國內(nèi)外風(fēng)能發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)國內(nèi)外風(fēng)能發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀熱能與動(dòng)力工程09-1李方遒【摘要】由于風(fēng)能非常豐富、價(jià)格非常便宜、能源不會(huì)枯竭，又可以在很大范圍內(nèi)取得、非常干凈、沒有污染，不會(huì)對(duì)氣候造成影響，因此風(fēng)電一直是世界上增長(zhǎng)最快的能源。本文分析了國內(nèi)外鳳能發(fā)電的現(xiàn)狀，闡述了風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)，最后給出了我國企業(yè)未來的應(yīng)對(duì)策略?！娟P(guān)鍵詞】國內(nèi)外 風(fēng)能發(fā)電 研究方向 現(xiàn)狀 企業(yè)對(duì)策21世紀(jì)是可再生能源的世紀(jì)，由于風(fēng)能非常豐富、價(jià)格非常便宜、能源不會(huì)枯竭，又可以在很大范圍內(nèi)取得，非常干凈、沒有污染，不會(huì)對(duì)氣

2、候造成影響。風(fēng)電一直是世界上增長(zhǎng)最快的能源，在過去10年間，世界風(fēng)能發(fā)電廠以每年30的增長(zhǎng)速度在發(fā)展。由于風(fēng)力發(fā)電開發(fā)方面有明顯優(yōu)勢(shì)，因此世界各國都爭(zhēng)相投資，研究和開發(fā)新型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。11 風(fēng)能的計(jì)算公式空氣運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能，風(fēng)能是指風(fēng)所具有的動(dòng)能。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪的斷面積為A，則當(dāng)風(fēng)速為V的風(fēng)流經(jīng)葉輪時(shí)，單位時(shí)間風(fēng)傳遞給葉輪的風(fēng)能為P=12m其中：?jiǎn)挝粫r(shí)間質(zhì)量流量m=AVP=AV在實(shí)際中，PW=12式中： PW C m齒輪箱和傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，一般為0.800.95，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)為1 e發(fā)電機(jī)效率，一般為0。700空氣密度，kg/m3A機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)一周所掃過的面積，m2V風(fēng)速，m/s。1

3、2 貝茨（Betz）理論第一個(gè)關(guān)于風(fēng)輪的完整理論是由德國哥廷根研究所的A貝茨于1926年建立的。 貝茨假定風(fēng)輪是理想的，也就是說沒有輪轂，而葉片數(shù)是無窮多，并且對(duì)通過風(fēng)輪的氣流沒有阻力。因此這是一個(gè)純粹的能量轉(zhuǎn)換器。此外還進(jìn)一步假設(shè)氣流在整個(gè)風(fēng)輪掃掠面上的氣流是均勻的，氣流速度的方向無論在風(fēng)輪前后還是通過時(shí)都是沿著風(fēng)輪軸線的。通過分析一個(gè)放置在移動(dòng)空氣中的“理想”風(fēng)輪得出風(fēng)輪所能產(chǎn)生的最大功率為Pmax=827式中：Pmax空氣密度，kg/m3A機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)一周所掃過的面積，m2V風(fēng)速，m/s。這個(gè)表達(dá)式稱為貝茨公式。其假定條件是風(fēng)速與風(fēng)輪軸方向一致并在整個(gè)風(fēng)輪掃掠面上是均勻的。將(4)式除以氣

4、流通過掃掠面A時(shí)風(fēng)所具有的動(dòng)能，可推得風(fēng)力機(jī)的理論最大效率max=(5)式即為有名的貝茲（Betz）理論的極限值。它說明，風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)中所能索取的能量是有限的，其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。能量的轉(zhuǎn)換將導(dǎo)致功率的下降，它隨所采用的風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的型式而異，因此，風(fēng)力機(jī)的實(shí)際風(fēng)能利用系數(shù)CP0.13 溫度、大氣壓力和空氣密度通過溫度計(jì)和氣壓計(jì)測(cè)試出實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的環(huán)境溫度和大氣壓，由下式計(jì)算出空氣密度。=352。99（式中：空氣密度，kg/m3h當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，Pa；t溫度，。從空氣密度公式可以看出，空氣密度的大小與大氣壓力、溫度有關(guān)。2國外風(fēng)能發(fā)電的現(xiàn)狀 全球1700太瓦，大洋、高山

