浅谈风力发电发展现状及趋势(23页).doc

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1、-浅谈风力发电发展现状及趋势-第 16 页浅谈风力发电发展现状及趋势 姓名： 学号： 专业：摘 要风能作为一种可再生能源的重要类别，具有蕴藏量巨大、可再生、分布广、无污染等特点，风力发电已经成为世界可再生能源发展的重要方向。109MW，其中可利用的风能为2107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。自2004年以来，全球风力发电能力翻了一番，2006年至2007年间，全球风能发电装机容量扩大27%。预计未来20-25年内，世界风能市场每年将递增25%。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。本论文介绍了风力发

2、电的原理，世界风力发电现状及发展趋势，世界各国风力发电应用前景等内容。关键字：清洁能源 风力发电 AbstractWind energy as an important category of renewable energy，with characteristics such as large, renewable, widely distributed,pollution-free,etc.Wind power has become the worlds renewable energy development important direction.Wind power is about

3、 2.74 x 109 MW around the world.One of the available wind power for 2 x 107 MW,which is 10 times bigger than the amount of water on earth is the development and utilization. With the development of global economy, the wind power market has developed rapidly.Since 2004, the global wind power capacity

4、 has doubled.Between 2006 and 2007, the global wind power capacity expansion of 27%. In the next 20 to 25 years, the world wind energy market will increase by 25% every year.With the development of technological progress and environmental protection, wind power generation in the business will be com

5、pletely can be competitive with coal-fired power generation This paper introduces the principle of wind power, the world situation and development trend of wind power, the world wind power application, etc Key words:clean energy,wind power generation目 录摘要1第一章 绪论11.1 发展风能背景11.2 风力发电意义1121.3 风能在世界各国的应

6、用2第2章 风力发电技术概述32.1 风形成的原因32.2 近地面风特性32.2.1 平均风向32.2.2 平均风速4452.4.1 恒速风力发电机52.4.2 有限变速风力发电机62.4.3 变速风力发电机71）有刷双馈异步发电机72）电励磁同步发电机83）永磁同步发电机8第3章 世界风力发电现状11123.2 美国美洲风电发展现状133.3 亚洲风电发展现状143.4 拉丁美洲风电发展现状1516161618第四章 风电发展趋势及前景20204.2 我国风力发电前景展望21参考文献24第一章 绪论1.1 发展风能背景在20世纪100年间，全世界人口从16.5亿增长了3.7倍，目前全球人口已

7、超60亿，但消费的能源以惊人的速度增长到原来的9倍。同时，由于消耗的大部分能源来自矿物燃料，必然导致二氧化碳等气体排放量增加，使温室效应不断加重。 世界能源的形势不容乐观。煤炭资源也日益匮乏，摆在世界眼前的不仅是资源短缺的问题，环境污染日益严重也是一个不容忽视的难题。电能作为一种可再生的二次能源受到了普遍的青睐，但是电能的产生对一次能源的消耗量相当巨大，因此寻找一种清洁的一次能源来发电就逐渐受到了普遍的关注。风能发电也就应运而生。地球表面大量空气流动即会产生风能。风能作为一种无污染的可再生能源，它最大的优点就是可以减少二氧化碳的排放量，有效地减缓全球变暖的趋势。在能源危机日渐严重的21世纪，风

8、能无疑是给全人类带来了福音。1.2 风力发电意义风力发电是绿色能源，有传统化石能源无法比拟的优点。不过，风力发电也会造成一些负面影响。1） 风能是可再生能源形式，利用风力发电有利于实现可持续发展。2） 有利于环境保护。在目前的规模化发电方式，如火电、核电和水电中，风力发电和水电类似，是最清洁、污染最少和对环境影响最小的、可再生的能源形式。3） 随着风电技术的日趋成熟，风电的成本越来越低，可以和其它能源形式相竞争。目前看来，风力发电的规模效应比较明显，在风力发电机组单机容量100KW、200KW时，它在成本方面的优越性不突出，单机容量达450KW以上时就显示出来。国外风电电价已接近甚至低于常规电

