我国风能的利用现状及发展

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1、中国风能的利用现状及发展摘要：随着化石能源的不断消耗，新能源的开发利用引起了世界各国的重视。 新能源具有污染少、储量大、永续性等特点。我国新能源产业呈现强劲发展势头， 其中，风电发展最为迅猛。我国风能资源丰富，目前中国风电技术的开发利用取 得了巨大进步。但中国的风能资源开发利用仍然存在诸多问题，如风电的并网消 纳难、电力市场不完善、相关配套法规不健全和风机制造技术基础薄弱等，这些 制约因素严重阻碍了我国风电的可持续发展。本文着重阐述了中国新能源风能的 资源条件、我国风能发展现状及制约中国风能发展的因素并对我国风能发电的发 展前景进行了展望。能源是人类生存和发展的重要物质基础，是人类从事各种经济

2、活动的原动 力。由于化石能源（如煤、石油、天然气等能源）自然储量的有限性以及人类对其 需求的无限性，随着人类对化石燃料无节制的开采和利用，化石能源短缺的矛盾 日益突出。长期以来，我国以化石能源为主的能源构成形式加剧了对化石能源的 依赖，据统计，2007-2010年我国能源消耗总量不断上升，增长率分别为7. 8%、 4. 0%、6. 3%、5. 9%； 2011年能源消耗总量达34. 8亿t标准煤，比2010年 增长7%。能源消耗总量中，煤、石油、天然气这些化石能源在2007-2010年所 占比例分别为93. 2%、92.3%、92.2%、91.4%，是能源消费的主要部分。人均资 源量少、资源消

3、耗量大、能源供需矛盾尖锐以及利用效率低下、环境污染严重、 能源结构不合理2 已成为制约我国经济社会可持续发展的重要因素。同时，化石能源的使用也给环境带来了许多负面影响，CO等温室气体的排2放导致全球气候变暖，并引发了气候的极端变化和一系列的自然灾害。在这种情 况下，人类必须另辟蹊径，积极寻求能够替代化石能源的新能源和可再生能源， 逐步摆脱对传统化石能源的依赖。以水能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能和核能等为代表的新 能源又称非化石能源，不但取之不尽、用之不竭，而且低碳、清洁、环保，既 有利于保障能源供给，又可极大地减少温室气体的排放。新能源被认为是能够同 时解决能源危机、金融危机和气候

4、危机的战略性支点，因而成为新一轮国际竞争 的热点。新能源特别是风能，是一种清洁、廉价、储量极为丰富的可再生能源，它与 常规能源不同，在其利用过程中不会带来环境污染问题，其储量也不会随着其本 身的转化和利用而减少。不但分布来源广泛和储量丰富，而且技术相对成熟，开 发利用成本相对较低，具备了规模化开发利用的条件。因此，风能这种可再生清 洁能源受到了世界各国的日益关注。我国不但拥有丰富的风能资源，而且风电开 发和利用技术位居世界前列。因此自20世纪70年代末以来，随着世界各国对环 保、能源短缺及节能等问题的日益关注，认为大规模利用风力发电（简称风电） 是减少空气污染，缓解能源短缺的有效措施之一。中国

5、三北地区（西北、华北、 东北）及东南沿海地区有丰富的风能资源，而这些地区又都存在能源短缺和环境 污染问题，因此通过利用风电来改变能源结构并改善环境，不失为能源开发领域 中重要的策略之一。1, 中国的风能资源及分布地球大气中蕴藏着巨大的风能资源，据估算约有2 x 10io kW。中国幅员辽 阔，海岸线长，风能资源比较丰富。中国气象科学研究院根据全国900多个气象 站陆地上离地10 m高度资料进行估算，全国平均风功率密度为100W /rw,风能 资源总量约32. 26亿kW,估计只有约10%可以利用，测算出陆地上技术可开发 风能储量约2. 53亿kW;近海可开发利用风能约7. 5亿kW,共计约10

