)題,現(xiàn)代風(fēng)機(jī)增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車(chē)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。
現(xiàn)代風(fēng)機(jī)的示意如圖:
齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速(600千瓦的風(fēng)機(jī)通常為27轉(zhuǎn)/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(通常為1500轉(zhuǎn)/分)。同時(shí)也使得發(fā)電機(jī)易于控制,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出。偏航系統(tǒng)可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向。要知道,600千瓦的風(fēng)機(jī)機(jī)艙總重20多噸,使這樣一個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)主風(fēng)向也有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度。
風(fēng)機(jī)是有許多轉(zhuǎn)動(dòng)部件的。業(yè)已說(shuō)明,機(jī)艙在水平面旋轉(zhuǎn),隨時(shí)跟風(fēng)。風(fēng)輪沿水平軸旋轉(zhuǎn),以便產(chǎn)生動(dòng)力。在變槳矩風(fēng)機(jī),組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn),以便適應(yīng)不同的風(fēng)況。在停機(jī)時(shí),葉片尖部要甩出,以便形成阻尼。液壓系統(tǒng)就是用于調(diào)節(jié)葉片槳矩、阻尼、停機(jī)、剎車(chē)等狀態(tài)下使用。
控制系統(tǒng)是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的神經(jīng)中樞。現(xiàn)代風(fēng)機(jī)是無(wú)人值守的。就600千瓦風(fēng)機(jī)而言,一般在4米/秒左右的風(fēng)速自動(dòng)啟動(dòng),在14米/秒左右發(fā)出額定功率。然后,隨著風(fēng)速的增加,一直控制在額定功率附近發(fā)電,直到風(fēng)速達(dá)到25米/秒時(shí)自動(dòng)停機(jī)。現(xiàn)代風(fēng)機(jī)的存活風(fēng)速為60-70米/秒,也就是說(shuō)在這么大的風(fēng)速下風(fēng)機(jī)也不會(huì)被吹壞。要知道,通常所說(shuō)的12級(jí)颶風(fēng),其風(fēng)速范圍也僅為32.7-36.9米/秒。風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng),要在這樣惡劣的條件下,根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向?qū)ο到y(tǒng)加以控制,在穩(wěn)定的電壓和頻率下運(yùn)行,自動(dòng)地并網(wǎng)和脫網(wǎng)。并監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度,液壓系統(tǒng)的油壓,對(duì)出現(xiàn)的任何異常進(jìn)行報(bào)警,必要時(shí)自動(dòng)停機(jī)。
3.風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)
現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機(jī),單臺(tái)容量一般為600-1000千瓦。目前國(guó)際上研制的超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量也只為6MW。對(duì)于一個(gè)大型發(fā)電場(chǎng)來(lái)說(shuō),其容量還是很小的。因此,我們一般將十幾臺(tái)或幾十臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。這樣既形成一個(gè)強(qiáng)大的供電體系,也便于管理,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí),也降低了安裝、運(yùn)行和維護(hù)的成本
2.風(fēng)機(jī)的組成
機(jī)艙:機(jī)艙包容著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備,包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,即轉(zhuǎn)子葉片及軸。
轉(zhuǎn)子葉片:捉獲風(fēng),并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上,每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測(cè)量長(zhǎng)度大約為20米,而且被設(shè)計(jì)得很象飛機(jī)的機(jī)翼。
軸心:轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸上。
低速軸:風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢,大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管,來(lái)激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運(yùn)行。