9、源。在我国，如果能够完成风电设备的国产化，降低投资，则我国风电电价有望更低。1） 简洁的不可再生能源利用和污染物排放。风电本身是清洁能源，但风力发电机组的生产过程、风电场的建造和安装过程也会消耗常规能源，所消耗的常规能源所造成的污染物排放是风电的间接污染物排放。2） 风电可能对鸟类造成伤害。国外曾有将风电场建于鸟类迁徙途中，致使鸟类飞经该风电场时很多被风轮机叶片击伤、击死的教训。3） 噪声问题，包括风轮机的机械噪声和空气动力学噪声。4） 对无线电通信的干扰。5） 安全问题，如发生过叶片折断伤人或维修过程中伤人的事件。1.3 风能在世界各国的应用人类利用风能的历史可以追溯到公元前，但数千年来，风

10、能技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。1 丹麦是欧洲较为富有的国家之一，虽然人口数量较少，但它是最早应用风力发电的国家。丹麦被称为“风车大国”的原因有二。一方面就是其自身大范围地使用风力发电，另一方面就是因为其拥有世界顶尖级的发电风轮制造技术。据有关资料统计，2005年全球风力风电总装机容量达到5926.4万千瓦，比2004年增长25%，其中，德国风能利用据全球之首，总装机容量达到1842.8万千瓦，占全球装机总量的三分之一，其次是：西班牙、美国、丹麦、印度。2由此我们可

11、以看出，世界各国尤其是发达国家，对风电发展高度重视，把开发风电作为调整能源结构、保护环境、合理利用资源、实现可持续发展的重要措施。在资源匮乏的21世纪，风能是一种极具吸引力和发展潜力的清洁能源。第2章 风力发电技术概述2.1 风形成的原因风是空气相对与地球表面的运动， 主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。高纬度与低纬度之间的温度差异，形成了南北之间的气压梯度，使空气做水平运动，风应沿水平气压梯度方向吹， 即垂直与等压线从高压向低压吹。另外，地球在不停的自转，使空气水平运动发生偏向的力，称为地转偏向力，这种力使北半球气流向右偏转， 南半球向左偏转，所以地球大气运动除受气压梯度

12、力外，还要受地转偏向力（科里奥利力）的影响。具体到某一特定地区， 自然风的形成还要受气象条件如季节、洋流，地表特征如海拔、地形和地面粗糙度等多种因素的影响。2.2 近地面风特性 风电场内的风特性指的是近地面大气边界层最底层100m 以下气流的流动情况。用风速的大小、方向和湍流强度等反映风特性的特征量描述。一般可分为平均风特性和脉动风特性来进行研究。 平均风特性平均风特性包括：平均风速、平均风向、风速廓线和风频曲线等。一般来说，这类数据由常年的气象数据记录得出。2.2.1 平均风向 风向指风的方向， 一般用16个方位来表示。根据气象台站提供的记录数据，按月，季节、年来统计风向变化的平均值，来判断

13、某一地区的风向变化情况， 下面以我国某一沿海城市的测风数据为例绘制出风向玫瑰图加以说明。其中，各方位辐射线的长度代表风向频度， 即不同方位上记录的次数占全月总记录次数的百分比。从图中不难看出：此地秋冬季节盛行东北风，而春节有两个主风向：东北和东南。夏季风向变化较大主要是西南和东南方向范围内变化。2.2.2 平均风速风速是指单位时间内空气在水平方向上移动的距离， 平均风速是指在某时距内，空间某点上各瞬时风速的平均值。其值的大小与时距的选取有很大的关系。由范德豪芬的实验可知，周期在10min 到1h 范围内功率频谱曲线比较平坦， 平均风速时距取在此范围内可忽略湍流引起的天气变化， 我国规范规定的时

14、距为10min。平均风速随时间和空间变化，但具有一定的统计规律，如日、月、季节变化规律。平均风速的日变化规律最为显著。除去天气变化因素的影响， 秋季最大风速出现在上午10 点到12 点之间， 冬季最大风速大多数出现在午后。两者最小风速出现在下午18 点到20 点之间。产生这种变化的原因是由于太阳辐射的日变化而导致的地面热力不均造成的。不同地区，不同季节因太阳辐射条件不同会有所不同。风力发电原理概述风力发电机原理是将风能转换为机械能的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴

15、油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一个部分都很重要，各部分的功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为动能；尾翼使叶片始终对着风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的

