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中国风力发电前景浅议

2015-02-24王宗磊

现代制造技术与装备 2015年3期
关键词:功率密度风能风电场

王宗磊

(山东技师学院后勤基建处,济南 250200)

中国风力发电前景浅议

王宗磊

(山东技师学院后勤基建处,济南 250200)

本文探讨了我国风力发电所要求的风力资源条件、设备技术条件等,并引用了1986年(建成的)山东荣成第一个示范风电场成功案例,阐述我国大力发展风力发电的可行性。

资源风能 风力发电

1 探讨

1.1 我国风力资源十分丰富

我国风力资源丰富区大致可以划分四大块:①“三北”(东北、华北、西北)地区风能丰富带;②沿海及其岛屿地区风能丰富区;③内陆局部风能丰富区;④海上风能丰富区。

(1)“三北”(东北、华北、西北)地区风能丰富带。包括东北、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏、和新疆等省区,风功率密度200~300W/m2以上,有的可达500W/m2以上,可开发利用风能储量约2亿kW,约占全国可利用储量的80%。该地区地势平坦,交通方便,无破坏性风速,是连片风能资源区,可建大型风电场。但缺点是低温、沙尘暴,地域大、并网条件差,应与电网统筹规划发展。

(2)沿海及其岛屿地区风能丰富区。包括山东—广西和海南等省市区沿海岸线近10公里宽的地带,年有效风功率密度在200W/m2以上,沿海岛屿风功率密度在500W/m2以上,风功率密度线平行于海岸线,可开发利用储量为0.11亿kW,约占全国可利用储量的4%。该地区经济发达,风能资源丰富,并网方便,与水电互补,当风电场地形、交通、地质条件复杂,适合建设中小型风电场,并应注意台风和盐雾腐蚀的影响。

(3)内陆局部风能丰富区。在陆上两个风能丰富带之外,大部分陆地上的风功率密度在100W/m2以下,可以利用小时数不到3000。但是在一些特殊地区,由于湖泊和特殊地形的影响,形成一些风能资源丰富点,如鄱阳湖附近地区、湖北的九宫山、利川、以及湖南八面山等地区,适合建设分散的中小型风电场。

(4)海上风能丰富区:海上风速高,静风期少,可有效利用风电机组容量。海上表面粗糙度低,风速随高度的变化小,可降低塔架高度。海上风的湍流强度低,没有复杂地形对气流的影响,减少风电机组的疲劳载荷,延长使用寿命。一般风速比平原沿岸高20%,发电量多70%,陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年。

我国海上风能资源丰富,10m高度可利用的风能资源约7亿多kW,而且距离电力负荷中心近。随着海上风电场技术的发展成熟,经济上可行,将来必然会成为重要的可持续能源。

1.2 我国风力发展现状

(1)建设规模不断扩大,风电场管理逐步规范。1986年山东荣成第一个示范风电场至今,经过10多年的努力,取得了可喜的成就。截止2002年底,全国建成32个风电场,安装风电机组910台,装机规模达到46.84万kW。风电装机位居世界第十位,亚洲第三位(位于印度和日本之后),装机规模达到新的水平。据初步统计,2003年新增风电装机9.83万kW,累计57万kW。

(2)专业队伍和国产化水平提高,具备大规模发展条件。经过多年的实践,培养了一批专业的风电设计、开发建设和运营管理队伍,为今后大规模发展风电创造了良好的条件。

大型风电机组的制造技术我国已基本掌握,主要零部件国内都能自己制造,如发电机、齿轮箱和叶片等,国际知名的叶片制造商丹麦LM公司独资在天津设厂生产。600kW机组的本地化率可以达到90%。随着大型风电设备产业的形成,船舶工业的主要认证机构中国船级社开始筹建中国风电机组产品的认证体系。

2002年国产并网风电机组占到当年新增装机容量的42%,占累计装机容量的11.6%,具备大规模发展风电的条件。各风电机组装机规模及所占市场份额图。

(3)并网风电设备研究与开发。科技部安排了750kW风电科技攻关项目、兆瓦级风电机组863研究项目、对引进的大型风电机组技术进行消化吸收、为提高国产化率提供科技支持。

(4)发电成本大幅降低,竞争力逐步提高。初投资从1994年的约12000元/kW降低到目前的约8000元/kW。同时风电的电价也从超过1.0元/kW·h降低到约0.6元/kW·h,与常规能源价格的差距逐步缩小,竞争力不断提高。

2003年,江苏如东和广东惠来两个特许权示范风电场项目将竞争机制引入风电开发,将有利于进一步促进我国风电大规模发展。最终中标电价分别为0.4365元/kW·h和0.5013元/kW·h。

1.3 风电场建设成本在逐步降低

单位千瓦初始投资有起先的12000元/kW降到目前的8000元/kW[其中:风电机组及其安装工程:70%~80%;风电场电气及送出工程:10%~15%;建筑工程(基础、道路、房屋等)5%~10%;其它(临时工程、前期工作、管理等):5%~10%;国内、国外设备(设备主要指风电机组)成本对比:风电机组国产化后,价格有望降低10%~20%,如考虑关税则更多。

1.4 风力发电必要性

(1)发展风电有利于调整能源结构。电源结构中75%是燃煤火电,增加风电等清洁电源比重刻不容缓。尤其在减少二氧化碳等温室气体排放,缓解全球气候变暖方面,风电是有效措施之一。火电厂虽然可以安装脱硫脱氮等装置,但是二氧化碳的排放却难以控制。

(2)解决我国能源供应不足的有效途径。开发风能资源可以在减少石油、天然气进口方面发挥作用,对提高我国能源供应的多样性和安全性也能做出积极贡献。

2 结论

我国今后大力发展风力发电具有得天独厚的有利条件:①风能资源丰富(初步估计可开发和利用的风能储量为10亿kW);②东部沿海高压输电网完善,不存在技术问题;③随着综合国力的提高,600kW机组关键部件能够在国内生产,价格比进口机组低。

我国大力发展风电是可行的且其前景形式大好,但要以规模开发促进产业化;因地制宜、合理布局、突出重点,优先开发优良资源;风力发电与常规发电协调发展。

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On the Prospect of Wind Power Generation in China

WANG Zonglei
(Shandong Technician College,Jinan 250200)

The conditions of wind resource and the technology in equipment for wind power generation in China were investigated in this paper.The feasibility on rapid development of wind power generation was elaborated,taken the first successful case of demonstration wind power plant built in 1986,in Rongcheng,Shandong as an example.

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