齒輪箱:齒輪箱左邊是低速軸,它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。
高速軸及其機(jī)械閘:高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn),并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。它裝備有緊急機(jī)械閘,用于空氣動(dòng)力閘失效時(shí),或風(fēng)力發(fā)電機(jī)被維修時(shí)。
發(fā)電機(jī):通常被稱(chēng)為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)上,最大電力輸出通常為500至1500千瓦。
偏航裝置:借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙,以使轉(zhuǎn)子正對(duì)著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作,電子控制器可以通過(guò)風(fēng)向標(biāo)來(lái)感覺(jué)風(fēng)向。圖中顯示了風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航。通常,在風(fēng)改變其方向時(shí),風(fēng)力發(fā)電機(jī)一次只會(huì)偏轉(zhuǎn)幾度。
電子控制器:包含一臺(tái)不斷監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)的計(jì)算機(jī),并控制偏航裝置。為防止任何故障(即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過(guò)熱),該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),并通過(guò)電話(huà)調(diào)制解調(diào)器來(lái)呼叫風(fēng)力發(fā)電機(jī)操作員。
液壓系統(tǒng):用于重置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動(dòng)力閘。
冷卻元件:包含一個(gè)風(fēng)扇,用于冷卻發(fā)電機(jī)。此外,它包含一個(gè)油冷卻元件,用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有水冷發(fā)電機(jī)。
3.風(fēng)機(jī)的分類(lèi)及風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類(lèi)
1.如依風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)主軸的方向分類(lèi),可分為;水平軸式風(fēng)機(jī)—轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地面平行,葉輪需隨風(fēng)向變化而調(diào)整位置;“垂直軸式風(fēng)機(jī)”----轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地面垂直,設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單,葉輪不必隨風(fēng)向改變而調(diào)整方向。
2.按照槳葉受力方式可分成“力型風(fēng)機(jī)”或“阻力型風(fēng)機(jī)”。
3.按照槳葉數(shù)量分類(lèi)可分為“單葉片”,“雙葉片”,“三葉片”,和“多葉片”型風(fēng)機(jī)。
4.按照風(fēng)機(jī)接受風(fēng)的方向分類(lèi),則有“上風(fēng)向型”---葉輪正面迎著風(fēng)向(即在塔架的前面迎風(fēng)放置)和“下風(fēng)向型”---葉輪背著風(fēng)向,兩面三刀種類(lèi)型。上風(fēng)向風(fēng)機(jī)一般需要有某種調(diào)向裝置來(lái)保持葉輪迎風(fēng)。
而下風(fēng)向機(jī)則能夠自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向,從而不用調(diào)向裝置。但對(duì)于下風(fēng)向風(fēng)機(jī),由于一部分空氣通過(guò)塔架再吹向葉輪,這樣,塔架就干擾了流過(guò)葉片的氣流而形成塔影效
應(yīng),使性能有所降低。
5.按照功率傳遞的機(jī)械連接方式的不同,可分為“有齒輪箱型風(fēng)機(jī)”和無(wú)齒輪箱的“直驅(qū)型風(fēng)機(jī)”。有齒輪箱型風(fēng)機(jī)的槳葉通過(guò)齒輪箱及其高速軸及萬(wàn)能彈性聯(lián)軸節(jié)將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)軸,聯(lián)軸節(jié)具有很好的的吸收阻尼和震動(dòng)的性能,可吸收適量的徑向,軸向和一定角度的偏移,并且聯(lián)軸器可阻止機(jī)械裝置的過(guò)載。而直驅(qū)型風(fēng)機(jī)則另辟蹊徑,配合采用了多項(xiàng)進(jìn)的技術(shù),槳葉的轉(zhuǎn)矩可以不通過(guò)齒輪箱增速而直接傳遞到發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)軸,使風(fēng)機(jī)發(fā)出的電能同樣能并網(wǎng)輸出。這樣的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化了裝置的結(jié)構(gòu),減少了故障幾率。優(yōu)點(diǎn)很多,現(xiàn)用于大型機(jī)組上。