16、转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是1325V变化的交流电，须经过充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电量变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V，才能保证稳定使用。 风能具有一定的动能，通过风轮将风能转化为机械能，拖动发电机发电。风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转，再通过增速器将旋转的速度提高促使发电机发电的。依据目前的风车技术，大约3m/s的微风速度便可以开始发电。风力发电的原理是最简单的风力发电机可由叶片和发电机两部分构成如图1-1所示。空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能，从而推动片叶旋

17、转如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连就会带动发电机发出电来。风力发电机组类型根据风力发电机的运行特征，风力发电机可分为恒速风力发电机、有限变速风力发电机和变速风力发电机。 恒速风力发电机恒速风力发电机系统如图1所示，采用了笼型异步发电机，发电机通过变压器直接接入电网。因为笼型异步发电机只能工作在额定转速之上很窄的范围内，所以通常称之为恒速风力发电机。并网运行时，异步发电机需要从电网吸收滞后的无功功率以产生旋转磁场，这恶化了电网的功率因数，易使电网无功容量不足，影响电压的稳定性。为此，一般在发电机组和电网之间配备适当容量的并联补偿电容器组以补偿无功。由于笼型异步发电机系统结构简单、成本低且可靠性

18、高，比较适合风力发电这种特殊场合，在风力发电发展的初期，笼型异步发电机得到了广泛的应用，有效地促进了风电产业的兴起。图1 笼型恒速发电机系统随着风力发电应用的深入，恒速笼型异步发电机具有的一些固有缺点逐步显现出来，主要是笼型异步发电机转速只能在额定转速之上l一5内运行，输人的风功率不能过大或过小，若发电机超过转速上限，将进入不稳定运行区。因此，在多数场合需将2台分别为高速和低速的笼型异步发电机组合用，以充分利用中低风速的风能资源。另外，风速的波动使风力机的气动转矩随之波动，因为发电机转速不变，风力机和发电机之间的轴承、齿轮箱将会承受巨大的机械摩擦和疲劳应力。而且，由于风力机的速度不能调节，不能

19、从空气中捕获最大风能，效率较低。齿轮箱的存在增加了风力机的重量和系统的维护性，影响了系统效率，增加了噪声。 有限变速风力发电机有限变速风力发电机系统如图2所示，发电机采用绕线式异步发电机。绕线式异步发电机转子外接可变电阻，其工作原理是通过电力电子装置调整转子回路的电阻，从而调节发电机的转差率，使发电机的转差率可增大至10，实现有限变速运行，提高输出功率。同时，采用变桨距调节及转子电流控制，以提高动态性能，维持输出功率稳定，减小阵风对电网的扰动。然而，由于外接电阻消耗了大量能量，电机效率降低了。有些文献也把这种发电系统称为高转差率异步发电机系统。图2 绕线式有限变速发电机系统 变速风力发电机 1

20、）有刷双馈异步发电机由双馈异步发电机构成的变速恒频控制方案是在转子电路实现的，如图3所示。流过转子回路的功率是双馈发电机的转速运行范围所决定的转差功率，该转差功率仅为定子额定功率的一小部分。一般来说，转差率为同步速附近30左右，因此，与转子绕组相连的励磁变换器的容量也仅为发电机容量的30左右，这大大降低了变换器的体积和重量。采用双馈发电方式，突破了机电系统必须严格同步运行的传统观念，使原动机转速不受发电机输出频率限制，而发电机输出电压和电流的频率、幅值和相位也不受转子速度和瞬时位置的影响，变机电系统之问的刚性连接为柔性连接。图3 馈式变速恒频风力发电机系统相对于绕线式发电机，双馈发电机的转子能

21、量没有被消耗掉，而是可以通过变换器在发电机转子与电网之间双向流通。变换器可以提供无功补偿，平滑并网电流正是DFIG具有上述优点，目前大多数大可变速风力发电系统都采用这种方式，例如Vestas，Gamesa，GE，Nordex等公司都有此类产品。但其控制系统也相对复杂，尤其是双向变换器的DFIG励磁控制技术和双向并网发电控制技术，对于DFIG系统而言，是至关重要的难点之一。双馈发电机系统具有的缺点：存在多级齿轮箱及滑环、电刷，不可避免地带来摩擦损耗，增大了维护量及噪声等；在电网故障瞬间，骤然变大的定子和转子电流要求变换器增加保护措施，增大了软硬件投入，而且大的故障电流增加了风力机的扭转负荷。2）

