許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王 曉 張燕平

我國(guó)風(fēng)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(fēng)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(fēng)能資源分布、風(fēng)力發(fā)電，淺析風(fēng)能這一新能源的無限潛力。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)能；風(fēng)力發(fā)電

前言

風(fēng)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(fēng)能資源的儲(chǔ)量達(dá)到32.26億kW，有待開發(fā)的風(fēng)能資源儲(chǔ)量為2.53億kW，主要集中在我國(guó)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(fēng)能資源

我國(guó)風(fēng)力資源非常豐富，集中分布在以下幾個(gè)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(guó)目前做大的風(fēng)力資源匯集區(qū)。（2）沿海地區(qū)，我國(guó)海岸線長(zhǎng)，島嶼多，可開發(fā)的風(fēng)力資源前景廣闊。海上有豐富的風(fēng)能資源和廣闊平坦的區(qū)域，使得近海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。在海洋上方面，我國(guó)海上風(fēng)能資源儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于陸地風(fēng)能，儲(chǔ)量10m高度可利用的風(fēng)能資源超過7億kW，而且距離電力負(fù)荷中心很近。海上風(fēng)速高，靜風(fēng)期少，可有效利用風(fēng)電機(jī)組發(fā)電容量，上海已開始海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)，到2010年，上海的風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到200-300兆瓦。海上發(fā)電是我國(guó)及全世界風(fēng)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(fēng)能也比較豐富，如一般湖泊地區(qū)也有較陸地大的風(fēng)力資源。

2.風(fēng)力發(fā)電

利用風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能利用最充分的一種方式，受到全世界各國(guó)的高度重視，而且發(fā)展迅速。風(fēng)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(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢(shì)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(fēng)力發(fā)電原理，是利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機(jī)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(fēng)車技術(shù)，一般是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），發(fā)電就開始進(jìn)行了。

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

風(fēng)力發(fā)電一般有三種運(yùn)行方式。一是獨(dú)立運(yùn)行方式，通常是一臺(tái)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)針對(duì)一戶或幾戶提供電力，它利用蓄電池蓄能，以保證無風(fēng)時(shí)的用電。二是風(fēng)力發(fā)電和其他發(fā)電方式（如柴油機(jī)發(fā)電）連接組合，向一個(gè)單位或一個(gè)村莊或一個(gè)島嶼供電。三是風(fēng)力發(fā)電并入常規(guī)中大型電網(wǎng)運(yùn)行，向大電網(wǎng)提供電力；通常是一處風(fēng)場(chǎng)安裝幾十臺(tái)甚至幾百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這是風(fēng)力發(fā)電的主要研究發(fā)展方向。

開發(fā)風(fēng)電對(duì)環(huán)境來講，優(yōu)勢(shì)大于弊端。由于大量的風(fēng)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(fēng)電建設(shè)要占用大面積的土地，旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)葉片可能產(chǎn)生噪音污染等，但在荒涼地區(qū)開發(fā)風(fēng)電，對(duì)社會(huì)和環(huán)境影響非常少，不占用基本農(nóng)田，不存在與民爭(zhēng)地的矛盾。因此，在這些地區(qū)的大風(fēng)口建設(shè)風(fēng)電，不僅可以利用荒地清潔生產(chǎn)電力，還可以削弱風(fēng)速，減少冬春季節(jié)的揚(yáng)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(yùn)行成本：電站的運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)

財(cái)務(wù)：投資者回報(bào)環(huán)節(jié)，銀行利息環(huán)節(jié)

水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)：價(jià)格大約7千元/千瓦—8千元/千瓦人民幣1500千瓦：價(jià)格1050萬元—1200萬元，塔筒高度70米—80米額定風(fēng)速：12米/秒—14米/秒； 安裝費(fèi)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(fēng)速約4000小時(shí)；不算維修費(fèi)用需7年—8年可回本盈利。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)：價(jià)格約2千元/千瓦—3千元/千瓦人民幣1500千瓦：價(jià)格300萬元—450萬元，塔筒高度10米—30米 額定風(fēng)速：9米/秒——10米/秒；安裝費(fèi)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(dāng)方便。假設(shè)：年平均可利用風(fēng)速約4000小時(shí)；運(yùn)行2—3年可回本盈利。

