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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。可再生能源的现状与前景论文-华东理工大学20092010学年第二学期可再生能源的现状与前景课程论文2010.4班级工优080学号10083496姓名张忠伟开课学院资源与环境工程学院任课教师张素平成绩论文题目：国际风能利用的现状与展望论文要求：（1） 与课堂教学内容相关的文献综述一篇，综述内容包括国内外研究现状和发展趋势（2） 包括以下几个部分：文章题目，作者，摘要，关键词，论文主体部分，参考文献（3） 论文5000字以上，参考文献5篇以上（4） 论文主体部分字体五号，行间距1.25倍，题目字体3号（5）
2、 要求论文书写规范，条理清晰、文字流畅参考文献格式：作者，文章题目，期刊名，年，卷（期）：页码范围教师评语：教师签字：年月日国际风能利用的现状与展望张忠伟摘要：风是大气的水平运动，风中有丰富的动能。风能的利用主要是以风能作动力和风力发电的两种形式，其中又以风力发电为主。目前风力发电的技术已经基本成熟，经济性已接近常规能源，且风能是可再生能源，资源开发潜力大，环境污染程度低，当前世界各国正在积极开发利用风能，本文将展示各国的研究开发成果，阐述开发风能所遇到的关键性的、共性的问题，及部分解决方案，提出展望。关键词：风能；国际；瓶颈；方案1、引言风能就是空气的动能，是指风所负载的能量，风能的大小决定
3、于风速和空气的密度。地球上和大气中，各处接收到的太阳辐射能和放出的长波辐射能是不同的，因此在各处的温度也不同，这就造成了气压的差别。大气便由气压高的地方向气压低的地方流动。水平方向的大气流动就是风，所以，风的能量是由太阳辐射能转化来的。受全球能源危机和环境恶化的影响，以风能为代表的新能源开发利用受到大多数国家的重视，并纷纷制订了相关的激励政策和措施。受此影响，全球风能开发利用得到迅猛发展。截止2008年底，全球风电总装机容量12亿kW，其中2008年新增装机2700多万kW，发电量超过全球总用电量的15。但是，因风能的间歇性和随机性，风电大规模并网无疑会对电网产生大的冲击，可能成为风能大规模开
4、发利用的障碍。风力发电机一般启动风速为34m/s，切出风速为1925m/s，风力发电机的满发风速一般在1115m/s。可见影响风力发电的主要因不是风速大小，而是有效风功率密度和一年中风力发电机能发电的累计时间。至于风向，最好常年变化不大，变化大了也没有关系，因为风机可以自动调整方向。2、各国的风能开发现状用风力发电，以丹麦应用最早，而且使用较普遍。丹麦虽只有500多万人口，却是世界风能电大国和发电风轮生产大国，世界10大风轮生产厂家有5家在丹麦，世界60%以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技术，是名副其实的“风车大国”。截止到2006年底，世界风力发电总量居前3们的分别是德国、西班牙和美国，三国的
5、风力发电总量占全球风力发电总量的60%。德国政府日前通过了旨在加快海上风能建设的“风能园条例”。“风能园条例”的通过意味着德国海上风能技术的重大突破。建设海上风力发电园区，近几年来一直在德国政府的规划之中，但是由于一时未能解决远离海岸线的巨大风能发电设备与陆地上的电网连接问题，所以一拖再拖。此次“风能园条例”获得通过，意味着相关难题已经迎刃而解。根据这一条例，德国将加快在北海和波罗的海规划的40个风力发电园区建设。整个工程完工后，预计将生产电能l2亿MW，可以满足1200万个家庭的用电需求。据悉，4O个风力发电园将建在沿岸12海里领海之外至200海里的海域。新通过的“风能园条例”授权德国公司在
6、北海其他沿岸国无法利用的区域内建设海上风力发电场。同时规定，不得影响海上通航和捕鱼活动，不得破坏海上环境。随着北海和波罗的海40个风电园区开始建设，今后几年将创造3万个新的就业岗位。德国交通部长称，按照目前的规划，在12海里之外建设安装的风力发电设备，总发电量将超过12亿MW。完全可以满足1200万个家庭的用电需求。此项工程完工后，将意味着距离德国确定的到2030年海上风能发电将达25亿MW目标又近了一步。据报道，新建立的40个风力发电园总面积达100km。其中在北海建立的风力发电园有30个，其余10个建在波罗的海上。目前已有22个海上风力发电园区的建设已获得联邦政府有关部门的批准，正在准备动
