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风力发电机 |
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未来新能源之风能发电 |
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| http://cn.newmaker.com
3/19/2004 2:23:00 PM
新能源网
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由于全球范围内能源短缺和生态环境的日益恶化，人们逐渐认识到风能的地位和作用，人们越来越清醒的认识到开发清洁能源、保护大气环境迫在眉睫。当今世界上，特别是利用风能发电更是引进人们高度重视的时候，风能的地位和作用日益突出出来，因此，最近5年来我国利用风力进行发电发展迅速，效果显著。
一、我国利用风力发电状况
我国风力发电发展可概括为三段：即初期阶段、产业化阶段及国产化阶段。
80年代初，在农村的农牧地区，主要研发和典型示范应用小型充电风力电机，供内蒙、新疆等牧民和渔民一家一户使用。经过10多年的发展，小型1KW以下的风力发电机组技术已日趋成熟，形成年产近万台的能力，现在每年销售7000～8000台，国内拥有量约15万台，总容量仅2.8万KW，在电网不能通达的偏远地区，约70万牧民用上了风力电，利用风能实现电气化。从“八五”开始，我国的风力发电得到较快发展，到1990年国风电场的初创时期已经开始，容量在55KW以上的中型风力发电机开始建设，利用外国信贷，丹麦、荷兰、德国、日本、比利时等国家厂商风力发电机开发进入中国，其中丹麦、荷兰向甸提供无息贷款，后来德国也提供无息贷款。
1991年开始，国家经贸委对新能源-风力发电的示范工程作了专项安排，从而我国风力发电建设和技术发展有了长足的进步。从1991年到1995年风电场的规模逐步扩大，这个时期继续利用外国政府的软贷款建设风电场。全国第一装机容量超过1万KW的新疆达板城风电场建成之后，又相继建设内蒙的商都、辽宁东岗和横山、广东南澳海陵、山东青岛、浙江鹤顶山等风电场，截至1998年底全国共有10个风电场，安装风力发电机组280多台，装机容量12万KW左右，平均单机容量300KW。为了改善电力结构，国家电力公司最近提出将风电作为产业来抓，并制定了有关风电并网运行的若干规定，将风电规划正式纳入国家电力发展的计划之中，开始大规模开发风力发电。1999年、2000年风力发电发展更快，二年中，新增风电机组260台，装机容量14万KW，平均单机容量为450KW。到2000年底全国累计风电装机容量达到30万KW，风电场发展到25个。达板城风电场安装风力发电机组172台，300KW是丹麦恩其维康公司、维斯佩斯公司提供的，装机总容量达到9.2万KW，已装有110KV变电站一座。南澳风电场安装风力发电机组近百台，装机容量达4.8万KW。内蒙辉腾锡勒风电场装机容量也超过3万KW。福建的坪潭、大连横山、浙江舟山、上海崇明也都在建设200KW、300KW、500KW、600KW容量不等的风力发电场。到2000年我国风电场累计容量达到35万KW。（包括小容量在内）截至目前我国已经建成的风电场，技术上都是采用平行轴承式（也叫横轴式），只有南澳正在安装一台美国顺风风力发电公司的直轴型，至今调试工作正在进行。
风电场设备大多是原装进口的，80年代中期和90年代初期我们曾研制过30KW、55KW、200KW机组样机，兰州电机厂、上海电机厂、湘潭电机厂已经研发出300KW的电机。
西安航空发动机厂、南京高速齿轮箱厂、上海玻璃钢厂分别研发出叶片和齿轮箱，分别在达板城、南澳分电场试运行。新疆风能公司从德国jacobs公司购得许可生产权，研制10台600KW机组，国产化率由40%逐步提高到70%。国家计委“乘风计划”支持的合资企业，已生产出600KW级风力发电机组。中国火箭运载设计研究院北京万电公司引进奥地利技术组装了一台600KW样机。至今国内一些专业厂都在想方设法积极研制风电机部件，满足建设风电场配套需要。
据专家预测，我国风能储量大，分布面广，可利用的风能资源约为2亿KW，平均风能密度为100W/m2，因此，要充分利用风能进行发电。在我国新疆、广东、海南、福建、浙江、山东、内蒙、辽宁等风力资源比较丰富的地区，选择风力充足的地区建设风电场，大力推广和充分利用风能，并采用积极措施，加快步伐、加大力度发展我国风力发电事业。国家计委科技部、国家经贸委在规划“十五”-即到2005年，风力发电容量将从现在35万KW发展到100万KW，因此，我国利用风力发电前景十分广阔。
二、国际上风力发电状况及发展趋势
