中国绿色能源—风能的发展和展望介绍

发布时间:2012-05-10

  为了应对全球气候危机,风力发电是实现全球低碳高效经济的的核心技术之一。当前全球80%的碳排放,来自能源企业,电力占40%。国际风能理事会预测到2020年,全球风电相当减排15亿吨,这就相当发达国家承诺的总体减排的42-65%。中国对低碳减排、发展风能十分重视,经过从30多年的努力,今天已经进入世界前列。风力发电机通常有二大类:1,离网型、小型风机、2,并网型、大型风电场。
  1)小型风力发电机组(离网型)
  我国风能事业在上世纪70年代就已开始,初期主要发展小型风力发电机组(离网型),1976年投产17台,2002年就达到几万台,近30年共生产∼25万台,除满足国内需求外,还出口到印度、瑞典、等30多个国家,这类离网型小型风力发电机组的保有量及产量,均处于世界首位[40]。下图示小型机应用:


图    a)b)住宅上的微型风能电机[63,28]     c) 风能路灯亮相街头

  风能路灯位于上海市、昌平路、常德路口,一级风就可带动垂直轴风力发电机,最大限度利用空气流过翼片的风能,加上太阳能板而发电,而点亮路灯。

  右图示近10年我国风电装机容量的变迁,从2006年上升较快,均以80-100%的年增加量上升,我国风能装机总量及新增量均超过德国及美国,进入世界前列。

  2)并网型的风电场的发展大致可分三阶段:
  第一阶段1983-1995年试验阶段。小型风机示范:20-300Kw机组
  1983年在山东荣城引进丹麦3台55千瓦风电机组,开始并网型风电技术的试验和示范。1986年在新疆达板城安装了一台丹麦100千瓦风电机组1989年从美国引进15台100KW风机。最近荣成市又吸引了华能、鲁能、国华等国内大型能源公司,投巨资兴建风电。建成风电机组近百台,年发电量2.45亿度,荣成己出现了风电发电量超过火电。在荣成,居民每用两度电,就有一度来自转动的"风车"。

  

图 荣城风电场

  2 第二阶段:1995年—2003年出台优惠鼓励政策。研制600-750kw机组、并形成产业。
  3 第三阶段:2003-今,高速发展的阶段 ,出台特许权鼓励,研制兆瓦级风机,至2007年己建成2.5兆瓦风机生产线,建成风电场158个.2009年底,全国累计风风装机容量达到2580.53万千瓦,居世界第三位。2010年底,我国以约4182.7万千瓦的累积风电装机容量,首次超过美国位居世界第一。

  目前我国正在自主创新做好研发工作。如:
  ①新疆金风科技为风机制造基地可生产兆瓦级机组
   在达坂城安装大风机3兆瓦,一台机可为几千户家庭供电(右图)
  ②四川东方气轮厂可生产轮毂及低温条件下工作风机(-35℃,1500KW)
  ⑶沈阳华创公司自主产权生产1.5兆瓦风机国产化率>85%
  ④中科恒源公司原创磁悬浮风机己大批生产并出口,并获世界十大绿色发明奖
  ⑤国电龙源电力公司承建江苏如东海上风电场,150MW已完成130MW,上网电3.3亿千瓦时可减排CO2: 26.7万吨, SO2:1940吨,节煤9.7万吨/年
  ⑥华能集团建成广东 南澳 最大海岛风电场,年产电1.4亿度
  ⑦河北张家口坝上,风资源可开发打造“空中三峡”。也是国家风•光•储 示范项目基地
  ⑧福建17处风电场156万千瓦,平潭县的风力资源,是世界上少有的最佳区,
  ⑨华电集团在新疆 小草湖风区建风电场200万千瓦
  ⑩宁夏有九处风电场215万千瓦

 
广东 南澳 最大海岛风电场      张家口市坝上地区打造“空中三峡”

图 福建平潭风力发电试验站

 从下图可以看出:我国早期风能企业中、外资占主要(75%),到近期,本国企业的比例逐渐增加,从2004年的25%、增到2007年的55.9%。说明自主创新能力逐步显示。

外资
本国
中外合资

 


图  中国风电市场的内资、外资企业,
 年安装容量的%

 

  海上风电的发展主要依靠政府的政策扶持。上海东海大桥海上风电就是一例。

 

  海上风电为一新兴领域,国外均有专利保护,保密严格,技术引进不易获得到关键技术,需要创新发展自主知识产权。海上风电产业为一战略性新兴产业,它可以有效改善能源供应,对我国沿海具有重大意义。
图 江苏如东海上风电场与一紫菜养殖场相映成景。 15万千瓦海上示范风电场一期工程正式投产发电,标志着江苏如东已建成全国规模最大的海上风电场。新华社发(许丛军 摄)
  长江三角洲是我国综合实力最强地区,又是能源最缺乏地区,最近发现江苏省东台、如东、大丰市的东部沿海浅沙洲地区,有900平方公里海滩、平均风速8m/s,向东延伸还有大面积浅水沙滩(1300平方公里,经勘测是全球难得的海上风电场理想场区,可以建一个相当于年产4.25千万吨标准煤、减排CO2 1.12× 108吨、的永保绿色的能源基地。化费建造一个三峡的钱,可建三个“海上三峡”,它不占用一亩耕地,也不产生一位移民,这项能源基地对于长三角地区的经济发展具有战略意义。目前在进展中[71]。
  欧洲风能协会指出:世界上从2008年前后发展海上风电、预计到2030年海电及陆上风电将趋相近:

