風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展與存在的問(wèn)題

風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展與存在的問(wèn)題

0煤炭的燃燒對(duì)環(huán)境的影響由于奧爾尼諾現(xiàn)象的出現(xiàn)，2012年中國(guó)北方發(fā)生了低溫冷冬。2013年1月下旬以來(lái),全國(guó)平均氣溫為近28年同期最低。受此影響,全國(guó)用電量大幅增加,燃煤電廠發(fā)電量快速回升。2012年12月火電發(fā)電量4811億千瓦時(shí),同比增加10.3%,環(huán)比上升5.4個(gè)百分點(diǎn),反彈趨勢(shì)明顯。而受火電發(fā)電量增長(zhǎng)影響,12月全國(guó)電力行業(yè)耗煤總量為1.74億噸,同比增長(zhǎng)3.8%,環(huán)比增長(zhǎng)11.27%。根據(jù)統(tǒng)計(jì)12年總消耗煤炭37億噸,是第二名美國(guó)的3.5倍,其中超過(guò)50%的煤炭用以發(fā)電,供應(yīng)了全國(guó)3/4的電力需求。煤炭的燃燒必然導(dǎo)致環(huán)境的污染。眾所周知,空氣中PM2.5等顆粒物主要來(lái)自于化石燃料的燃燒(火電廠、機(jī)動(dòng)車等)、道路揚(yáng)塵和空氣中氣態(tài)污染物的二次轉(zhuǎn)化。剛剛過(guò)去的這個(gè)冬季,人們?cè)谙硎茈娏?lái)的便利同時(shí),也飽受火電造成的霧霾侵?jǐn)_。生活需要電力,更需要干凈的空氣,魚和熊掌兼得的辦法便是風(fēng)力發(fā)電。1主養(yǎng)形和海底風(fēng)能是流動(dòng)的空氣所具有的能量。風(fēng)能資源是存在與地球表面大氣流動(dòng)形成的動(dòng)能資源。風(fēng)能資源的形成受多種自然因素的復(fù)雜影響,特別是氣候及地形和海陸的影響。世界風(fēng)能資源多集中在沿海和開(kāi)闊大陸的收縮地帶。從分布來(lái)看,主要分布在北美洲、亞洲、拉丁美洲等地方。據(jù)世界氣象組織(WTO)宣稱,全世界風(fēng)能總量約3×109億kW,其中可利用的風(fēng)能為2×109億kW,比地球上可開(kāi)發(fā)利用的水能總量還要大10倍。按在80m高度處6.9m/s的風(fēng)速來(lái)計(jì)算,全球風(fēng)能可利用資源量為73萬(wàn)億kW,只需成功利用其中20%,就相當(dāng)于世界電力需求的7倍。2全球風(fēng)電發(fā)展概況2012年全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)繼續(xù)蓬勃發(fā)展,累計(jì)裝機(jī)容量新增裝機(jī)容量再創(chuàng)新高。全球風(fēng)能協(xié)會(huì)(GlobalWindEnergycouncil)發(fā)布統(tǒng)計(jì)報(bào)告《GlobalWindStatistics2012》指出全球新增風(fēng)電裝機(jī)44711MW,相比2011年4056.4萬(wàn)千瓦的新增裝機(jī)容量略有增加,連續(xù)三年保持在4000萬(wàn)千瓦左右的增長(zhǎng)幅度。盡管累計(jì)總量還在不斷增加,但從逐漸放緩的增速來(lái)看,全球風(fēng)電已經(jīng)處在平穩(wěn)發(fā)展階段。截至2012年底,全球風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到282GW,其中,中國(guó)、美國(guó)和德國(guó)位列三甲。隨著風(fēng)電的發(fā)展,風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模和單機(jī)容量越來(lái)越大,地理?xiàng)l件以及運(yùn)輸和噪聲的影響也日益凸顯,加之陸上風(fēng)電接近飽和,人們已經(jīng)把目光從內(nèi)陸拓展到了海上。海上風(fēng)電的研究始于上世紀(jì)九十年代,經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展,海上風(fēng)電技術(shù)正日趨成熟,近年來(lái),國(guó)際上對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)給予了高度關(guān)注。2012年底,全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)到5410MW。雖然近幾年海上風(fēng)電發(fā)展取得了可喜可賀的成績(jī),但就目前來(lái)看總裝機(jī)容量也僅占全球累計(jì)風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量的1.92%,因此海上風(fēng)電具備較大的提升空間。3風(fēng)電將在200gw以上發(fā)展我國(guó)位于亞洲東部、太平洋西岸,大部地區(qū)處在大陸季風(fēng)性氣候的影響之下,風(fēng)能資源豐富。至70年代中期風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用被列入“六五”國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目之后,得到了飛速發(fā)展。截至2012年底,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)75324.2MW,居世界第一位。預(yù)計(jì)到2020年,我國(guó)風(fēng)電的累計(jì)裝機(jī)將在200GW-300GW之間;到2030年,累計(jì)裝機(jī)可能超過(guò)400GW,屆時(shí),風(fēng)電將占全國(guó)發(fā)電量的8.4%左右,在電源結(jié)構(gòu)中約占15%。我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展較晚,技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)相比歐美發(fā)達(dá)國(guó)家有一定不足,但近年來(lái)憑借著陸上發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn),以及國(guó)家的重視,差距正在逐漸縮小,相信不久的將來(lái)我國(guó)會(huì)發(fā)展為海上風(fēng)電強(qiáng)國(guó)。4中國(guó)風(fēng)力發(fā)展中存在的問(wèn)題持續(xù)幾年的飛速發(fā)展之后,我國(guó)風(fēng)電行業(yè)總裝機(jī)容量領(lǐng)跑全球,但過(guò)快的發(fā)展下問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)。