第一章风电设备产业背景分析
第一节风力发电概括
一、风力发电的历史
古代我们的祖先利用风能揚帆远航。在埃及两千多年前的古老风磨残骸现今
尚存。在荷兰很早就广泛使用风力提水"保护着三分之二的国土,使之不变为泥
宁的土地″(马克斯资本论第一卷十三章)。我国明朝己有很好的风磨。"天工开
物″中记载"杨郡以风帆数頁,候风转车,风息而止″。十九世纪末的丹麥有三千
台工业用风车。三万台用于家庭及农场的风车。1890 年丹麥建造了世界第一台
风力发电站,以后的八年中建造几百个风力发电站。随着蒸气机和柴油机的出现,
石油價格下降,风力发动机在经济上失去竞争力,渐渐淡出历史舞台。上世纪20
年代随着飞机的出现,和空气动力学的发展人们开始从空气动力学的理论高度重
新审视、研究风车,开始了又一次风力发电高潮.在30 年代中许多国家都研制了
风力发电站.
我国风电从20 世纪80 年代发展至今,历经三个阶段:
第一阶段(1986-1993):初期示范阶段,利用国外赠款及贷款发展小型示范
风电场,政府扶持体现在投资风电场项目和风力发电机组的研制。
第二阶段(1994-2003):产业化建立阶段,93 年底汕头“全国风电工作会议”
明确了风电产业化及风电场建设前期工作规范化要求,94 年通过对风电上网电
价的责任主体明确,保障投资者利益,风电产业得到进一步发展,但电力体制向
竞争性市场改革导致风电政策趋向模糊,此阶段风电产业发展受限,一度缓慢甚
至停滞。
第三阶段(2003-2007):发改委于2003 年起推行风电特许权项目,目前己进
展到第五期,目的在于扩大全风电开发规模,提高风电机组的国产制造能力,约
束发电成本,降低电价;随后《可再生能源法》的正式颁布,将电网企业全额收
购可再生能源电力、发电上网电价优惠以及一系列费用分摊措施列入法律条文,
促进了可再生能源产业的发展,中国风电步入全速发展的快速增长通道。
二、风力发电的原理
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,来促使发电机发电。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),便可以开始发电。
风力发电正在世界上形成一股热潮,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,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技
含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、
尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过
机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来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13~25V 变化的交流电,须经充电
器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。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 市电,才能保证稳定使用。
通常人们认为,风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定,总想选购大
一点的风力发电机,而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电,而由
电瓶把电能贮存起来,人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。
功率的大小更主要取决于风量的大小,而不仅是机头功率的大小。在内地,小的
风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电,持续不断的小
风,会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来
的电能,也就是说一台200W 风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用,
获得500W 甚至1000W 乃至更大的功率出。
使用风力发电机,就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电,其
节约的程度是明显的,一个家庭一年的用电只需20 元电瓶液的代价。而现在的
风力发电机比几年前的性能有很大改进,以前只是在少数边远地区使用,风力发
电机接一个15W 的灯泡直接用电,一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术
进步,采用先进的充电器、逆变器,风力发电成为有一定科技含量的小系统,并
能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯;
高速公路可用它做夜晚的路标灯;山区的孩子可以在日光灯下晚自习;城市小高
层楼顶也可用风力电机,这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机,
不但可以防止停电,而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃
至落后的山区,风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的
技术在风力发电方面为山区人民服务,使人们看电视及照明用电与城市同步,也
能使自己劳动致富。
三、风力发电的优势分析
风力资源是取之不尽用之不绝的,利用风力发电可以减少环境污染,节省煤
炭、石油等常规能源。风力发电技术成熟,在可再生能源中成本相对较低,有着
广阔的发展前景。风力发电技术可以灵活应用,既可以并网运行,也可以离网独
立运行,还可以与其它能源技术组成互补发电系统。风电场运营模式可以为国家电网补充电力,小型风电机组可以为边远地区提供生产、生活用电。
第二节全球风电装机容量发展分析
一、2009-2012 年全球风电累计装机容量分析
二、2009-2012 年全球风电装机年度容量分析
三、2006 年全球风电装机容量地区分析
北美
近几年,北美(美国和加拿大)的风电市场发展迅速。2005 年,北美的新
增装机容量占全球的1/3,2006 年略有下降,为22%。考虑到全球其他地区的发
展势头,这一数字仍然相当可观。特别是,美国在2006 年的新增装机容量超过
德国,成为全球新增绝对数量最高的国家,加拿大的新增数量是2005 年总装机
容量的1 倍多,这充分说明了北美地区是2006 年风电发展最活跃的地区之一。
欧洲
欧洲风电市场创下新的纪录。欧盟在2006 年新增风电装机容量7588 兆瓦,
价值90 亿欧元,相比2005 年,风机市场成长23%。欧盟国家的累计风电装机容量成长了19%,超过48 000 兆瓦。这样的容量在平均风力年份可以产生100TWh
电力,相当于欧盟总电力消耗的3.3%。以新增电力装机容量而言,风电连续第
七年仅次于燃气发电装机容量(2006 年新增约8500 兆瓦),位居第二。德国和
西班牙继续吸引大量投资,这两个国家占欧盟市场的50%。
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