許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王 曉 張燕平

我國風能資源和電力發(fā)電發(fā)展展望

許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王 曉 張燕平

【摘要】在不斷加劇的能源緊張中，我們應(yīng)該想到新能源利用，風能作為一種可再生能源在環(huán)境日益惡化的今天更具有十分寬廣的發(fā)展前景。本文從風能資源分布、風力發(fā)電，淺析風能這一新能源的無限潛力。

【關(guān)鍵詞】風能；風力發(fā)電

前言

風能是一種無污染的、具有活力的可再生能源，它取之不盡，用之不竭，分布十分廣泛。陸地風能資源的儲量達到32.26億kW，有待開發(fā)的風能資源儲量為2.53億kW，主要集中在我國北部地區(qū)，包括甘肅、內(nèi)蒙古、新疆、黑龍江、吉林、遼寧、西藏、青海，以及河北等省、區(qū)。沿海及島嶼，其可開發(fā)量約為10 億kW，主要分布在遼寧、河北、江蘇、山東、上海、浙江、福建、廣西、廣東和海南等省、市、區(qū)。

1.風能資源

我國風力資源非常豐富，集中分布在以下幾個區(qū)域：（1）北方地區(qū)，內(nèi)蒙古，甘肅，青海，東北三省等地，這一區(qū)域是我國目前做大的風力資源匯集區(qū)。（2）沿海地區(qū)，我國海岸線長，島嶼多，可開發(fā)的風力資源前景廣闊。海上有豐富的風能資源和廣闊平坦的區(qū)域，使得近海風力發(fā)電技術(shù)成為研究和應(yīng)用的熱點。在海洋上方面，我國海上風能資源儲量遠大于陸地風能，儲量10m高度可利用的風能資源超過7億kW，而且距離電力負荷中心很近。海上風速高，靜風期少，可有效利用風電機組發(fā)電容量，上海已開始海上風力發(fā)電項目的建設(shè)，到2010年，上海的風力發(fā)電總裝機容量將達到200-300兆瓦。海上發(fā)電是我國及全世界風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域，是將來的研究方向。（3）內(nèi)陸局部地區(qū)。內(nèi)陸地區(qū)風能也比較豐富，如一般湖泊地區(qū)也有較陸地大的風力資源。

2.風力發(fā)電

利用風力發(fā)電是風能利用最充分的一種方式，受到全世界各國的高度重視，而且發(fā)展迅速。風力發(fā)電不需要任何燃料及燃燒物，無論是發(fā)電成本還是環(huán)境污染方面都是表現(xiàn)比較優(yōu)秀的。風力發(fā)電的優(yōu)勢是利用的是自然能源。相比較火電、核電等發(fā)電要更加綠色、環(huán)保。風力發(fā)電原理，是利用風力驅(qū)動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度升高，從而起到發(fā)電的目的。根據(jù)目前的風車技術(shù)，一般是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），發(fā)電就開始進行了。

小型風力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但主要結(jié)構(gòu)是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。各部分都很重要，各部分功能為：風吹葉片，并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼的葉片方向與來風的方向始終相對，從而獲得最大的風能；轉(zhuǎn)體使機頭靈活地轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子屬于永磁體，定子繞組做切割磁力線運動從而產(chǎn)生電能。

風力發(fā)電一般有三種運行方式。一是獨立運行方式，通常是一臺小型風力發(fā)電機針對一戶或幾戶提供電力，它利用蓄電池蓄能，以保證無風時的用電。二是風力發(fā)電和其他發(fā)電方式（如柴油機發(fā)電）連接組合，向一個單位或一個村莊或一個島嶼供電。三是風力發(fā)電并入常規(guī)中大型電網(wǎng)運行，向大電網(wǎng)提供電力；通常是一處風場安裝幾十臺甚至幾百臺風力發(fā)電機，這是風力發(fā)電的主要研究發(fā)展方向。

開發(fā)風電對環(huán)境來講，優(yōu)勢大于弊端。由于大量的風能資源處于戈壁灘、大草原和沿海灘涂地區(qū)，給開發(fā)帶來不便，但依靠后方力量的支援一定能夠克服。此外，雖然風電建設(shè)要占用大面積的土地，旋轉(zhuǎn)的風機葉片可能產(chǎn)生噪音污染等，但在荒涼地區(qū)開發(fā)風電，對社會和環(huán)境影響非常少，不占用基本農(nóng)田，不存在與民爭地的矛盾。因此，在這些地區(qū)的大風口建設(shè)風電，不僅可以利用荒地清潔生產(chǎn)電力，還可以削弱風速，減少冬春季節(jié)的揚沙浮塵天氣。