4.1風(fēng)電并網(wǎng)難、市場(chǎng)消納近年來(lái),由于風(fēng)電開(kāi)發(fā)高度集中于“三北”地區(qū)(東北、華北和西北)、風(fēng)電建設(shè)規(guī)劃不完善、能源管理不到位、本地電量消納空間有限、電網(wǎng)外送能力又不足等原因,風(fēng)電的并網(wǎng)難和市場(chǎng)消納問(wèn)題開(kāi)始凸顯,“限電棄風(fēng)”現(xiàn)象比較嚴(yán)重。2012年“限電棄風(fēng)”量高達(dá)200多億千瓦時(shí),相當(dāng)于浪費(fèi)了670萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤,損失超過(guò)100億元。4.2發(fā)電計(jì)劃的影響風(fēng)速具有波動(dòng)性和易變性,難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。相應(yīng)的,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出也具有易變性、隨機(jī)性的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的發(fā)電計(jì)劃基于電源的穩(wěn)定性以及負(fù)荷的可預(yù)測(cè)性,但部分可再生能源電站出力的不可控性和隨機(jī)性使得對(duì)其既不能進(jìn)行可靠的負(fù)荷預(yù)測(cè),也不可能制定和實(shí)施正確的發(fā)電計(jì)劃。此時(shí)并網(wǎng)后的風(fēng)電場(chǎng)類似一個(gè)隨機(jī)擾動(dòng)源,需要電網(wǎng)測(cè)預(yù)留出更多的備用電源和調(diào)峰容量,增加了風(fēng)力發(fā)電調(diào)度的難度。4.3電壓東南角下的被動(dòng)保護(hù)解列隨著風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量不斷增大,發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的相互影響也越來(lái)越大,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障,發(fā)電機(jī)端電壓瞬間跌落或驟升時(shí),在風(fēng)力發(fā)電所占比例不高的傳統(tǒng)電網(wǎng)中它的習(xí)慣是系統(tǒng)一有故障,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就切出,然而,當(dāng)風(fēng)電在電網(wǎng)中占有較大比重時(shí),若風(fēng)力機(jī)在電壓跌落或驟升時(shí)仍采取被動(dòng)保護(hù)解列,則因?yàn)殡娋W(wǎng)擾動(dòng)上疊加了風(fēng)電的擾動(dòng),加劇了故障,將增加整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)難度,甚至導(dǎo)致其他機(jī)組全部解列。5發(fā)展海上風(fēng)電我國(guó)能源資源中心與負(fù)荷中心分布不均衡,“限電棄風(fēng)”嚴(yán)重,風(fēng)電的關(guān)鍵設(shè)備及核心技術(shù)受限于國(guó)外,技術(shù)研發(fā)和管理人才匱乏,這些是制約我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的主要瓶頸,針對(duì)這些問(wèn)題,從未來(lái)發(fā)展與技術(shù)相結(jié)合提出如下對(duì)策:1)加快海上風(fēng)電相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)。海上風(fēng)電具有風(fēng)速高、靜風(fēng)期少,全負(fù)荷小時(shí)數(shù)多長(zhǎng),環(huán)境影響小,靠近經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),距離電力負(fù)荷中心近,風(fēng)電并網(wǎng)和消納容易等優(yōu)點(diǎn)。因此海上風(fēng)電是解決資源中心與負(fù)荷中心分布不均衡,“限電棄風(fēng)”嚴(yán)重的好辦法。2)發(fā)展特高壓電網(wǎng)。特高壓輸電能實(shí)現(xiàn)各種清潔能源的大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸送,充分發(fā)揮大電網(wǎng)跨區(qū)優(yōu)化配置資源的能力,為清潔能源的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),促進(jìn)西部和北部可再生能源基地開(kāi)發(fā)及外送的需要。3)加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng)。近年,在政策大力支持下,通過(guò)技術(shù)引進(jìn),我國(guó)掌握了部分風(fēng)電技術(shù),然而許多關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備受限制于國(guó)外,整體創(chuàng)新性較差。中國(guó)風(fēng)電技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造能力依然落后于風(fēng)電強(qiáng)國(guó)。因此專業(yè)人才的培養(yǎng)從根本上追趕風(fēng)電強(qiáng)國(guó)顯得格外重要。4)提高故障運(yùn)行能力。在風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量不斷增大的情況下,風(fēng)電場(chǎng)必須具有低、高電壓穿越能力,對(duì)于目前不具有低、高電壓穿越能力且已投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng),應(yīng)積極開(kāi)展機(jī)組改造工作,以保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。5)改善電源結(jié)構(gòu)鼓勵(lì)分散式開(kāi)發(fā)。從以前的大基地、集中式接入,轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑹浇尤搿?shí)現(xiàn)消納與發(fā)電就地平衡,省去了長(zhǎng)距離架設(shè)輸電線路建設(shè)費(fèi)用和長(zhǎng)距離輸電的損耗,增加了風(fēng)能的利用效率,實(shí)現(xiàn)風(fēng)資源能最大化利用。6容量世界第一自2010年底,我國(guó)風(fēng)力發(fā)電便已經(jīng)后來(lái)者