6.根據(jù)按槳葉接受風(fēng)能的功率調(diào)節(jié)方式可分為:“定槳距機(jī)組”—槳葉與輪轂的連接是固定的。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí),槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。由于定槳距機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能可靠在于20年來(lái)的風(fēng)能開(kāi)發(fā)利用中一直占據(jù)主導(dǎo)位“變獎(jiǎng)距機(jī)組”—葉片可以繞葉片中心軸旋轉(zhuǎn),使葉片攻角可在一定的范圍內(nèi)(一般0--90度)調(diào)節(jié)變化,其性能比定槳距型提高許多,但結(jié)構(gòu)也趨于復(fù)雜,現(xiàn)多用于大型機(jī)組上。
7. 按照葉輪轉(zhuǎn)速是否恒定可分為:“恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”—設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠,造價(jià)低,維護(hù)少,直接并網(wǎng),不足點(diǎn),氣動(dòng)效率低,結(jié)構(gòu)載荷高,給電網(wǎng)造成波動(dòng),從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率。“變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”---氣動(dòng)效率高,機(jī)械應(yīng)力小,功率波動(dòng)小,成本效收無(wú)“功率。“變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”—?dú)鈩?dòng)效率高,機(jī)械應(yīng)力小,功率波動(dòng)小,成本效率高,支撐結(jié)構(gòu)輕。不足;功率對(duì)電壓降敏感,電氣設(shè)備的價(jià)格較高,維護(hù)量大。現(xiàn)常用于大容量的主力機(jī)型。
8.根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)類(lèi)型分類(lèi),可分為兩大類(lèi);
“異步發(fā)電機(jī)型”“同步發(fā)電機(jī)型”只要選用適當(dāng)?shù)淖兞餮b置,它們都可以用于變速運(yùn)行風(fēng)機(jī)。異步發(fā)電機(jī)按其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同又可分為:
1.籠型異步發(fā)電機(jī)---轉(zhuǎn)子為籠型。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,廉價(jià),易于接入電網(wǎng),而在小,中型機(jī)組中得到大量的使用;
2.繞線(xiàn)式雙饋異步發(fā)電機(jī)—轉(zhuǎn)子為線(xiàn)繞型。定子與電網(wǎng)直接連接輸送電能,同時(shí)繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子也經(jīng)過(guò)變頻器控制向電網(wǎng)輸送有功或無(wú)功功率。同步發(fā)電機(jī)型按其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極的類(lèi)型又分為;
1. 電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)—轉(zhuǎn)子為線(xiàn)繞極式磁極,由外接直流電流磁來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
2. 永磁同步發(fā)電機(jī)—轉(zhuǎn)子為鐵氧體材料制造的永磁體磁極,通常為低速多極式,不用外界激磁,簡(jiǎn)化了發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),因而具有多種優(yōu)勢(shì)。
9.如根據(jù)風(fēng)機(jī)的輸出端電壓高低化分,一般可分為:“高壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)”—風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓為10—20KV,甚至40KV,可省掉風(fēng)機(jī)的升壓變壓器直接并網(wǎng)。它與直驅(qū)型,永磁體磁極結(jié)構(gòu)一起組成的同步發(fā)電機(jī)總體方案,是目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)中一種很有發(fā)展前途的機(jī)型。
“低壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)” 輸出端電壓為1KV以下,目前市面上大多為此機(jī)型。
10.如根據(jù)風(fēng)機(jī)的額定功率化分,一般可分為:微型機(jī):10KW以下
小型機(jī):10KW至100KW
中型機(jī):100KW至1000KW
大型機(jī):1000KW以上(MW級(jí)風(fēng)機(jī))
風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)定槳矩失速型風(fēng)機(jī)和變速恒頻變槳矩風(fēng)機(jī)的特點(diǎn),國(guó)內(nèi)目前裝機(jī)的電機(jī)一般分為二類(lèi):
異步型
(1)籠型異步發(fā)電機(jī);功率為600/125kW 750kW 800kW 1250180kW