5、和保護(hù)區(qū)域的是采集不到的，除去這些以及一些風(fēng)力達(dá)不到開發(fā)要求的地區(qū)，依然有4085太瓦的風(fēng)能，目前世界只利用了0.02太瓦的風(fēng)能。是風(fēng)能利用的主要形式，風(fēng)力成本低于其他，并有進(jìn)一步降低成本的可能；風(fēng)力發(fā)電是最清潔最安全的，目前世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展速度超過其他新發(fā)展，未來風(fēng)力發(fā)電很可能成為全球的主要來源之一。據(jù)我國專家估算，我國可開發(fā)利用風(fēng)能至少十幾億千瓦，快速推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電是我國實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的必要途徑之一。 根據(jù)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)（RES），到2012年美國可再生能源占10%，2025年占25%。20042008年美國新安裝風(fēng)力新增年均增長(zhǎng)率為29%。2008年新增占新增可再生能源的42%。美國政府承諾長(zhǎng)期支持

6、風(fēng)力發(fā)電，投資數(shù)十億美元制造風(fēng)電渦輪機(jī)和建設(shè)智能，20092029年安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)將每年新增風(fēng)力發(fā)電能力4億瓦16億瓦，到2030年風(fēng)力發(fā)電總?cè)萘坷塾?jì)增加到305億瓦，屆時(shí)風(fēng)力發(fā)電滿足電力需求的20%。歐盟風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘?6535兆瓦。丹麥風(fēng)力發(fā)電占本力的20%，西班牙占13%，葡萄牙占12%，愛爾蘭9%，德國8%。德國規(guī)劃到2020年可再生能源發(fā)電占2530%，德國于1991年制定法律鼓勵(lì)發(fā)展可再生能源，主要是風(fēng)力發(fā)電，德國風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)生產(chǎn)能力占世界22%，未來幾年內(nèi)將在海岸建成大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。 近30年來，國際上在風(fēng)能的利用方面，無論是理論研究還是應(yīng)用研究都取得了重大進(jìn)步。風(fēng)能發(fā)電技

7、術(shù)日臻完善，風(fēng)能發(fā)電機(jī)單機(jī)額定功率最大已經(jīng)到5MW，葉輪直徑達(dá)到126m。1998年-2009年全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)全球風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)（MW） 全球風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)（MW）按地區(qū)分布截至到2007年總計(jì)2008年新增截止到 2008年總計(jì)非洲和中東 埃及 310 55 365 摩洛哥124 10 134 伊朗67 17 85 突尼斯20 34 54 其它（1） 17 14 31 總計(jì)539 130 669 亞洲中國 5910 6300 12210 印度7845 1800 9645 日本1528 356 1880 臺(tái)灣281 81 358 韓國193 43 236 菲律賓25 8 33 其

8、它（2） 5 1 6 總計(jì)15787 8589 24368 歐洲德國 22247 1665 23903 西班牙15145 1609 16754 意大利2726 1010 3736 法國2454 950 3404 英國2406 836 3241 丹麥3125 77 3180 葡萄牙2150 712 2862 荷蘭1747 500 2225 瑞典788 236 1021 愛爾蘭795 208 1002 奧地利982 14 995 希臘871 114 985 波蘭276 196 472 挪威326 102 428 土耳其47 286 433 歐洲其它國家（3） 955 362 1305 歐洲總計(jì)57

9、139 8877 65946 其中27國總計(jì)(4) 56531 8484 64948 拉丁美洲和加勒比海地區(qū)巴西 247 94 341 墨西哥85 0 85 哥斯達(dá)黎加70 0 70 加勒比海55 0 55 阿根廷29 0 29 其它（5） 45 0 45 總計(jì)531 94 625 今天，歐洲的風(fēng)電已經(jīng)能夠滿足4000萬人生活的需要。歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)2020年歐洲會(huì)有近兩億人完全使用風(fēng)電，占?xì)W洲人口的一半。德國的風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)已經(jīng)取代了汽車制造業(yè)和造船業(yè)，成為德國第一大鋼材用戶，近日德國制定了一個(gè)新的風(fēng)電發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，設(shè)定到2025年風(fēng)電至少占總用量的25，到2050年占總用量的50。丹麥已經(jīng)

10、成功地用風(fēng)電來滿足國內(nèi)的電力需求，過去一直提倡核能運(yùn)用的法國，也開始制定長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃來發(fā)展風(fēng)能發(fā)電。2009年世界前10位新設(shè)置風(fēng)能發(fā)電能力的國家排名國家MW占%中國1300034.7美國992226.5西班牙24596.6德國19175.1印度12713.4意大利11143法國10882.9英國10772.9加拿大9502.5葡萄牙6731.8前10國合計(jì)3347189.3世界其他399410.7世界總計(jì)374661003國內(nèi)風(fēng)能發(fā)電的現(xiàn)狀 2006年我國風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘績(jī)H2588兆瓦，2008年增加到12121兆瓦，年均增長(zhǎng)率為116%。據(jù)中國風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，2010年我國風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)20億瓦

