中国风能的利用与展望论文_杨扬

中国风能的利用与展望论文_杨扬

杨扬

(国网天津城东供电公司)

摘要:能源是现代社会和经济发展的基础。我国从80年代初把风力发电作为农村电气化的措施,主要研究、开发和示范应用小型充电用风电机,供牧民和渔民一家一户使用。我国风力资源及其丰富,我国已经形成了一支具有投资、建设、经营管理、科研设计、制造安装经验的风电建设的队伍,这支力量无疑将成为迎接未来风电建设的生力军。

关键字:新能源 风力发电 发展趋势

风力发电的利用方式主要有两类,一类是独立运行(离网型)供电系统,即电网未通达的偏远地 区,如高山、草原和海岛等,用小型风力发电机组为蓄电池充电,再通过逆变器转换成交流电向终端 电器供电,单机容量一般在 100W-10KW;或者采用中型风电机与柴油发电机或光伏太阳电池组成混 合供电系统,目前系统的容量约 10KW-200KW,解决小社区用电问题。另一类是作为常规电网的电源,并网运行,商业化的机组单机容量为150KW-1650KW,既可单独并网,也可以由多台,甚至成百上千台组成风力发电场。

一、中国的风能资源及其分布

我国位于亚洲大陆东部,濒临太平洋,季风强盛,内陆还有许多山系,地形复杂,加之青藏高原 耸立我国西部,改变了海陆影响所引起的气压分布和大气环流,增加了我国季风的复杂性。冬季风来自西伯利亚和蒙古等中高纬度的内陆,那里空气十分严寒干燥,冷空气积累到一定程度,在有利高压 环流引导下,就会爆发南下,俗称寒潮,在此频频南下的强冷空气控制和影响下,形成寒冷干燥的西 北风侵袭我国北方各省(直辖市、自治区)。每年冬季总有多次大幅度降温的强冷空气南下,主要影响我国西北、东北和华北,直到次年春夏之交才消失。

夏季风是来自太平洋的东南风、印度洋和南海的西南风,东南季风影响遍及我国东半壁,西南 季风则影响西南各省和南部沿海,但风速远不及东南季风大。热带风暴是太平洋西部和南海热带海洋上形成的空气涡旋,是破坏力极大的海洋风暴,每年夏秋两季频繁侵袭我国,登陆我国南海之滨和东南沿海,热带风暴也能在上海以北登陆,但次数很少。

太阳辐射的能量到地球表面约有 20%转化为风能。我国风能潜力的估算如下:

风能理论可开发总量(R),全国为 32.26 亿千瓦,实际可开发利用量(R’),按总量的 1/10 估计,并考虑到风轮实际扫掠面积为计算气流正方形面积的 0.785 倍 [1 米直径风轮面积为 0.52×π=0.785(平方米)],故实际可开发量为: R’=0.785R/10=2.53(亿千瓦)。

即:风能总储量为 32.26 亿千瓦,估计实际可开发的风能储量为 2.53 亿千瓦,风能的利用有很 大的潜力。

二、中国风电发展状况及展望

(一)风力提水机

(1)行业现状。在我国东南沿海地区低扬程风力提水装置用于农田灌溉、水产养殖和盐场制盐等 低扬程大流量提水作业;我国内陆如内蒙古北部、甘肃和青海等地风能资源较好的区域,则利用深井 风力提水机组为牧民和牲畜提供饮水或进行小面积草场灌溉;此外,甘肃、新疆北部及松花江下游也 属于风能丰富区,适合发展风力提水。

(2)产品类型。我国已基本形成南方型低扬程大流量风力提水机组和北方型高扬程小流量风力提 水机组两大系列。

(3)发展趋势。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从风力提水机组分类上讲,主要产品和技术的发展趋势:

①低扬程大流量风力提水机多采用旋转式水泵,用于提取地表水和浅层地下水;

②高扬程小流量风力提水机多采用往复式水泵,用于提取深层地下水;

③风力提水机—微滴灌系统;

④风力机—空气泵提水机组;

⑤风力发展机—电泵提水系统。

(二)小型风力发电机

(1)行业现状。我国从 20 世纪 80 年代初就把小型风力发电作为实现农村电气化的措施之一,主要 研制、开发和示范应用小型充电用风力发电机,供农民一家一户使用。目前,1 kW 以下的机组技术已经 成熟并进行大量的推广。在电网不能通达的偏远地区,约 60 万居民利用风能实现电气化。截至 1999 年,我国累计生产小型风力发电机组 18 .57 万台,居世界第一。

(2)发展趋势:

①功率由小变大。户用机组从 50、100W 增大到 300、500W,以满足彩电、冰箱和洗衣机等用电器 的需要;

②由一户一台扩大到联网供电。采用功率较大的机组或几台小型机组并联为几户或一个村庄供电;

③由单一风力发电发展到多能互补,即“风力—光伏”互补、“风力机—柴油机”互补和“风力—光伏—柴油”互补;

④应用范围逐步扩大,由家庭用电扩大到通讯和气象部门、部队边防哨所、公路及铁路等。

(3)发展趋势:

①风力发电场数目不断增加,装机容量持续增长。截止至 2001 年底全国发电场总数已达 27 座,装 机容量已达 39.9895 万 kW。

②风力发电机组单机容量逐年加大。单机容量在 1996 年以前是 150~300 kW,近些年安装的主要是600 kW 级机组。目前兆瓦级风机正在研制中。

1. 小型风力机组

我国从 80 年代初把风力发电作为农村电气化的措施,主要研制、开发和示范应用小型充电用风 电机,供农牧民和渔民一家一户使用。经过二十年的发展,1KW 以下的机组技术已经成熟,大量推广, 形成了年产万台的能力,现在每年销售 6000 至 8000 台,而且有上百台出口国外。国内拥有量约 16万台,居世界第一。在电网不能通达的偏远地区,约 60 万居民利用风能实现电气化,电灯和电视进 入农家牧户,生活质量明显提高。

2.大型发电机组

2001 年底,全国建成 28 座风电场,共装机 814 台,总容量为 401095 千瓦。详见表 3。在这些风 电场中的风力发电机组约 95%以上是利用货款从国外引进的,设备价格高,风电场每千瓦造价约 8000-9000 元,其中机组占投资的 75%-80%。目前国内大中型水电站每千瓦造价为 7000-8000 元,火电站加上脱硫环保设施,每千瓦造价也要超过 7000 元。我国风电场年利用小时数一般为 2700 小时; 一些地方达到 3200 小时,因而风电成本为 0.45-0.70 元/千瓦时。只有逐步实现国产化,才能把风电 场造价降下来。

经过几年的努力,全国已有 12 个省(自治区、直辖市)的电力公司设置相关机构和人员,负责本地区的风电发展规划、项目审查等前期工作和行业管理。按照现代企业制度和公司法,结合本地区情况,组建了15 家具备独立法人地位的公司,从资金筹措、风电场建设、生产运营、一直到资金偿还全过程推行项目法人负责制。这些公司拥有一批高素质、懂技术、能吃苦的专业人员,一支具有投资、建设、经营管理、科研设计、制造安装经验的风电建设队伍已经形成,这支力量无疑将成为迎接未来风电建设的生力军。

论文作者:杨扬

论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期

论文发表时间:2016/7/5

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