在世界上一些发达国家，利用风力发电发展十分迅速。美国到1999年已建成23000座风力发电机，装机容量已达250KW；丹麦建成5000座，装机容量65万KW；德国建成2000座，装机容量42万KW；英国建成500座，装机容量18万KW；荷兰建成600座，装机容量3万KW。世界上风能利用最好，发展最快，技术比较先进的国家分别是美国、德国、丹麦、荷兰。目前横轴式风力发电机技术已成熟，直轴风力涡轮机是美国最近8年内发展起来的，技术也日趋成熟。风力发电机一般是由风轮、叶片、传动（高速齿轮机电机），能量转换，控制保护系统和塔架、变压器等组成。它的原理是：在有风源的地方，经过齿轮提速带动发电机运转，发出的电流经过变压器直接与电网联结起来进行发电。它最适宜、最理想的风速范围是6-8m/s，叶片即可旋转，当叶片放置到一定速度时，由增速机加快转速，以达到最大发电效率，建立风电场，当然首先需要有较充足和稳定的风源，叶片设计转速最大60m/s风速设计，如果超过工作风速范围时，为了保护发电机，在风速超过13m/s时，开始自动减速减速，当风速达到24m/s台风般的速度进，叶片则自动停止运转，这是因为风力发电机组转向是自动的，叶片转向也是自动的，因此风力大了叶片角度可以自动调整，一台500KW的风力发电机，总重量约36t，其中叶片长度约32m、重量为1.6t，一台风力发电机，三个叶片都要称重，每个叶片重量误差为0.5kg，以保持运转时平衡。300KW、500KW、600KW的风力发电机，控制装置对旋转的机械部件磨损和温度进行自身控制、自动监测，风力发电场建立主控室，对每台风力发电机组的启停进行监控。
由于风力发电与其他燃料能源发电有着不可比拟的优点，因此它是一种理想的能源、洁净的能源，近几年来，普遍受到世界各国的重视，在一些发达国家中的规划到2010年利用风力发电量将要占发电总量的5-10%。椐欧洲有关机构提供信息，2000年风力发电能力已达到360万KW，2010年预计达到1000万KW。90年代中期，欧洲已有16个国家将风力发电列为重要的能源，由政府实施，并将风能列为21世纪的重要的能源。在美国的中、西部地区，由于风源比较充足，电力计划中将有六分之一是利用风能实现的。在美国加州的南部和北部已分别建设六个大型风力发电场，拥有风力发电设备1万台，装机容量100万KW，年发电量为25亿KW·h，其中阿尔塔蒙电场占该州风力发电量的50%。由此可见，我国利用风力发电正在不断地向着重量轻、效率高、可靠性好及大容量化等级发展，目前世界上已有800KW、1000KW大型风力发电站进入商业性运行，到1999年底，全球范围的风力发电机容量约450万KW，年发电量75亿KWh。
三、出台政策，鼓励发展风电场
1．在已经选择确定风力发电场的地区，加大投入力度，以阵列机群发电，成为边远地区的独立电源。风力发电场地区一般分为风力丰富区、风力较丰富区、风力可以利用区以及风力季度利用区四个等级。
2．早在1994年，电力工业部印发了《风力发电场并网运行规定》，文中明确电网必须全部收购风电场所发电量，风电上网电价按发电成本加还本付息，合理利润的原则确定。1999年1月，国家计委、科技部联合下发了《关于进一步支持可再生能源发展有关问题的通知》，《通知》进一步明确了对于利用再生能源的并网发电项目，在电网容量允许的情况下，电网管理部门，必须允许就近上网，并收购其全部上网电量。高出电网平均电价的部分由电网分摊。《通知》还规定对于银行安排的基本建设贷款的项目给予2%的财政贴息，1999年12月国家经贸委印发了《关于进一步促进风力发电发展的若干意见》的通知，文中明确国家将根据电力工业发展状况，确定今后电源建设中风力发电的比例，应当把风力发电纳入当地电力发展总体规划之中，要求电力主管部门和电网管理部门支持风力发电跨省（网）销售。但在一个省内的风电场应该实行统一领导，统筹管理，不要形成分割、分块管理，这样不便于联网运行和维护，而且还会提高发电成本。
3．应该根据国情，采取与国外厂商合资、合作和积极进行自主发展等方式，目前的风力发电场的风力发电机组绝大竞争是利用外国政府贷款，除了塔架外，主要设备大多数是进口的。从长远点考虑，风力发电场设备向600KW、800KW、1000KW较大容量的风力发电技术发展，并且必须立足国内制造，这样有利于进一步推动风力发电场的推广应用，也有利于设备本身的维修和保养，更有利于设备的备品配件提供正常的渠道。
4．根据我国国情，凡是需要建立风力发电场的地区，都要针对风源、风强、风频、风速的实际情况，进行风场测定，作出风力发电场布局，选择合适的风力发电机型。
5．建立风电场，必须形成向万KW的规模，这样有利于管理和并网正常运行，据达板城和南澳两个目前国内最大的风力发电管理情况看，都建立110KV的升压站，一般来讲，二台风力发电机组配一台变压器，少量的也可以一台风力发电机组配一台变压器。
建议
1．风力发电在我国是一项新兴产业，尽管当前与常规火电能源相比产业规模小，一次性投资大，近二年内的设备投资，风力发电机组每KW/9000元人民币比火电机组每项KW高出约一倍。风力发电机组的发电量为火电机组的1/2，但风力发电场对其改善环境，优化资源配置，优化电力结构却有着不可估量的作用。在有风源的地区，风力发电是未来能源的发展方向，在目前受自然条件和市场风险的双重制约的情况下，应该倡导政府行为，即政府投入行为是主要的。在发电的成本方面，高出火电价格部分，政府应出台相应政策，给予补贴，鼓励电网部门并网发电，规范上网电价行为。
2．风力发电是一种清洁能源，对提高大气质量，改善环境起着不可低估的作用，因此，不能长期依赖进口，必须走国产化的道路，掌握核心技术，形成产业规模，既可满足国内有风源地区需求，又可出口到有风源的国家、地区。要实现风力发电机组国产化，必须实现产品的系列化、通用化、标准化。在全国争取建立5~6家风电机组制造厂，10多家零部件制造厂，从政府角度扶持一家建立风力发电工程技术中心，分南方、北方地区建立2个质量认证中心，规范技术监测要求。
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