11、，2020年達(dá)到80億瓦，2030年達(dá)到180億瓦，2050年達(dá)到500億瓦。我國政府將強(qiáng)力支持建設(shè)智能電網(wǎng)，解決風(fēng)電輸送問題，未來風(fēng)電將成為我國電力的主要來源之一。 一臺(tái)大型風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)需要稀土2噸，銅5噸，鋁3噸，鋼300噸；3兆瓦大型轉(zhuǎn)子葉片長(zhǎng)約54米，玻璃纖維/碳纖維混合增強(qiáng)復(fù)合材料葉片最輕的達(dá)13.4噸，單只葉片需要玻璃纖維和碳纖維約6噸。2009年我國風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)達(dá)到22億瓦，根據(jù)我國風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，到2020年風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到80億瓦，需新增風(fēng)電裝機(jī)容量58億瓦，若以3兆瓦風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)計(jì)算，20102020年期間我國需要新安裝大型風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)19333臺(tái)，累計(jì)需要稀土

12、金屬4萬噸，銅10萬噸，鋁6萬噸，鋼600萬噸，玻璃纖維和碳纖維約36萬噸。到2030年風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到180億瓦，需新增風(fēng)電裝機(jī)容量122億瓦，已3兆瓦風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)計(jì)算，20202030年我國需要新安裝大型風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)40666臺(tái)，累計(jì)需要稀土金屬約8.2萬噸，銅20.33萬噸，鋁12.19萬噸，鋼1219.98萬噸，玻璃纖維和碳纖維約73.2萬噸，所需稀土主要是釹，用于生產(chǎn)稀土永磁材料。2009年我國風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)超過2010年的規(guī)劃目標(biāo)，估計(jì)我國風(fēng)力發(fā)電規(guī)模會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)劃目標(biāo)，20102020年期間我國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)對(duì)稀土金屬實(shí)際需求量很可能是按規(guī)劃估算需求量的2倍以上，對(duì)玻璃纖

13、維和碳纖維實(shí)際需求量是估算的2倍多。為此建議國土部相關(guān)部門應(yīng)充分調(diào)查我國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展計(jì)劃，準(zhǔn)確的估算我國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)對(duì)稀土金屬等產(chǎn)品的需求量，以保證正確控制稀土金屬及其氧化物生產(chǎn)總量，為風(fēng)電行業(yè)發(fā)展提供足夠的高質(zhì)量的礦物原料。然而長(zhǎng)期以來,人們以風(fēng)電電價(jià)高于火電電價(jià)為由，一直忽視風(fēng)電作為清潔能源對(duì)于能源短缺和環(huán)境保護(hù)的意義，忽視了風(fēng)電作為一項(xiàng)高新技術(shù)的巨大產(chǎn)業(yè)前景，更忽視了對(duì)于促進(jìn)邊遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所能帶來的巨大作用。在政策上，一是缺乏風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)和可實(shí)行的戰(zhàn)略規(guī)劃；二是缺乏有效的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策和強(qiáng)有力的體制保障；三是缺乏鼓勵(lì)風(fēng)機(jī)國產(chǎn)化的政策措施；四是缺乏有效的投融資體制；五是中國的電網(wǎng)

14、公司壟斷性很強(qiáng)，缺乏政府指導(dǎo)下的風(fēng)電采購政策，民營(yíng)企業(yè)投資的“風(fēng)電上網(wǎng)”還存在體制性障礙；六是缺乏強(qiáng)有力的宣傳，公眾對(duì)可再生資源的認(rèn)識(shí)不足。其次，在技術(shù)上一是目前還沒有中國風(fēng)力資源的全面監(jiān)測(cè)分析報(bào)告，大規(guī)模商業(yè)化風(fēng)力發(fā)電缺乏科學(xué)性風(fēng)場(chǎng)評(píng)估的可行性論證支持；二是風(fēng)力資源發(fā)電時(shí)段比較集中，由于風(fēng)電的不穩(wěn)定性使其電網(wǎng)的終端機(jī)無法解決電力峰谷的巨大落差；三是中國風(fēng)力資源主要集中在內(nèi)蒙古，西北地區(qū)，以及沿海等地區(qū)，存在風(fēng)電和電網(wǎng)的連接以及儲(chǔ)能問題，大量風(fēng)電輸送到電力需求企業(yè)面臨困難；四是季風(fēng)氣候?qū)︼L(fēng)力發(fā)電上存在影響；五是我國風(fēng)機(jī)設(shè)備制造水平較低，已經(jīng)成為國際主流機(jī)型的兆瓦級(jí)機(jī)組在我國尚處于研制階段，大型