  风电科研方面,如下表[89]可见从2007-2009年风电科技成果出现高峰


  国内重要的研究单位及产出成果见下表[89]

  此外例如:
  ① 2008年风力发电研究中心在上海交通大学成立。该中心整合了电气、控制、机械、海洋工程等风电相关领域的科研力量,构建统一的研究平台,开展多学科交叉研究,以风电中心为平台,实现国内、国际科研机构和大学之间的广泛交流、长期合作。
  ① 内蒙古农业大学新能源研开究所也开展风机研究。
  ② 美国国家工程院院士鲍亦和 (美籍华人),研究风力发电20余年,上世纪八十年代,他旗下的美国福绿风电公司是全美第二大风电公司,是浮海风电发电场的创始人。任美国益科风电集团和美国浮海风电公司董事长。院士已加入北京大学工学院,担任风能研究中心主任,致力于在我国国内推广风能研究成果。
  过去,人们习惯于向地球要资源,现在,人们把目光投向了天空,阳光每天洒向人间,人类朝夕与风相伴。中国风能协会预测,2020年中国风电装机容量将达到150亿瓦, 全球人口将近70亿,目前人们主要利用的化石能源:石油30至50年,天然气60至80年,煤炭100~200年内用完。人们为了生存与发展不断探索新能源,  我国充分利用可再生能源,解决偏远地区无电人口的供电问题,增加农村清洁生活燃料供应,促进建设新农村能源的供给。使农牧民不用火烟就可烧水做饭。2010年,解决了1150万无电人口的基本用电问题。

 

图  1.5兆瓦风机 及叶片

  2011年中国并网风机总量将达到5500万千瓦。
  国家原则上确定到2020年,中国风电累计装机将达到2亿千瓦,相当于11个三峡电站,总发电量可达4000亿千瓦时,相当于取代170个火力发电厂。
  风电设备:我国华锐、金风、东汽三家风电机组制造商已成为我国风电机组制造龙头企业。华锐已能批量生产3兆瓦风能能力上海临港海上风电项目17台6MW机组将在上海临港风电基地投产。华锐的行业排名由全球第七,跃升为全球第二,连续三年排名中国第一。 下表列出我国风电企业一览:
  表  中国风电机组制造商新增装机情况(至2009年年底)[69]

装机规模(兆瓦)

企业名称

新增装机(兆瓦)

市场份额(%)

 

>1000

华锐

3495

25.3

金风

2722

19.7

东气

2035.5

14.7

 

 

200-1000

联合动力

768

5.6

明阳

748.5

5.4

Vestas

608.75

4.4

湘电风能

454

3.3

GE

322.5

2.3

Suzlon

293

2.1

Gamesa

276.25

2.0

上海电气

274.25

2.0

运达

260.75

1.9

 

 

100-200

REpower

198

1.4

华创

163.5

1.2

北重

138

1.0

远景

136.5

1.0

南车时代

127.05

0.9

华仪

119.46

0.9

Nordex

111

0.8

 

其他

551.2

4.0

 

总计

13803.21

100


  海上风电大发展 江苏沿海千万千瓦级风电基地规划完成,总规划为2000万千瓦,2020年目标为3000万千瓦。

  未来五年,国家将重点发展八大千瓦基地项目,这是“十二五”新能源规划的最大亮点。
  中国已有29个省市自治区有风电场,其中内蒙古自治区 累计装机13.86吉瓦 领跑中国风电的发展,紧随其后为甘肃、河北、和辽宁。未来5年、在政府政策的强力支持下,中国将继续引领世界风电发展[91]。
  在高速发展的同时,必须清醒认识到发展中存在的问题[90],如:
  ①风电设备制造业缺乏强大的科技支持,核心部件依靠进口,例:风电轴承市场为美国铁姆肯公司巨头占领。
  ②风电研发中心,测试中心,认证中心,需加快建设并完善,
  ③风电并网问题:估计尚有三分之一风电未能并网,应加强电网发展。
  总之我国风电近年来连年翻番发展,应该思考和解决高速发展中带来的问题,应休整和总结,不可以“带病”强行发展。与50多年的火电、水电相比,中国风电正处“青少年”,人们对风电抱有信心,国家从规划、产业和政策等方面大力支撑我国风电的大规模发展。但是在近5年来迅猛发展的现在,必须从快速发展转型为健康发展[90,91]。