定子向電網(wǎng)輸送不同功率的50Hz交流電;
(2)繞線(xiàn)式雙饋異步發(fā)電機(jī);功率為1500kW
定子向電網(wǎng)輸送50Hz交流電,轉(zhuǎn)子由變頻器控制,向電網(wǎng)間接輸送 有功或無(wú)功功率。
同步型
(1)永磁同步發(fā)電機(jī);功率為750kW 1200kW 1500kW 由永磁體產(chǎn)生磁場(chǎng),定子輸出經(jīng)全功率整流逆變后向電網(wǎng)輸送50Hz交流電
(2)電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī);由外接到轉(zhuǎn)子上的直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng),定子輸出經(jīng)全功率整流逆變后向電網(wǎng)輸送50Hz交流電
傳統(tǒng)的失速型風(fēng)電機(jī)組被變槳變速恒頻型風(fēng)電機(jī)組所取代,直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組和半直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組具有很好的市場(chǎng)及發(fā)展前景。當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的尖端技術(shù)產(chǎn)品——永磁直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于機(jī)組可靠,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,運(yùn)行噪音低,且能夠根據(jù)風(fēng)速改變風(fēng)輪轉(zhuǎn)速,穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行等優(yōu)勢(shì)。
七.中國(guó)風(fēng)力設(shè)備的制價(jià),發(fā)電成本,市場(chǎng)前景評(píng)估
目前風(fēng)電場(chǎng)造價(jià)成本約為8000~9000元/KW,機(jī)組(設(shè)備)占75%左右,基礎(chǔ)設(shè)施占20%,其它占5%。風(fēng)能利用小時(shí)數(shù)在2700~3200小時(shí),其風(fēng)電成本約0.45~0.6元/千瓦時(shí),另外風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行成本費(fèi)用很低,一旦建成風(fēng)電場(chǎng)就是一源源不斷的出錢(qián)機(jī)器(注:一般風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組壽命25年)。一臺(tái)1000KW的風(fēng)機(jī)大概的成本是8000000---9000000元。
風(fēng)力發(fā)電成本的一般占比示意圖如下所示:
國(guó)家政策重點(diǎn)扶持發(fā)展新能源和潔凈能源。據(jù)有關(guān)消息,大于1000KW風(fēng)電機(jī)組進(jìn)口免征進(jìn)口關(guān)稅;風(fēng)力發(fā)電減半征收增值稅,優(yōu)先無(wú)條件上網(wǎng),上網(wǎng)電價(jià)優(yōu)惠等政策都有利和加快
我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的前景的估算
風(fēng)能資源總儲(chǔ)量約32.26億千瓦,可開(kāi)發(fā)和利用的陸地上風(fēng)能儲(chǔ)量有2.53億千瓦,近??砷_(kāi)發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量有7.5億千瓦,共計(jì)約10億千瓦。
中國(guó)到08后;累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘?215.2790萬(wàn)KW,10億千瓦,以1000KW計(jì)算要裝機(jī)多少臺(tái)1000000臺(tái)2008年全國(guó)當(dāng)年新增風(fēng)電裝機(jī)614萬(wàn)kW,與2007年相比,年增長(zhǎng)率102%。到2008年底,全國(guó)(不含港、澳、臺(tái))已累計(jì)建成239個(gè)風(fēng)電場(chǎng),安裝風(fēng)電機(jī)組11638臺(tái),總裝機(jī)容量達(dá)到1217萬(wàn)kW,還剩多少9.878億KW其中已并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)電機(jī)組容量為939萬(wàn)kW。08年風(fēng)電上網(wǎng)電量估計(jì)約為120億KW.h。如果按1000KW的風(fēng)機(jī)計(jì)算,全國(guó)至少還要裝機(jī)987847臺(tái)風(fēng)機(jī)。
八;附件-----------風(fēng)電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作特性及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的必要性
