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1、概述 根据三步走的发展战略，到2050年我国的人均国民生产总值必须达到4000美元/人#183;年，才能达到中等发达国家的水平。据预测2050年我国人口将达到15亿16亿。届时我国GNP将达到6万亿美元。根据世界各国经济发展的经验，要达到这一水平，人均年占有电量约为6000kWh。人均发电装机容量为1kW。全国总装机容量为15亿千瓦。15亿千瓦的装机容量的构成如表2-示。 在我国的能源构成中，虽然煤的储存量最多，足够我们开采使用数百年之久。但由于环境的问题，交通运输的问题，到2050年9亿千瓦的火电(主要是煤电)容量已是开发利用的极限。由表2-知2亿千瓦的水电和2亿千瓦的核电也一样达到了开发利
2、用的极限，所以1亿千瓦的可再生能源就构成了我国能源发展的重要组成部分，而且是最有潜力的部分。 同时2008年奥运会提出了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的口号，这必将对新能源的发展起到很大的鼓舞作用。我国在环境问题上应尽快摆脱“先污染再治理”的恶性循环。 2.2 我国风能资源及其分布 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，在有利高空环流引导下，就会爆发南下，俗称“寒流”，在此频频南下的
3、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漩，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。 青藏高原地势高亢开阔，冬季东南部盛行偏南风，东北部多为东北风，其他地区一般为偏西风，夏季大约以唐古拉山为界，以南盛行
4、东南风，以北为东至东北风。 我国幅员辽阔，陆疆总长达2万多公里，还有18000多公里的海岸线，边缘海中有岛屿5000多个，风能资源丰富。我国现有风电场场址的年平均风速均达到 6米秒以上。一般认为，可将风电场风况分为三类：年平均风速6米秒以上时为较好；7米秒以上为好；8米秒以上为很好。可按风速频率曲线和机组功率曲线，估算国际标准大气状态下该机组的年发电量。我国相当于 6米秒以上的地区，在全国范围内仅仅限于较少数几个地带。就内陆而言，大约仅占全国总面积的 1100，主要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿，这些地区是我国最大的风能资源区以及风能资源丰富区，包括山东、辽东半岛、黄海之滨，南澳岛以
5、西的南海沿海、海南岛和南海诸岛，内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北， 新疆达板城，阿拉山口，河西走廊，松花江下游，张家口北部等地区以及分布各地的高山山口和山顶。根据全国气象台部分风能资料的统计和计算，中国风能分区及占全国面积的百分比见表2-2。 中国风能分区及占全国面积的百分比 我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。据中国气象科学研究院估算，全国风功率密度为100W/m2，风能资源总储量约3226GW，可开发和利用的陆地上风能储量有253GW(依据陆地上离地10m高度资料计算)，主要分布在东南沿海及附近岛屿、新疆、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区，每年风速在3m/s以
6、上的时间近4000小时左右，一些地区年平均风速可达7m/s以上，具有很大的开发利用价值。 由于我国面积广大，地形地貌复杂，故而风能资源状况及分布特点随地形、地理位置不同而有所不同，同时，我国风能资源的分布与天气气候背景也有着非常密切的关系，从我国风能资源分布图上可以清楚看出，我国风能资源丰富和较丰富的地区主要分布在两个大风能丰富带棗北部（东北、华北、西北）地区风能丰富带与沿海及其岛屿地区风能丰富带，内陆也有个别风能丰富地区。 北部（东北、华北、西北）地区风能丰富带，风功率密度在200300W/m2以上，有的可达500W/m2以上，如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁、承德围场等、可利
7、用的小时数在5000小时以上，有的可达7000小时以上。这一风能丰定富带的形成，主要是由于北部地区处于中高纬度的地理位置有关。 北京国电华北电力工程有限公司于1998年对华北地区风能进行普查，并完成了对该地区风电建设的分析研究报告，其中对于风电场的建设规划提出了可靠的依据。 2.3 我国风电发展的三个阶段 20世纪50年代，我国开始研究风力发电，已研制出风力发电机和风力拉水机。近年来，功率在千瓦以下的家用微型风力发电机，已在北京、内蒙、新疆、青海、山西、浙江等地成批生产。对于大中型并网发电机，我国也给予了政策上的支持，并形成了一定的规模。1992年联合国全球环境与发展大会后，国务院提出了我国对
