中国绿色能源—风能的发展和展望介绍
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]。