現(xiàn)在大多數(shù)風(fēng)機(jī)上運(yùn)用的通用監(jiān)測(cè)程序叫風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè),這種方法主要監(jiān)測(cè)輸出電量同時(shí)也包含部分故障信息的存儲(chǔ)。通常控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息、輸出電量以及風(fēng)速情況將被存儲(chǔ),并且將其傳送給制造商和運(yùn)營(yíng)商。但是只有通過(guò)詳細(xì)的記錄才有可能觀察到故障。在大多數(shù)的情況下,當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)的時(shí)候故障已經(jīng)發(fā)生了,然而整個(gè)系統(tǒng)能做的只是自動(dòng)的使風(fēng)力發(fā)電機(jī)停機(jī)以防止故障的進(jìn)一步惡化。風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)通常與周期點(diǎn)相連,這些周期測(cè)試點(diǎn)基本能反映整機(jī)的特性,例如監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)葉片和基座的裂紋、齒輪箱的振動(dòng)或者機(jī)械部分的磨損等情況。但是這些檢測(cè)不能揭示其產(chǎn)生的時(shí)間和原因,所能確認(rèn)的是風(fēng)機(jī)運(yùn)行的狀況明顯的受限制。就算與以前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照比較,檢查的結(jié)果也不可能提供故障原因。
近來(lái)一些保險(xiǎn)公司為了避免那些預(yù)防性更換風(fēng)力發(fā)電機(jī)零部件的要求,在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被廣泛的推廣,在實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)的運(yùn)用中有以下兩個(gè)步驟。
(1)連續(xù)的在線(xiàn)監(jiān)控設(shè)備(在線(xiàn)診斷儀)使用合適的傳感器與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)相連,當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的零部件特征開(kāi)始變形時(shí)能夠發(fā)出警報(bào)聲音,其中包含齒輪箱、主軸及電機(jī)定子等的振動(dòng)。自動(dòng)評(píng)估其頻率范圍并與所設(shè)定的頻率譜圖相比較,當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)給出超出系統(tǒng)設(shè)定異常值時(shí),風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)自動(dòng)地停機(jī)并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把警報(bào)值傳送到維修中心。這樣可以在早期狀態(tài),探測(cè)到潛在的危險(xiǎn)并能使生產(chǎn)商提出一個(gè)有針對(duì)性的維護(hù)和修復(fù)方案。通過(guò)零距離不間斷地觀測(cè)其零部件,可以設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的維護(hù)計(jì)劃方案,從而避免災(zāi)難性的結(jié)果。
(2)周期性機(jī)械診斷(手持式診斷儀)是為了對(duì)在線(xiàn)診斷儀發(fā)出有預(yù)警值或異常值的零部件上進(jìn)行進(jìn)一步的監(jiān)測(cè)。在周期性的檢查過(guò)程中,可將移動(dòng)測(cè)量設(shè)備安裝在齒輪箱 、 發(fā)電機(jī) 及軸等機(jī)械零部件上,記錄其頻譜圖并與以前的確定的頻譜圖相比較和儲(chǔ)存。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)的頻譜特性曲線(xiàn)比較,最終判斷出其產(chǎn)生故障的原因。
結(jié)論
制造商可以運(yùn)用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將故障信息通過(guò)E-mail自動(dòng)傳遞到世界的任何地方,診斷專(zhuān)家可通過(guò) Internet 接觸到在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),從而對(duì)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的狀態(tài)作出判斷[4] 。同時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)給客戶(hù)也提供了很多的好處與方便,例如:(1)通過(guò)在現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠最大程度地使整機(jī)安全運(yùn)行;(2)提前檢測(cè)到故障減少過(guò)多的損壞;(3)可以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)有效地保護(hù);(4)通過(guò)在線(xiàn)檢測(cè)的結(jié)果可以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)有針對(duì)性地修復(fù)。由于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)制造商和投資商都有很大的益處,并且隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)行業(yè)的大型化、海上化和產(chǎn)業(yè)化,在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的運(yùn)用必然會(huì)有前所未有的發(fā)展和很好
(轉(zhuǎn)載)