7、工兴建。全球风能理事会今年第一季度发表的一份报告称，非洲拥有全球最大的风能资源，占全世界风力发电能力的20。然而，截至目前，只有埃及和摩洛哥等北非国家才真正实现了商业用途的大规模风力发电。不过，这种状况正在慢慢改变，越来越多撒哈拉以南非洲国家，并展开了一系列大型风能发电项目，东非最大经济体肯尼亚便是其中的佼佼者。日前，位于肯尼亚首都内罗毕郊区恩贡山上的风力发电站进入最后调试阶段，预计将从今年8月起为肯尼亚国家电网增加51兆瓦的发电量。肯尼亚最大电力公司肯尼亚发电公司最近表示，将投资至少100O万欧元(约合14l1万美元)在该国进行风能发电，以提高肯尼亚的发电能力。肯尼亚发电公司表示，未来还将继
8、续在恩贡山上安装涡轮风力发电机。同时，该公司还在肯尼亚全国多个地方测试，以找到更多适合风能发电的地点。撒哈拉以南非洲最大经济体南非国家电力公司也表示将大力发展风力发电，南非国家电力公司计划在今年年底前建设5O台风力发电机。该公司表示，为迎接明年的足球世界杯，南非需要开发新能源，以避免去年1月不少地区出现的拉闸限电现象。此外，埃塞俄比亚和坦桑尼亚也计划上马风力发电项目，以满足国内电力需求。埃塞俄比亚风电农场设计发电量达到12O兆瓦，约为埃塞俄比亚目前发电总量的15。坦桑尼亚也宣布将在中部地区建设两个风能发电项目，计划发电10O兆瓦，超过目前该国电力供应的10。美国能源部(DOE)向6个风力涡轮机
9、领先厂家(通用电气能源公司、西门子发电公司、威斯塔斯风力集团、克力波涡轮机厂、苏子龙能源公司和盖美萨公司)发出谅解备忘录(MOU)。预期两年的合作期内将通过先进工艺的研发以达到提高风能发电产能的目的。根据MOU，DOE将与6个涡轮机厂家合作、互相交换情报，使美国风能产量到2030年达到20的规模。到2007年止，美国累计风能产量达l68l8GW，仅2007年装机容量即达5000MW。风能占2007年新增发电能力的30，使其成为美国新增发电能力的第二大户，仅次于天然气发电。美国风能产业在2007年为新增发电能力投资约9O亿美元。在过去的5年内，美国风能产业以年增长率30的速度发展。我国自1983
10、年山东引进3台丹麦Vaste55kw风电机组，开始了并网风力发电技术的试验和示范。“七五”、“八五”期间国家计委、国家科委都开列了研制并网风力发电机组的重攻关项目。1994年全国风电新增装机容量为12.9MW，2003年年装机容量首次达到100MW。特别是进入“九五”期间，在国家有关优惠政策和国家经贸委“双加工全倍的推动下，全国风电装机容量得到了快速的发展。在19941999年期间，全国21个风电场建设在达6年间已步入产业化阶段。在后来的发展中，又能及时跟上国际大中型风电机组的发展步伐。如德国从1993年开始安装500KW风电机组，而我国新疆达坂城2号场于1993年率先在国内安装了4台500K
11、W的风电机组。特别是在“九五”期间的4年间，共装1225MW,占全国风电总装机容量的85.7%。虽然风电建设取得了一定成绩，但最近几年的发展较缓慢，与发达国家比差距非常大，德国2003年的装机容量2670MW，累计达到14610MW，而我国2003的装机容量仅为100MW，累计达570MW。根据有关规划，2010年我国风电装机容量将5GW,2015年达到10GW；2020年达到30GW。我国的风能资源十分丰富。根据全国900多个气象站的观测资料进行估计，中国陆地风能资源总储量约3226GW，其中可开发的风能储量为253GW，而海上的风能储量有750GW,总计为1000GW。风电机组是风电场的核
12、心设备，占总投资60%80%。由于我国风电发展与世界先进水平有一定差距，其制造水平相差更大，我国风电发展与世界先进水平有一定差距，其制造水平相差更大，我国各年装机的主导机型与世界主流机型存在几年的落后。2000年后，兆瓦级风电机组已成为世界风电市场的主流机型，但我国装机的主导机型仍然是600KW。风电机组的生产和制造是反映一个国家风电发展水平的重要因素。中国从20世纪70年代开始研制大型并网风电机组，但直到199年在国家“乘风计划”支持下，才真正从科研走向市场。目前，我国已基本掌握了200800KW大型风电机组的制造技术，主要零部件都能自己制造，并开始研制兆瓦级机组。国内的市场份额有了很大提高
13、，目前，600KW1800KW机组的技术已经通过支付技术转让费购进全套制造技术或与国外合资生产等方式引进。据有关专家预测，我国风电场的建设将向以下方向发展：总结特许权风电场开发经验，在全国范围内开发几十个100200MW规模的大型风电场，推行固定电价方式的激励机制，促进中小型风电场的发展，培育稳定的风电市场。风电设备制造企业抓住新增市场机遇，扩大现有产品批量的同时，继续引进国外先进技术，实现产品升级换代，满足市场对兆瓦级机组的需求，在积累实际经验的基础上，提高自主开发能力，降低机组生产成本。风电的发展应与当地的经济承受能力和电网容量相适应。在经济发达能源短缺的沿海地区加速风电发展，在资源丰富的