6、亿kW， 仅次于俄罗斯和美国，居世界第三位。按同样条件对沿海水深2-15 m海域估算, 海上风能储量750GW，共计约1 TW。陆上风电和海上风电年上网电量分别按等效满负荷2 000 h和2 500 h计算, 每年可提供0. 5万亿和1. 8万亿kWh电量，合计2. 3万亿kWh，相当于我 国2010年发电量的54. 4 %，风能利用空间非常大。在我国，东北、华北、西北（图1）具有丰富的风能资源。内陆也有风资源 较丰富的地区，像江西都阳湖和湖北通山。萤5誇曰主图1我国风资源丰富的省区2, 中国风能开发利用现状在水能、太阳能、风能、地热能、海洋能和生物质能等众多可再生能源资源 中，风能因其易获取

7、、资源丰富、分布广泛和成本低等特征，在世界可再生能源 资源的利用中获得了巨大发展。中国对风能的利用早在公元5000年前就有纪录， 但现实的风力发电起步较晚，始于20世纪50年代后期。随后，国家出台了一系 列促进风电发展的激励政策和鼓励措施，实施了多项工程计划项目，如“乘风计 划”、“光明工程”等。经过近60年的发展，中国风能开发利用取得了巨大进 步，风电发电量、装机容量和风电场数量位居世界前列。2. 1风电装机容量和发电量规模不断扩大从2005年开始，中国的风电装机容量每年的增长数量均翻番。截至2011 年底，我国风电新增装机容量约为1800万kw,而在2006年新增装机容量仅为 134. 7

8、3万kW;到2011年，我国风电总装机容量达到了 62. 7GW，居全球领先地 位。连续6年的装机容量的大规模、快速增长，中国风电装机容量的增长率已占 全球总增量的40%。从图2可见，在过去的几年我国风电的装机容量在不断增加， 且每年的增长幅度也逐步扩大，在这段时期我国进入了风电快速发展阶段。但在 连续5年的翻番增长后，我国风电装机容量的增速有所减缓。从图2可见，风电 装机容量的年增长速度2006 -2009年超过100% , 2010 -2011年增长速度分别 递减为61. 65 % , 42. 91 %。因此，2011年成为中国风电发展的一个转折年， 我国风电从快速发展阶段进入到调整期。截

9、止到2012年6月，我国并网风电达 到5258万kw首次超越美国，达到世界第一。而在5年前，我国的并网风电仅 200万kW。从200 -5000万kw,我国风电只用了 5年就走过了欧美国家15年走 完的历程。与风电装机容量规模扩大相对应的是风电发电量的逐年增加。根据国 家能源局的统计数据，2009年中国风电发电量为276. 1亿kWh，占全部发电量 的0. 75 %，同比增长111.14%。据国家电网的数据，2010年国家电网公司消纳 风电电量474亿kwh,截止2011年底消纳的风电量达到了 706亿kWh,同比增 长48. 9%。随着风电发电量的不断增加，电网对风电量的消纳成为一个较突出

10、的问题。针对这一问题，我国也制定了一系列的鼓励和补贴政策，国家能源局于 2012年6月1日发布了关于加强风电并网和消纳工作有关要求的通知在相 关激励政策和措施的引导下，各省级电网区域加强了对风电的消纳利用，各省级 电网区域风电平均利用时数已达到了 1920h,其中尤以福建省最多为3096h。o o O4 2 0 0 01 1 1 co 6o O4 2 0ooooooooooo oooooooooo 000649-08642 1A 1111七电葩鄒卓義甘图2 %06 -釧年我国风电新增装机容量及年增长速度2中国风电技术取得了较大进步我国风力发电起步较晚，在2004年之前风能利用技术落后，风电设备

11、制造 业不完善。为了促进我国风电发展，降低设备成本，国家一直坚持推进风机设备 国产化，风电设备制造业也实现了从无到有、从小到大的跨越式发展。我国风电 设备国产化率从2004年的10%一跃上升为2011年的90%。在发展的过程中， 我国风机企业不仅打破了国外企业对兆瓦级风机的技术垄断，还坚持自主创新和 研发，形成了规模化的生产能力，主要零部件的制造和配套能力有所提高11。随 着我国风电设备制造业自主创新能力的提升，我国自主知识产权的风力机不断地 出口到海外，采用中国标准的风电项目开始在国外投产发电。2012年5月，由 水电顾问集团EPC总承包的埃塞俄比亚阿达玛风电项目首台机组成功并网发电。 这是