22、电励磁同步发电机电励磁同步发电机变速恒频直驱风力发电系统如图4所示，电压源型逆变器的直流侧提供电机转子绕组的励磁电流，发电机发出的是电压和频率都在变化的交流电，经整流逆变后变成恒压恒频的电能输入电网。通过调节逆变装置的控制信号可以改变系统输出的有功功率和无功功率，实时满足电网的功率需要。在变速恒频直驱风力发电机组中，整流逆变装置的容量需要与发电机容量相等。图4 电励磁同步发电机直驱风力发电系统采取直驱方式，发电机运行在低速状态，其电磁转矩相对较大，同时发电机极对数较多，意味着发电机的体积也较大。但由于省去了齿轮箱，系统的效率和可靠性都得到了提高。变换器为全功率变换器，在整个调速范围能使并网电流

23、平滑，具有噪声低、电网电压闪变小及功率因数高等优点。该系统主要缺点是系统成本较高，功率变换器损耗较大。3）永磁同步发电机永磁同步发电机变速恒频直驱风力发电系统结构如图5所示，它采用的电机是永磁发电机，无需外加励磁装置，减少了励磁损耗；同时它无需电刷与滑环，因此具有效率高、寿命长、免维护等优点。在定子侧采用全功率变换器，实现变速恒频控制。系统省去了齿轮箱，这样可大大减小系统运行噪声，提高效率和可靠性，降低维护成本。所以，尽管直接驱动会使永磁发电机的转速很低，导致发电机体积很大，成本较高，但其运行维护成本却得到了降低。采用直接驱动永磁发电机具有传动系统简单、效率高以及控制鲁棒性好等优点，因此具有越

24、来越大的吸引力。目前已有多家公司可以提供商业化的多极永磁风力发电机系统，如Enercon，WinWind等公司。该系统的主要缺点是永磁材料价格较高，且在高温下易被去磁，功率变换器容量与发电机容量相同，变换器成本较高。图5 磁同步发电机直驱风力发电系统随着风机单机容量的增大，齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是没有齿轮箱而将主轴与低速多极同步发电机直接相接的直驱式布局应运而生。但是，低速多极发电机重量和体积均大幅增加。为此，采用折中理念的半直驱布局在大型风力发电系统中得到了应用，如图6所示。图6 级齿轮箱驱动永磁同步发电系统 与直驱永磁同步发电系统不同是，半直驱永磁同步风力发电系统在风力机

25、和PMSG之间增加了单级齿轮箱，综合了DFIG和直驱PMSG系统的优点。与DGIG系统相比，减小了机械损耗；与直驱PMSG系统相比，提高了发电机转速，减小了电机体积。采用全功率变换器，平滑了并网电流，电网故障穿越能力得到提高。第3章 世界风力发电现状随着世界各国对环境问题认识的不断深入，可再生能源综合利用的技术也在不断发展。在各国政府制订的相应政策支持和推动下，风力发电产业也在高速发展。截至2011年底，世界风电装机量达到237669MW，新增装机量43279MW，增长率22.3%，增速与2010年持平，低于2009年32%的增速。由表一，可以看出中国风电装机量62364MW，远远超过世界其他

26、各国装机量，而德国依然是欧洲装机量最多的国家。从图表二中，很明显的看出，从2001年到2004年，风电装机增速是在下降的，2004年到2009年风电有处于一个快速发展期，直到近两年风电装机的增速又降为22%左右，可见风电的发展正处在一个由快速扩张到技术提升的阶段。图表 1 世界风电装机总量图图表 2 世界风电每年装机量增速欧洲风电发展现状欧洲是世界上主要的风电市场和设备供应商。根据欧洲风能协会的数据，截至2009 年年底，欧盟27 国风电总装机容量达到7477万千瓦，占世界风电总装机容量的47.4%，其中海上风电累计装机容量206.1 万千瓦，陆上风电装机容量7270.6 万千瓦。当年新增风电