14、西部地区，随着电网容量增长和大规模开发风电，在政策上要解决跨省区销售风电的问题，如配额制、绿色电力交易等。规模开发和分散开发相结合。以规模化带动产业化，设想建立几个兆瓦级超大风电基地。因地制宜开发各地具有较好条件的中小型风电场。农村电网增强后可以考虑单机分散并网。海上风能资源比陆地大，不但风速高，而且很少有静风期，能更有效利用风电机组以提高发电容量。海平面摩擦力小，风速随高度的变化小，不需要很高的塔架，可以降低风电机组成本。海上风的湍流强度低，又没有复杂地形对气流的影响，作用在风电机组上的疲劳载荷减少，可延长使用寿命。一般估计风速比平原沿岸高20%发电量可增70%在陆上设计寿命为20年的风电机
15、组在海上可达2530年。3、风能开发遇到的瓶颈风能开发的重要性已无可争辩，进行大规模风能开发必须首先解决一系列关键科学问题。1建立风能资源精细化评估模型开发风能资源就必须建立一套有效的科学方法进行风能资源的详查。这些科学方法包括改进和发展国际上有的风能资源评估理论和方法、建立适合于中国气候和地形特点的风能资源精细化评估模型。从大气科学的角度来讲，风力发电主要利用的是近地层中风的动能资源(风力发电机轮毂高度一般不超过120米)，因此，必须详细了解在中国风机高度范围内(120米以下)的风能资源总储量是多少，哪里是中国风能资源的宏观丰富区。2极端气候对风能开发的影响如何根据极端气候环境条件指导风电场
16、建设的宏观布局和重点地区，如何科学评估不同地区风电场建设的气候风险(主要是因极端气候环境条件对风电场造成破坏的几率)是目前风能开发中的重要科学问题。3风能资源监测和预报系统由于风能的广泛利用，越来越多的风电企业需要准确的预报服务。风电企业对风能短期预报的需求是：需要发电量的预报而不是风速的预报；提前一天发布3648小时内的逐时预报；给出预报可信度；提前几天的中期预报对规划和管理维护十分重要。4、相关解决方案1复杂地形风能评估的CFD方法为解决传统方法不能评估复杂地形风能分布的问题，从某复杂地形的实测记录中选定两次风向稳定的强风过程为研究工况，建立了该地形40mx40m和20m20m两种网格分辨
17、率的六面体结构网格模型，采用SST-及RNG-后让两种湍流模型模拟了风速场分布。157和83两个风向的模拟结果表明，SST-模型优于RNG-模型，20m水平间距的网格精度更高，其中SST(20m)的模拟结果和实测风速的平均相对误差分别为646和550。最后，综合CFD模拟的风速比分布与当地的常年气象资料，提出了复杂地形全风向风能评估方法。2扩压风道型建筑风能利用根据扩散型风力机的原理，构想了一种新型风能利用建筑型式扩压风道型建筑。探讨了扩压风道型建筑的特点，并对影响其风能利用的扩散角、建筑尺寸、来流偏向角等因素进行了数值模拟。通过分析可以看出。扩压风道型建筑能够强化风速及风能密度，是一种有效的
18、风能集结建筑。扩压风道型建筑造型简单。结构容易实现。易于布局规划，与周围建筑环境相协调。对扩压风道型建筑的风能利用进行了探讨，研究了扩压风道型建筑增强风速及强化风能利用的效果。3.垂直轴三叶风能传递腔式风轮构型对该新型风轮的缩尺模型做动态输出功率特性试验，得出了该缩尺风轮模型的功率输出特性曲线，由功率输出特性曲线可知风轮的最佳工作点是风速10m/s，工作转速50.5r/min，额定功率为9.1W。比典型的阻力型风轮，如S型风轮和达里厄式的型风轮，有结构简单，功率系数高的优点。5、结论与展望在全球能源危机和环境恶化的影响下，风能作为一种新型的绿色能源，开发潜力相当大，受到国际普遍重视，纷纷制订了
19、相关的激励政策和措施，然而各国的开发现状并不一致，所遇到的问题与解决途径也各不相同，相信通过交流能相互促进，减轻全球的能源危机，风能开发的明天将是辉煌的。参考文献：1李俊峰，高虎，施鸱飞，等中国风电发展报告R北京：中国环境出版社，20072WorldWindEnergyAssociation(WWEA)WorldWindEnergyReport2008R20093SiegfriedS，ReesMWindSalterTechnologyAbrandnewsystemforlargescaleseawaterdesalinationwithOfshoreWindTurbinesRSolarEner
20、gyConference，20014SANDERMETENSWindenergyconversionintheenvironmentlA11stSWHInternationalConferenceonRenewableEnergies7th-10theCSegovia，20HD35贺德馨风能技术发展中的几个问题世界科技研究与发展2003(8)：44486贺志明，聂秋生.风能资源动态评估研究.05176611(2009)32159130.7潘雷，陈宝明，张涛建筑环境中的风能利可再生能源，2006(6)：87898施鹏飞，娄慧英，等风电场风能资源评估方法(GWT187102OO2)s北京：中国标准出版社，2002-