發(fā)電成本的組成：

資產(chǎn)成本：建立電站環(huán)節(jié)，輸電線路環(huán)節(jié)

運行成本：電站的運行維護環(huán)節(jié)

財務(wù)：投資者回報環(huán)節(jié)，銀行利息環(huán)節(jié)

水平軸風力發(fā)電機：價格大約7千元/千瓦—8千元/千瓦人民幣1500千瓦：價格1050萬元—1200萬元，塔筒高度70米—80米額定風速：12米/秒—14米/秒； 安裝費用大約在：2百萬元—3百萬元左右。維修一次需上百元，假設(shè)：年平均可利用風速約4000小時；不算維修費用需7年—8年可回本盈利。垂直軸風力發(fā)電機：價格約2千元/千瓦—3千元/千瓦人民幣1500千瓦：價格300萬元—450萬元，塔筒高度10米—30米 額定風速：9米/秒——10米/秒；安裝費用大約在：10萬元—20萬元左右。維修較低，塔筒高度低，維修相當方便。假設(shè)：年平均可利用風速約4000小時；運行2—3年可回本盈利。

風力發(fā)電現(xiàn)在也有許多問題：（1）風力不穩(wěn)定。由于自然界中的風力不好控制，所以導(dǎo)致有風時，風電站電力過多，需要限電，而風力小時，風力站電力又會不足，導(dǎo)致供電不及時。風力發(fā)電有時候產(chǎn)量不足，有時候產(chǎn)量過剩，再加上風力變化很難預(yù)測，所以造成電力產(chǎn)能的很大浪費。解決這個問題的其中一個方法是發(fā)展智能電站。（2）風力機組制造業(yè)技術(shù)下滑。大部分制機企業(yè)在開始都是購買圖紙直接制造，在別人技術(shù)的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新和突破，思維比較固定，對新產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究、科研實驗方面動力不足。對產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)不夠，致使風電機組整體設(shè)計、控制策略優(yōu)化、載荷優(yōu)化計算、并網(wǎng)性能等核心技術(shù)把握不夠，導(dǎo)致一部分風電設(shè)備質(zhì)量不穩(wěn)定，成為風力發(fā)電行業(yè)的隱患。（3）風力設(shè)備認證機構(gòu)不足。目前獲得國家認監(jiān)委批準的風電設(shè)備認證的有兩家機構(gòu)。整體上說，風電認證工作還處在起步階段，經(jīng)驗和技術(shù)手段還有待進一步提高，所以，在國際同類產(chǎn)品中認知度不高。

3.發(fā)展策略

（1）大力加強大容量風電機組的研制與開發(fā)、加快風電設(shè)備制造業(yè)國產(chǎn)普遍化步伐。風電機組研發(fā)屬于高科技范疇，其主要難度是風機機組可在野外可靠運行10-20年，能經(jīng)受住各種極端惡劣的天氣和變化復(fù)雜的風力交變載荷，更需要有長期的實踐積累，在研制開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面國家必須能夠給予長期持續(xù)的大力發(fā)展。（2）解決好大規(guī)模風力發(fā)電并入電網(wǎng)的有關(guān)問題，使風電能夠成為我國電力發(fā)展的重要組成部分。風力發(fā)電的主要特點在于其間歇性，有風才會有電，無風便無電，不能保證連續(xù)供電，從而大規(guī)模并入電網(wǎng)給進電網(wǎng)引來一些新問題。所以要積極發(fā)揮電力各部門的主動性，注意采取措施。（3）大力組織全國風力資源匯總，完整建立數(shù)據(jù)庫，為風力發(fā)電發(fā)展提供穩(wěn)固堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。海上風能資源數(shù)據(jù)普及工作還尚未開展，應(yīng)及時匯總數(shù)據(jù)，還應(yīng)開展對風的預(yù)報，氣候變化對風力影響的監(jiān)控研究，為風力開發(fā)做出必要的預(yù)測和建議。

4.結(jié)束語

我國有非常豐富的風能資源，因此風力發(fā)電在我國有著寬廣的發(fā)展前景，而風能利用勢必成為我國的環(huán)保事業(yè)、能源結(jié)構(gòu)的主要來源，從而減少對進口能源依賴。展望未來隨著風電機組制造成本的不斷降低，化石燃料的逐步減少及其開采成本的增加，使風電已經(jīng)初步具有市場競爭力，因此其發(fā)展前景將是十分寬廣的。

參考文獻

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