27、装机容量1016 万千瓦，同比增长23%，风电连续两年成为新增装机容量最大的发电类型。服务端装机容量约占其全部发电装机容量的9.1%，发电量约占其全部风电量的3.5%。世界风电装机排名前十位的国家中，欧洲占了7 个；在全球风电制造业种，欧洲企业占据主导地位,近几年来，在全球已安装的风机中，欧洲企业生产的产品份额均在一半以上。德国 在1990年之前，德国还没用形成风电产业。1992年，德国埃纳康公司首次推出500kW风电机，使风电成本降低到5美分/（kWh）。之后，德国十分重视风电的发展，政府对风电进行价格补贴，使风力发电机生产方面资助样机开发。1994年，德国风电装机容量净增318kW，199

28、5年新增492kW，1996年新增470kW。2000年，德国制定和颁布了可再生能源促进法，规定电网公司必须无条件接受风能、太阳能等各种可再生能源发电设备所生产的电力，各种可再生能源发电的上网电价由政府部门根据生产设备的技术条件和实际生产成本进行规定，规定的电价保证风力发电的投资者可以获得一定的利润，每34年进行一次价格调整。这些规定激发了投资者对风力发电的投资热情，投资一座风电场一般78年就可以收回成本，投资风电的利润可观而风险极低。2000年，德国风电装机容量新增2660MW，2006年新增2194MW，是目前世界上风电装机容量最多和风力发电技术最新进的国家。丹麦 丹麦是世界上风电技术最发

29、达的国家之一，在风电机组制造、风能资源评价和风电场接入电网等领域的技术均居世界领先地位。尽管目前风电市场竞争日趋激烈，但丹麦的风力发电机组一直占有全球50%以上的市场份额。丹麦也是目前世界上风电装机比例最高的国家，到2005年底，丹麦的发电总装机容量为13600MW，其中风电装机容量为3128MW，占总发电装机容量的23%。3.2 美国美洲风电发展现状美国的风能资源丰富，据估算，如果全部开发，美国三个州（北达科他州、堪萨斯州和德克萨斯州）的风电就可以满足全美的电力需求。2000 年末，美国风机总装机容量达到2645MW， 到2009 年， 美国风电装机容量就达到35155MW ，位居世界第一，

30、当年新增容量为9994MW，占美国2009年新增发电装机的39%。2009 年，风力发电满足美国约1.8%的用电需求。与欧洲普遍采用的政府补贴和强制上网政策不同，美国对于可再生资源发电实施的优惠政策包括多种形式，主要是税收减免，同时拨专款支持风力发电机的 科研和制造单位进行产品研发。在美国，风能发电已经很有竞争力，其成本相当于甚至低于传统电力（煤电、核电、天然气发电等等）的平均价格。美国加利福尼亚州的风电发展较早。在20世纪80年代，美国加利福尼亚州就对风力发电实行了扶持政策，制定一系列政策法规保证风力发电的发展，曾一度建有世界上最大的风电场。但90年代之后的发展相对较慢，到2003年底，加利

31、福尼亚州的风电装机容量为1812MW，年发电量3573GWh。到2004年，加利福尼亚州的风力发电量为4258GWh，占全州当年电力生产的1.5%。目前，美国最大的风电场是位于德克萨斯州的马谷风能中心（Horse Hollow Wind Energy Center），该风能中心建有421个风力发电机组，装机容量达到735MW，于2006年9月全部建成。根据美国能源部发布的报告，到2030 年，风电将占美国电力消费总量的20%，风电累计装机容量将达到3 亿千瓦。近十年来，美国在大型风轮机的生产方面投资平均增长率达到了22%。3.3 亚洲风电发展现状亚洲风力发电的发展目前明显落后于北美洲和西欧。但

32、国际能源专家认为亚洲风力发电设备市场大有可为。亚洲的印度、中国、巴基斯坦、泰国、印尼、韩国和菲律宾等国家，近几年在风能开发应用方面的投资也有较大增长。根据全球风能理事会发布年度风电行业预测，未来几年世界风电行业平均增长率将继续保持在20%以上，发展势头强劲。而分区域来看，虽然截至2013 年年底，欧洲仍将继续拥有最大的风力发电能力，但到2014 年底，亚洲将以1.488 亿千瓦的风电装机容量超越欧洲的1.365 亿千瓦，成为世界第一大风电市场。印度 近几年来，印度风电装机始终排在世界的前几名，在亚洲的装机容量名列第一。印度风电快速增长的动力来自于国家的可再生能源激励政策。印度政府一直积极支持风