風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)在也有許多問題：（1）風(fēng)力不穩(wěn)定。由于自然界中的風(fēng)力不好控制，所以導(dǎo)致有風(fēng)時(shí)，風(fēng)電站電力過多，需要限電，而風(fēng)力小時(shí)，風(fēng)力站電力又會(huì)不足，導(dǎo)致供電不及時(shí)。風(fēng)力發(fā)電有時(shí)候產(chǎn)量不足，有時(shí)候產(chǎn)量過剩，再加上風(fēng)力變化很難預(yù)測(cè)，所以造成電力產(chǎn)能的很大浪費(fèi)。解決這個(gè)問題的其中一個(gè)方法是發(fā)展智能電站。（2）風(fēng)力機(jī)組制造業(yè)技術(shù)下滑。大部分制機(jī)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(jìn)行創(chuàng)新和突破，思維比較固定，對(duì)新產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究、科研實(shí)驗(yàn)方面動(dòng)力不足。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)不夠，致使風(fēng)電機(jī)組整體設(shè)計(jì)、控制策略優(yōu)化、載荷優(yōu)化計(jì)算、并網(wǎng)性能等核心技術(shù)把握不夠，導(dǎo)致一部分風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量不穩(wěn)定，成為風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的隱患。（3）風(fēng)力設(shè)備認(rèn)證機(jī)構(gòu)不足。目前獲得國(guó)家認(rèn)監(jiān)委批準(zhǔn)的風(fēng)電設(shè)備認(rèn)證的有兩家機(jī)構(gòu)。整體上說，風(fēng)電認(rèn)證工作還處在起步階段，經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)手段還有待進(jìn)一步提高，所以，在國(guó)際同類產(chǎn)品中認(rèn)知度不高。

3.發(fā)展策略

（1）大力加強(qiáng)大容量風(fēng)電機(jī)組的研制與開發(fā)、加快風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)國(guó)產(chǎn)普遍化步伐。風(fēng)電機(jī)組研發(fā)屬于高科技范疇，其主要難度是風(fēng)機(jī)機(jī)組可在野外可靠運(yùn)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(fēng)力交變載荷，更需要有長(zhǎng)期的實(shí)踐積累，在研制開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面國(guó)家必須能夠給予長(zhǎng)期持續(xù)的大力發(fā)展。（2）解決好大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電并入電網(wǎng)的有關(guān)問題，使風(fēng)電能夠成為我國(guó)電力發(fā)展的重要組成部分。風(fēng)力發(fā)電的主要特點(diǎn)在于其間歇性，有風(fēng)才會(huì)有電，無風(fēng)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(jìn)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(dòng)性，注意采取措施。（3）大力組織全國(guó)風(fēng)力資源匯總，完整建立數(shù)據(jù)庫，為風(fēng)力發(fā)電發(fā)展提供穩(wěn)固堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。海上風(fēng)能資源數(shù)據(jù)普及工作還尚未開展，應(yīng)及時(shí)匯總數(shù)據(jù)，還應(yīng)開展對(duì)風(fēng)的預(yù)報(bào)，氣候變化對(duì)風(fēng)力影響的監(jiān)控研究，為風(fēng)力開發(fā)做出必要的預(yù)測(cè)和建議。

4.結(jié)束語

我國(guó)有非常豐富的風(fēng)能資源，因此風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)有著寬廣的發(fā)展前景，而風(fēng)能利用勢(shì)必成為我國(guó)的環(huán)保事業(yè)、能源結(jié)構(gòu)的主要來源，從而減少對(duì)進(jìn)口能源依賴。展望未來隨著風(fēng)電機(jī)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(fēng)電已經(jīng)初步具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此其發(fā)展前景將是十分寬廣的。

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