12、我国第一个技术、标准、管理和设备整体走出去的风电项目，它采用中国标 准进行设计、施工和验收，采用中国风机设备和中国监理，所以具有重要的战略 意义和现实意义。随着风电技术的日臻完善，我国风电装机在全国的覆盖面逐步扩大。我国首 先安装第一台风力机的省市分别为北京、湖北、山西、河南和湖南，其他各省市 也相继建立起了风电场。截止2011年8月底，我国共有486个并网运行的风电 场，分布在除西藏和广西以外的全国所有地区。此外，2011年9月22日，广西 壮族自治区第一座风力发电站一中电投金紫山风电场项目一期工程首批机组在 顺利完成一系列规定试验项目后，顺利并入广西电网投产发电。这意味着随着紫 金山风电场

13、项目各期工程的竣工，广西也即将拥有风电场。中国可再生能源课题 综合组和风能组就风能中、长期的发展目标分别进行了预测，另外，国内外一些 专家和机构也对我国风能发展目标进行过预测。经过综合分析，风能组提出的预 测结果见表1。表1中国风电累计装机容量发展目标亿KW年份低方案中方案髙方案20201. 51. S2 22030A 0A 64. 420504 25 87.醫2.3海上风电的发展海上风电是风电行业最前沿的领域，近年来我国在海上风电发展领域取得了较好的成绩。我国国内第一座海上风力发电站是由中国海洋石油公司于2007 年11月投资兴建的。众所周知，海洋环境复杂，发展海上风电风险较大，技术 要求高

14、。尽管如此，由于我国掌握了较为前沿的风电利用技术，截至2010年底 海上风电装机容量为13. 8万kw,位居全球第七位。2012年1月，专家审批通 过了河北唐山乐亭县菩提岛海上风电场示范项目300MW工程可行性报告，方案推 荐为100台单机容量3000kw的风力发电机组，使其成为我国规模最大的海上风 电项目，预计2015年前投入运营。这是我国风电技术不断趋于完善的又一里程 碑。3,制约中国风能发展的因素风能产业是一个新兴的有前景的高新技术产业。2020年我国风电总装机容 量要达到3000万千瓦的目标，为风能产业的发展提供了很大的空间，但是风能 产业又是一个有风险的产业，我国风电经历了几年的快速

15、发展，在2010年的低 谷期和2011年的转折年后，仍然取得了举世瞩目的成绩，控制着全球最大的风 电市场。但在快速发展的背后，中国的风电也表现出来许多矛盾和问题，如风电 的并网消纳问题、电力市场的约束、相关配套法规不完善、风机制造技术基础薄 弱等，这些制约因素都对我国风电的可持续发展造成了严重阻碍。3. 1风电快速发展与并网消纳难并存从2005年开始，我国风电的发展进入了高速轨道，风电新增装机容量及总 装机容量均在大幅度提升，但是并网发电增长较为缓慢，风电弃风限电现象一直 存在。相关数据显示，仅2011年全国弃风限电总量就超过了 100亿kWh。我国 风资源较为集中，1000万千瓦级风电基地多

16、集中于内蒙古、新疆、甘肃和冀北 等经济相对落后地区，产生的风电难以就地消纳，同时风电集中地区又远离我国 的用电负荷中心，跨区域输电能力的薄弱影响了风电的大规模利用，使许多风电 场建立后出现严重的弃风问题，产生的风电也未被充分利用。2011年我国风电 全年发电量在700亿kWh左右，尽管与2010年的501亿kWh相比增幅在40% 左右，但与2010年风电发电量同比81. 41%的增速相比，2011年风电发电量增 速出现了大幅下滑。导致这一现象的原因正是我国风电并网消纳和弃风问题突 出。此外，风电的弃风限电也给我国造成了巨大的经济损失，降低了风电行业的 盈利水平。据不完全统计，2011年中国风电“弃风”比例超过12%，相当于330 万t标煤的损失。风电企业因为限电“弃风”损失达50亿元以上，约占风电行 业盈利水平的50%。3. 2