33、电的发展。从20世纪80年代起，印度就启动了风电项目。1995年，印度制定了为风电项目清除障碍的国家方针，强制要求所有地方电力部门及所属单位都必须确保已规划风电项目接入电网，同时对风电采取税收激励和贷款优惠政策，使风电的发展在20世纪90年代中期出现第一个高峰期。目前，印度风电的发展已进入第二个高峰期，2006年，印度的风电装机容量新增1840MW，达到6270MW。目前印度政府的风电激励政策包括：在风电场建设方面，允许风电项目在装机第一年对风电设备按100%折旧；风力发电销售的前五年免税；对某些州的风电予以政府补贴；强制要求风电入网。在风力发电机生产领域，采用各种关税办法鼓励进口风机零部件，

34、对风力发电机制造所需的专用轴承、齿轮箱、零部件、传感器和生产风轮机叶片所需部件及原材料免征关税，对用于风力发电机制造的液压刹车部件、万向联轴器、刹车钳、风机控制器和风轮叶片减征关税，对风力发电机制造所需的部件免征消费税。在风电的研究方面，印度成立了国家风能技术中心，其主要目标是建立和加强实验研究工作，提高风电领域研发能力，进行风力资源评估、风电项目选址及提供风电信息。同时，印度还建立了两百多个风力监测站，为风能资源的开发利用提供基础数据支持。日本 日本有2个区域适合风能开发。一个是具有适合风力发电的地貌，且人口稠密的乡村；一个是发展沿海地区的离岸风力发电。近几年，由于日本政府通过要求电力公司增

35、加可再生能源的供电比例，对可再生能源电力公司增加可再生能源的供电比例，对可再生能源电力在价格和资金补助上予以一定的优惠等一系列措施，日本的风力发电产业发展良好。为了有助于实施清洁能源计划，要求日本电力公司购买可再生能源电力的预期使用期限长达17年，这样就增强了清洁能源投资者的信心。这一措施的结果使得日本的风力发电能力从2002年的486MW增加到2004年的700MW。为了促进日本可再生能源的发展，2003年日本政府还提出了相关的可再生能源标准法规，争取到2010年日本可再生能源的发电量达到总电力供应的1.35%。3.4 拉丁美洲风电发展现状拉丁美洲也是世界上近几年风能开发利用进展较快的地区，

36、其令人鼓舞的风电发展，主要得益于巴西和墨西哥的贡献。有关研究机构预计拉美对风能市场的总投资将从2009 年的不到10 亿美元增加到2015 年的22 亿美元，巴西和墨西哥的风能装机容量的增长将在拉美地区居于前列，到2025 年这一地区风能装机容量将增加到4600 万千瓦。墨西哥 由于独特的地理优势，墨西哥下加州能源资源丰富。 我国风能资源丰富，初步探明的风能资源在陆地上约为2.53亿kW，平均风能密度为100W/m2，近海沿海估计有7.5亿kW，总计约为10亿kW，如果扩展到5060m以上高度，则风能资源将至少在扩展一倍。我国的陆地风能资源主要分布在两条风带上，一条是三北北部风带，另一条是东部

37、沿海风带。三北（西北、华北和东北）地区可开发利用的风能资源有2亿kW，占全国陆地可开发利用风能的79%，其中青海、甘肃、新疆和内蒙古可开发的风能资源储量分别为1143万kW、2421万kW、3433万kW和6178万kW，是我国风能储量最丰富的地区。例如新疆有百里风区和几个大风口，每年大风日在300-330天之前，风力平均6级以上，是十分优质的风电资源；再如，内蒙古是开发风能最早的地区，到1995年底，约有15万台小型风力发电机组，年发电12GWh，可供60万牧民用电，约占全区牧民的1/4。 我国的风电事业起步较晚，在20世纪末，风力发电机组的制造还主要在于简单的小型家用风力发电机组。进入21

