風力發電是未來能源的發展方向
80年代初,在農牧地區,主要研發和典型示范應用小型充電用風力電機,供內蒙古、新疆等地牧民一家一戶使用。經過十多年的發展,小型1KW以下的風力發電機組技術已日益成熟,形成年產近萬臺的能力,現在每年銷售7000~8000臺,國內擁有量約15萬臺,但總容量僅2.8萬KW,在電網不能通達的偏遠地區,約70萬牧民用上了風力電,利用風能實現電氣化。
1991年開始,國家經貿委對風力發的示范工程作了專項安排,使風力發電建設和技術發展有了長足進步。從1991年到1995年,風電場的規模逐步擴大,這個時期繼續利用外國政府的軟貸款建設風電場。全國第一個裝機容量超過1萬KW的新疆達坂城風電場建成之后,又相繼建設內蒙古的商都、遼寧東崗和橫山、廣東南澳海峽、山東青島、浙江鶴頂山等風電場,截至1998年底全國共有10個風電場,安裝風力發電機組280多臺,裝機容量12萬KW左右,平均單機容量300KW。為了改善電力結構,國家電力公司又提出將風電作為產業來抓,并制定了有關風電并網運行的若干規定,將風電規劃正式納入國家電力發展的計劃之中,開始大規模開發風力發電。1999年、2000年和2001年電力發電發展更快,三的中,新增風電機組260臺,裝機容量14萬KW,平均單機容量為450KW。到2001年底全國累計風電裝機容量達到40萬KW左右,風電場發展到25個。
我國風電場設備大多是原裝進口的,80年代中期和90年代初期我們曾研制過30KW、55KW和220KW機組樣機,蘭州電機廠、上海電機廠、湘潭電機廠已經研發出300KW電機。西安航空發動機廠、南京高速齒輪箱廠、上海玻璃鋼廠分別研發出葉片和齒輪箱,分別在達坂城、南澳分電場試運行。新疆風能公司從德國jackbs公司購得許可生產權,研制10臺600KW級風力發電機組,國產化率由40%逐步提高到70%。由國家計委“乘風計劃”支持的合資企業,已生產出600KW級風力發電機組。中國火箭運載設計研究院北京萬電公司引進奧地利技術組裝了一臺600KW樣機。目前國內一些專業廠正在積極研制風電機部件,滿足建設風電場配套需要。
到2001年,世紀風能發電裝機總容量為2350萬KW,近五年來年增長平均為35%~50%。專家預測,世界風電將進入快速發展時期。德國2001年風電裝機容量為800萬KW,名列前位,占世界風電裝機容量的30%。美國裝機容量達400萬KW,名列第二。西班牙為330萬KW,名列第三。丹麥裝機容量265萬KW,名列第四。中國為40萬KW,名列第八位。世界上風能利用最好,發展最快,技術比較先進的國家分別是德國、美國、丹麥、荷蘭。目前風力發電機組橫軸式風力發電技術已成熟,直軸風力渦輪機是美國最近幾年內發展起來的,技術也日趨成熟。風力發電機一般是由風輪、葉片、傳動(高速齒輪機電機),能量轉換,控制保護系統和塔架,變壓器等組成。
歐洲目前的風力發電量已超過400億KWh,可滿足1000萬個家庭的用電,據歐洲風能協會測算,按目前的風力發電量所替代的傳統熱力發電量,全歐洲每年可少排放2400萬噸二氧化碳。一些發達國家規劃到2010年利用風力發電量將要占發電總量的5%~10%。據歐洲有關機構提供的信息,截至2001年歐洲風能計劃從4000萬KW修正到6000萬KW。90年代中期、末期,歐洲已有16個國家將風力發電列為重要的能源,由政府組織實施,并將風能列入21世紀的重要替代能源。在美國的中、西部地區,電力計劃中將有十分之一是利用風能實現的。在美國加州的南部和北部已分別建設六個大型風力發電場,擁有風力發是設備約1萬臺,裝機容量100萬KW,年發電量為25億KWh,其中阿爾塔蒙電場占該州風力發電量的50%。目前世界上已有800KW、1000KW大型風力發電機組開始進入商業性運行,到2000年底,全球范圍的風力發電裝機容量約1000萬KW,年發電量200億KWh。
在厄勒海峽深藍色的海水中聳立著一系列雪白的風車,它是丹麥致力于使用清潔能源和保護地球環境的證明,在建立近海風力發電場方面,丹麥人堪稱先驅。德國也計劃將在2002~2003年建成兩座沿海風力發電場。美國俄勒岡和華盛頓州交界處,將建設決容量30萬KW的世界第一個風電場。
我國應出臺政府鼓勵發展風電場。首先,在已經選擇確定風力發電場的地區,應加大投入力度,以陣列機群發電,成為邊遠地區的獨立電源。1994年,電力工業部印發了《風力發電場并網運行規定》,文中明確電網必須全部收購風電場所發電量,負電上網電價按發電成本加還本付息,合理利潤的原則確定。1999年1月,國家計委、科技部聯合下發了《關于進一步支持可再生能源發展有關問題的通知》,《通知》進一步明確了對于利用再生能源的并網發電項目,在電網容量允許的情況下,電網管理部門,必須允許就近上網,并收購其全部上網電量,《通知》還規定對于銀行安排的基本建設貸款項目給予2%的財政貼息。1999年12月國家經貿委印發了《關于進一步促進風力發電發展的若干意見》的通知,文中明確國家將根據電力工業發展狀況,確定今后電源建設中風力發電的比例,應當把風力發電納入當地電力發展總體規劃之中,要求電力主管部門和電網管理部門支持風力發電跨省(網)銷售。
其次,應該根據國情,采取與國外廠商合資、合作和積極進行自主發展等多種方式。目前風力發電場的風力發電機組絕大部分是利用外國政府貸款,除了塔架外,訂 設備大多數是進口的。從長遠觀點考慮,風力發電場設備向600KW、800KW、1000KW較在容量的風力發電技術發展,必須立足國內制造,這樣有利于進一步推動風力發電場的推廣應用,也有利于設備本身的維修和保養,更有利于設備的備品配件提供。
根據我國國情,凡是需要建立風力發電場的地區,都要針對風源、風強、風頻、風速的實際情況,進行風場測定,作出風力發電場布局,選擇合適的風力發電機型。建立風電場,必須形成幾萬KW的規模,這樣有利于管理和并網正常運行。
風力發電在我國是一項新興產業,盡管當前與常規火電能源發電相比產業規模小,一次性投資大,但風力發電對改善環境,優化資源配置,優化電力結構卻有著不可估量的作有。在有風源的地區,風力發電是未來能源的發展方向,在目前受自然條件和市場風險的雙重制約情況下,應該倡導政府行為,即政府投入是主要的,在發電的成本方面,高出火電價格部分,政府有關主管部門應出臺相應政策,給予補貼,鼓勵電網部門并網發電,規范上網電價行為。而且,設備不能長期依賴進口,必須擴大內需走國產化的道路,盡快掌握核心技術,形成產業規模,既可以滿足國內有風源地區需求,又可出口到有風源的國家、地區。要實現風力發電機組國產化,必須實現產品的系列化、通用化、標準化。在全國爭取建立~6家風電機組制造廠,10多家零部件制造廠,從政府角度扶持1~2家風力發電工程技術中心,分南方、北方地區建立兩個質量認證中心,規范技術監測要求。