3.3 開發(fā)風能能源:利用風能發(fā)電 風能是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式,它是由太陽幅射造成地球表面受熱不均,引起大氣氣壓分布不均而空氣流動形成的動能。它可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量,也可轉(zhuǎn)化為電能。到達地球的太陽能中雖然只有約2 %轉(zhuǎn)化為風能,但其總量仍是十分可觀,全球可利用的風能比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。
利用風能發(fā)電是最主要的風能利用形式。它是一種干凈、可再生能源,不會造成環(huán)境污染。據(jù)估計,世界風能資源蘊量極其巨大,高達53萬億千瓦時,而到2020年,全球電力需求每年25萬億千瓦時,那時全球可再生風能資源還是整個世界預期電力需求的兩倍。
隨著風電技術(shù)的進步,風力發(fā)電技術(shù)己日趨成熟,風力發(fā)電機容量逐步增大,單機容量已達幾百千瓦,并有兆瓦級風力發(fā)電機問世,近十幾年來,風力發(fā)電機產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高,可用率達95%以上。作為一種新的、安全可靠的干凈能源受到國際上風能資源豐富國家的關(guān)注和大規(guī)模開發(fā)。風電的經(jīng)濟性日益提高,發(fā)電成本已接近煤電,低于油電與核電。若計及煤電的環(huán)境負擔,風電已優(yōu)于煤電。目前世界上風電總裝電容量已達到700萬千瓦。
據(jù)預測,今后風力發(fā)電年增長將均在30 %以上,到2020年風力年發(fā)電量將達到世界電能總需求量的12 %。
3.3.1 風能發(fā)電國際概況
(1)實例一
丹麥地處歐洲北部,位于波羅的海和北海之間,人口只有500萬,面積4萬3千平方公里,是北歐最小的國家。
2005年的丹麥的風能發(fā)電量已占全國電力總量的22%,在其西北部地區(qū),這個比例甚至已達到100%,全國風電裝機容量巳超過61萬千瓦。丹麥的風電比例將長期成為世界第一。
最近,丹麥又把三葉渦輪建到海上。2002、2003年分別在北海近海興建了兩座海上風電場,并計劃在2008年完成5座近海風電場,總裝機容量達到75萬千瓦。預計到2030年,丹麥全國40%的電力都將來自風能。
(2)實例二
美國的風能發(fā)電裝機容量世界最多,已達到187萬千瓦,風電已形成較大規(guī)模。目前風電單機容量一般為幾百千瓦,這和火電、水電的大容量機組不同,風電是以幾十臺、幾百臺、甚至幾千臺同時運轉(zhuǎn),組成“風場”來實現(xiàn)風能大規(guī)模轉(zhuǎn)換為電能的。美國加州的風場一共安裝了2400臺風力發(fā)電機,滿山遍野都是。風力發(fā)電場(即風場)建設(shè)相對煤電、水電工期短,從土建、安裝到投產(chǎn)只需半年到一年,而且投資規(guī)模靈活,擴大容量方便。
一般商用大型風力發(fā)電機組由風輪(將風能轉(zhuǎn)化為機械能)、增速傳動系統(tǒng)(把低速的風輪轉(zhuǎn)動增速)、發(fā)電機(把機械能轉(zhuǎn)化為電能)、偏航控制系統(tǒng)(使風輪始終迎風的控制裝置)組成,安裝在塔架上,發(fā)電并網(wǎng)。世界上有一半的風力發(fā)電機組來自丹麥。
由于風力資源具有蘊量巨大,可以再生,分布廣泛,沒有污染等優(yōu)勢得到各國重視,發(fā)展迅速。雖然風能資源有密度低、不穩(wěn)定、地區(qū)差異大等缺點,但是仍然阻擋不住它快速發(fā)展的強勁勢頭,目前風能發(fā)電的技術(shù)已趨成熟,風能發(fā)電不穩(wěn)定問題也已經(jīng)有許多解決方案,例如采用油機和風機配套使用,效果很好。美國、德國和丹麥的成功經(jīng)驗說明大規(guī)模開發(fā)風力發(fā)電前景廣闊。
3.3.2 風能發(fā)電國內(nèi)概況
我國風能資源十分豐富,遠遠超過可利用水能資源。我國擁有漫長的海岸線,近海風能有廣闊的發(fā)展前景,尤其在制造業(yè)發(fā)達而能源供應(yīng)緊張的東部沿海地區(qū),風能發(fā)電更大有作為。我國北方,特別是新疆山口地區(qū),風能十分充足,是可利用的重要資源。但由于我國風能發(fā)電起步晚,裝機容量少,尚未形成勢頭。
近年來,我國水電業(yè)巨頭,長江三峽工程開發(fā)公司將突入風電開發(fā)領(lǐng)域。經(jīng)國家發(fā)改委授權(quán),三峽總公司將在江蘇鹽城開發(fā)一個20萬千瓦的風電項目。現(xiàn)已組建長江新能源開發(fā)公司,專門進行以風電為主的新型能源項目的前期工作。三峽總公司還同浙江省簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議,將在華東地區(qū)選擇陸上和海上風力資源較豐地區(qū)測風,準備取得我國首批的海上風電示范項目的開發(fā)權(quán),并緊鑼密鼓地進行海上風電科技攻關(guān)。這些標志著我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展,已從前期工作到風電場建設(shè)和風電機組制造全面起步。