38、世纪以来，我国的风电装机容量开始快速增长，2009年当年的装机容量已超过欧洲各国，名列世界第二。2011年装机总量到达惊人的62364MW。在表三中可以看出，中国风电正经历一个跨越式发展，这对世界风电的发展起到了至关重要的作用。然而，表五中，我们能够清楚的看出自2007年以后，虽然新增装机量很大，但增速却明显下降，而其他国家，比如美国、德国，这些年维持着一个稳定的增速。由此，我们应该意识到，我国风电，尤其是陆上风电，正在进入一个转型期，从发展期进入成熟期，从量的追求进入到对质的提升。图表 3 中国每年风电装机量示意图图表 4 中国每年风电新增装机量图表 5 每年装机量增速示意图2006年，我国

39、实行了可再生能源法，以法律的形式鼓励可再生能源的利用，对风电产业实行了各种优惠和鼓励发展政策，包括支持风电发展的投资、信贷，对风电实行税收优惠。在风电入网方面，电网公司被强制接收计划项目的风力发电接入电网。在电价方面，对所有可再生能源实行公平分摊原则，即可再生能源发电价格高出当地平均上网电价的部分，要在全国范围内的销售电价中进行分摊。经过连续多年的快速发展，目前我国风电产业不仅在规模上处于世界领先地位，在技术实力上也具备了赶超世界先进水平的基础。未来，如果能继续依托国内稳定的市场拉动，我国风电将引领全球行业发展。而近两年，中国风电产业发展中的矛盾开始凸显，并网瓶颈难解、弃风限电不断扩大、装机规

40、模减小、企业利润下降。一时间，行业能否持续发展以及如何发展被不停拷问。任何一个行业在发展初期，都将遵循波动上升的轨迹。风电作为崭新的事业，在前进中遇到诸如观念、体制、技术等方面的问题，都是正常现象。上述“难题”并非无解。我们有理由相信，在政府和企业的共同努力下，我国风电正在进入一个平稳增长期。风能，依然是我们的希望之源。风电消纳难的问题据不完全统计，2011年全国弃风超过100亿千瓦时，东北和西北的部分省区弃风都超过20%。风电的消纳问题已经成为我国风电发展的最大障碍。然而，从国内外的实际情况看，10%，15%，20%等人们反复“预言”的电网消纳风电的上限已经被现实证明都可以突破。丹麦风电已经

41、连续几年在全年电量中占比超过20%。在与中国风电开发模式类似的西班牙，2011年全年风电占比也达到16%。我国也有非常好的例子：截至3月底，蒙西电网风电总装机为890万千瓦，占全网总装机的21.32%，已经成为第二大主力电源。从今年3月29日开始，连续16天日平均上网电量超过蒙西电网总供电量的25%，短时间超过30%，且电网运行稳定。国外很多研究也表明：电网能够接纳大比例的风电，制度和市场机制才是关键。我们面临的接纳难题，也同样要通过建立健全市场化的电力体制，并通过利益调整，鼓励和引导电力系统所有参与者发展可再生能源的积极性，充分挖掘潜力，才能得到根本性解决。风电产业的可持续发展问题行业的健康

42、可持续发展需要一定的市场规模作支撑。在国家政策层面，对新能源和可再生能源的支持力度有增无减。在实施中，政府所审批的项目数量，每年新增约1500万千瓦，足可以支撑行业发展。项目数量并未减少，但项目因种种原因而延缓开工导致这一问题的主要原因，是电网检测要求对风电场并网和新项目开工的影响。由于国内低电压穿越检测资源紧缺、检测周期长，风电并网检测工作进展缓慢，导致大设备制造企业和完成相关改造的风电场需要排队等待检测的情况。如果这种情况持续下去，必将影响行业正常发展。坚持实事求是、多方参与原则，制定科学合理和适度的标准，增强相关能力建设，是解决这一问题的根本途径。过度竞争问题原则上讲，一个市场化的产业，

43、过度竞争可以加速淘汰缺乏竞争力的企业，使技术先进、质量过硬、服务优质的企业脱颖而出，从而进一步提高产业集中度，最终促进行业的良性发展。但是，我们所谓的“过度竞争”好像并未起到优胜劣汰的作用，其实质是“竞争不足”造成的一种无效竞争状态。导致上述结果的原因有四：一是市场机制不够健全，设备招标采购等环节缺乏应有的公平、公正、公开。一些关联交易也阻碍了公平竞争;二是质量信息透明度不够，信息不对称，市场缺乏甄别依据，导致劣币驱除良币;三是风电作为战略性新兴产业成为被政绩和利润追逐的热点，尤其为具有强大的金融、土地、政策等资源优势的央企所青睐，大量非市场化因素的侵入使得行业内公平竞争失效;四是地方政府以“