8、环境与发展采取的10条对策和措施，明确要求“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”。同时，我国是世界上最先完成“中国21世纪议程”报告的国家。2002年初的统计数字表明我国的装机总容量排名为亚洲第二、世界第八。我国风电发展到目前共经历了三个阶段： 初期示范阶段（1986年-1993年） 初期示范阶段阶段主要指1986年山东荣城第一个风电场投产至1993年底在广东汕头召开全国风电工作会议为止。此阶段主要是利用国外赠款及贷款，加上国家资助（主要是投资风力发电机组的研制，机组单机容量较小，一般为30、50、200kW等）建设小型示范风电场。截止1993年底华北地区总装
9、机容量为 2.375MW，全国为13.3MW。 2）产业化建立阶段（1994年-1999年） 产业化建立阶段早期，电力部杭州机电设计研制了200KW国产化机型，上海蓝天风力发电有限公司生产300KW机型；近期，在计委的支持下建立了两个风力发电机组总装厂，包括西安航空发动机厂与德国NORDEX公司合资成立的维德风电设备有限公司，一拖集团与西班牙MADE公司合资成立的一拖棗美德风电设备有限公司，此两公司主要生产600KW和660KW风电机。截止1999年底华北地区总装机容量为59.1MW，全国为255.05MW。 3）规模化及国产化阶段（2000年-2001年） 在行业规程规范制定并实施、以及国家
10、为促进新能源发展出台有关优惠政策以后，风电场建设将逐步走向规模化及国产化。确定这样的发展路线主要有两个原因。一是环保的需要，由于一些地区在环保方面重视不够，地面植被大面积破坏，各种废气废水的无节制排放，使得大气温室效应日趋严重，酸雨、洪水、干旱等现象的发生率逐年提高，造成环境质量越来越差。二是风电场的规模化和国产化发展将极大地降低风电场的运行成本和设备成本。风力发电机组自动化程度高，完全可达到无人值班的能力，规模越大，运行人员(管理人员)相对越少，运行成本相应降低。国产化一则可借国外的技术提高人国研制生产风力发电机组的能力，二则可以利用国内现有的资源(包括物资和人力资源)，降低生产成本，最终达
11、到降低风电场一次性投资的目的。鉴于此，风电场的规模化及国产化必将是我国风电行业今后发展的道路。截止2001年底华北地区总装机容量为78.365MW，全国为399.895MW。 我国风电场装机容量曲线图 图2-1 2.4 我国风电场规模 我国并网型风力发电机组的开发应用是从1985年开始，由机械工业部投资在海南省东方县引进了1台丹麦维斯塔斯（Vestas）公司生产的55千瓦并网型风力发电机组，进行并网发电，这台机组至今还在正常运转。1986年10月，在福建省平潭风电场引进了4台比利时温德马斯特（Windmaster）公司的200千瓦机组；在新疆自治区达坂城引进了1台丹麦维康（Vincon）100
12、千瓦机组。从此我国并网型风力发电机组逐渐发展起来，到2001年底，全国27个风力发电场共安装了812台风力发电机组，装机容量为399.9MW。机组容量从30千瓦到1300kW，以600kW机组为主。安装最多的是新疆自治区达坂城风电场，共安装了178台机组，总装机容量为87.1MW；内蒙古自治区的风电场，共安装了1155台机组，总装机容量为64.9MW；广东省南澳风电场共安装了131台机组，总装机容量为56.9MW。详情见表2-3。 2.5 风能经济性分析 风电是最便宜的再生能源，其特色在于一次性投资成本较高，但其后的营运成本低，而且不产生任何污染，不耗费任何传统能源(据称石油缊藏量为八十年，煤
13、为二百年，天然气为四十年)。在风能资源好的风场，它已经能够完全与新建的化石燃料电厂和核电厂相竞争。随着更多和更大风电场的开发以及采用更先进的技术，电价将继续下降。同时，由于储量的限制，化石燃料价格不断上升，因此，风电的度电成本（包括资金投入）将接近化石燃料发电的可变成本，越来越具备竞争力。根据统计，平均每三年增加一倍的装机容量，风机成本降低百分之十五。 风能经济性的关键是选择合适的场址。从风场取得的能量与风速的立方成正比，即风机装在平均风速7米/秒场址的发电量将是在6米/秒场址的1.7倍。因此，好的风能资源是决定风能成本的最基本因素。 不同国家的风电成本不同，因为不同的风能资源和不同的建设条件
14、，包括不同的激励政策，但是趋势是风力发电越来越便宜。成本下降有许多原因，如随着技术的进步，风机越来越便宜并且高效。风机的单机容量越来越大，这减少了基础设施的费用，同样的装机容量需要更少数目的机组。随着贷款机构增强对技术的信心，融资成本也降低了；随着开发商经验越来越丰富，项目开发的成本也降低了。风机可靠性的改进减少了运行维护的平均成本。 另外，开发大的风电项目能减少项目的总投资，从而减少度电成本以实现成本效益。风电场的规模大小影响着它的成本，如大规模开发可吸引风机制造商和其它供应商提供折扣，使场址的基础设施的费用均摊到更多风机上以减少单位成本，能有效地利用维护人员。 大中型风电机组并网发电，已经
15、成为世界风能利用的主要形式，随着并网机组需求持续增长，生产量上升，机组更新换代，单机容量提高，机组性能优化，故障降低，生产成本下降，风电已具备与常规能源竞争的能力。目前国内大中型水电站每千瓦造价为700O8000元，火电站加上脱硫环保设施，每千瓦造价也要超过700O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 O45O7O元千瓦时，在现阶段仍需国家政策给予扶持。随着对能源需求的增加和环保法规执法力度的不断加大，风电技术作为一门不断发展和完善中的多学科的高新技术，通过技术创新，提高单机容量，改进结构设计和制造工艺，以及减轻部件重量，降低造价，它的优势和经济性必将日益显现出来。