15、風(fēng)機(jī)只能依賴進(jìn)口或與外商合作生產(chǎn)。目前，中國除臺(tái)灣省外累計(jì)風(fēng)電機(jī)組1 864臺(tái)，裝機(jī)容量1.266萬kW，風(fēng)電場(chǎng)62個(gè)。中國“十一五”國家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目“大功率風(fēng)電機(jī)組研制與示范”支持1.52.5MW、2.5MW以上雙饋式變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的研制;1.52.5MW、2.5MW以上直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的研制；1.5MW以上風(fēng)電機(jī)組葉片，齒輪箱、雙饋式發(fā)電機(jī)，直驅(qū)式永磁發(fā)電機(jī)的研制及產(chǎn)業(yè)化;15MW以上雙饋式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器、直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器的研制及產(chǎn)業(yè)化；近海風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的研究；近海風(fēng)電機(jī)組安裝及維護(hù)專用設(shè)備的研制；大型風(fēng)電機(jī)組相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定及風(fēng)電技術(shù)發(fā)展分析等1

16、 6個(gè)課題的研究。“十一五”末，我國風(fēng)電技術(shù)的自主研發(fā)能力將接近世界前沿水平。 2009年中國分省市風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）2008年累計(jì)（MW）2009新增（MW）2009年累計(jì)（MW）內(nèi)蒙古3650.995545。179196.16河北1107.71680.42788.1遼寧1224.261201.052425.31吉林1066.46997.42063.86黑龍江836.3823.451659.75山東562.25656.851219.1甘肅639.955481187.95江蘇645.25451.51096.75新疆1576.81443.251002.56寧夏393.228

17、9682.2廣東366.89202.45569.34福建283.75283.5567.25山西127.5193320.5浙江190.6343.54234.17海南58.2138196.2北京64.588152.5上海39.4102.5141.9云南78.7542120.75江西424284河南48.75048.75湖北13.612.7526.35重慶013.613.6湖南1.653.34.95廣西02.52.5香港0.800.8小計(jì)12019.613803.225805.3臺(tái)灣2358.1577.9436.05總計(jì)12019.613881.126341.35依據(jù)最新報(bào)道，我國陸上離地面50 米

18、的高度達(dá)到3 級(jí)以上風(fēng)能資源的潛在開發(fā)量約23.8 億千瓦；內(nèi)蒙古的蒙東和蒙西、新疆哈密、甘肅酒泉、河北壩上、吉林西部和江蘇近海等7 個(gè)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地風(fēng)能資源豐富，僅這些地區(qū)陸上50 米的高度3 級(jí)以上風(fēng)能資源的潛在開發(fā)量就達(dá)18.5億千瓦；初步估計(jì)，我國 5 米25 米水深線以內(nèi)近海區(qū)域、海平面以上50 米的高度可裝機(jī)容量約2 億千瓦。中國氣象局透露，下一階段我國將在深入分析各詳查區(qū)風(fēng)能資源特點(diǎn)、潛在風(fēng)電場(chǎng)分布和氣象風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，全面完成對(duì)全國31 個(gè)省(區(qū)、市)風(fēng)能資源詳查區(qū)的綜合評(píng)估，并為風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行提供專業(yè)服務(wù)。此外，中國氣象局還將結(jié)合風(fēng)電事業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求，不斷提高風(fēng)能資源監(jiān)測(cè)、預(yù)

19、報(bào)、評(píng)估的綜合能力和水平，逐步形成我國風(fēng)能資源開發(fā)利用的科技支撐體系和符合我國風(fēng)能資源特點(diǎn)的風(fēng)電開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。4我國風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)及企業(yè)對(duì)策風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)：一是風(fēng)電電價(jià)快速下降，已日趨接近燃煤發(fā)電成本，經(jīng)濟(jì)效益凸現(xiàn)。二是建設(shè)工期短，見效快，火電、水電的建設(shè)工期需要用年來計(jì)算而在有風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)的前提下，風(fēng)電項(xiàng)目只需要以周、月來計(jì)算。三是遏制溫室效應(yīng)發(fā)展，大力發(fā)展風(fēng)能可以大幅度削減造成溫室效應(yīng)的二氧化碳，緩解氣候變暖的狀況，能夠有效地遏制沙塵暴災(zāi)害，抑制荒漠化的發(fā)展。四是邊遠(yuǎn)農(nóng)村獨(dú)立供電，開發(fā)風(fēng)力發(fā)電這樣的分散供電系統(tǒng)，可以較好地滿足這些地區(qū)發(fā)展對(duì)能源的要求。五是風(fēng)場(chǎng)也成旅游項(xiàng)目，風(fēng)電場(chǎng)還能帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，比如內(nèi)蒙古風(fēng)電場(chǎng)雖然不大，但場(chǎng)面很壯觀，已發(fā)展成為旅游區(qū)。在國內(nèi)，企業(yè)要積極跟進(jìn)世界先進(jìn)技術(shù)，不斷推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、降低成本、建立高效的銷售體系。在