44、资源换产业”的地方保护主义，致使企业产能无奈地“被扩张”，更使一些效率不高的企业可以“偏安一隅”，在非开放性竞争环境中得以长期生存。第四章 风电发展趋势及前景早期的风力发电设备研究, 由于受科学技术发展和材料的限制, 同时受上世纪 60 年代石油价格下降的影响, 一直处于停滞状态。1973年以后, 由于石油危机和矿物燃料发电所带来的 环境污染问题, 欧美等国对风力发电设备研究投入了大量的人力和物力, 充分利用空气动力学、新材料、计算机、电机及自动 控制等领域的新技术, 经过 10 多年的发展, 形成了现代风机设备的制造理论和技术。未来数年世界风力发展的趋势如下：风力发电从陆地向海面拓展随着风电

45、的发展, 风电场规模和单机容量越来越大, 陆上风电场因受环境因素的制约( 占地、运输、吊装、噪声等) , 人们很自然把目光放到海上风电场。海面的广阔空间和巨大的风能潜力使得风机从陆地移向海面成为一种趋势.目前只有少数国家建立了海上风电场,但预计从2006 年开始,欧洲的海上风力发电将会大规模地起飞。一般认为 2.0MW 是陆上风电机发展的极限。巨型风电机其桨叶长度将达到 6070m, 陆上运输极为困难, 安装用的吊车容量将超过 12001400 吨, 大部分地区不具备这个条件。因噪声和庞大的体积使陆上选址及运输遭遇很大困难, 而这些问题对于海上风电来说相对比较容易解决, 海上运输方便( 制造厂

46、在海边) , 海上浮吊容量大( 超过 1500吨的浮吊已比较普遍) 。海上风电场。它的特点是风速高、发电量达；湍流小，减少机组疲劳载荷，延长使用寿命。但接入电力系统和机组基础成本高, 占总投资的一半以上。海上风电场研究开发的主要课题有海底风电机基础结构, 将基础设计寿命提高到60年，第1台风电机报废后，第2台可继续使用同一个基础；另外，开发单机容量2000-5000kW的超大型风电机，将来海上风电场的发电成本有可能与陆上相同。我国海岸线较长, 可利用的海洋风能资源丰富, 发展海上风电场也是我国风力发电的一个发展方向。单机容量进一步增大 目前, 在我国风电场进行的主力机组大都是 600( 660

47、) kW级的风力发电机。但从国外发展情况来看, 兆瓦级大型风力发电机组已是欧美各国制造厂竞相发展的方向, 12MW 机组技术上已成熟, 并投入商业化运行, 在实际应用中日益普及。风电机容量的增大有利于提高风能利用效率、降低单位成本( 如由300kW 提升到 1MW.单位成本下降 25%) 、扩大风电场的规模效应、减少风电场的占地面积（如, 其占地面积仅为采用 600kW 机组的五分之一。级的风电及其顶部的重量为300-500吨，因此在设计上要简化系统的结构。如充分利用高新复合材料的叶片, 以加长风机叶片长度; 省去发电机轴承, 发电机直接与齿轮箱相连, 被直接置于驱动系统, 同时使转矩引起振动

48、最小; 无变速箱系统, 采用多极发电机与风轮直联; 发电机的中速永久磁铁采用水冷方式;调向系统放在塔架底部; 整个驱动系统被置于紧凑的整铸框架上, 使荷载力以最佳方式从轮毂传导到塔筒上等。因此, 各风电机制造商都在结构设计的紧凑、柔性和轻盈化做了大量工作。新方案和新技术不断被采用在功率调节方式上,变速恒频技术和变桨距调节技术将得到更多的应用;在发电机类型上,控制灵活的无刷双馈型感应发电机和设计简单的永磁发电机将成为风力发电 的新宠;在励磁电源上,随着电力电子技术的发展,新型变换器不断出现,变换器性能得到不断的改善;在控制技术上,计算机分布式控制技术和新的控制理论将进 一步得到应用;在驱动方式上,免齿轮箱的直接驱动技术将更加吸引人们的注意。