风电文章

发布时间:2012-02-02 20:40:48

  世界各国风电机组的平均装机容量在不断的增大。随着装机容量的增大,风电的单位成本也在不断下降。截至04年,我国风电机组的平均容量为750kw,为主要风电国家中的最低水平,最高的丹麦平均容量已高达2mw以上。未来我国风电机组平均单机容量还有很大的提升空间。

叶片材料由玻璃纤维增强树脂发展为强度高、质量轻的碳纤维。

控制与监控技术不断完善。包括先进控制规律的应用、快速无冲击并网技术、远程监控技术、独立桨叶控制技术、孤立风机或弱电网运行技术以及风电与光伏混合控制技术等。

直接驱动技术。齿轮传动不仅降低了风电转换效率和产生噪音,同时是造成机械故障的主要原因,而且为了减少机械磨损需要润滑清洗等定期维护。采用无齿轮箱的直驱方式虽然提高了电机的设计成本,但却有效地提高了系统的效率以及运行可靠性。

离岸风力发电。海上风速大且稳定,利用小时数可达到3000小时以上。同容量装机,海上比陆上成本增加60%,电量增加50%以上。风速较陆上大20%,获得风能增加72%,且塔架不必太高;气流较陆上稳定,机组疲劳载荷小,寿命较陆上长25%;远离陆地,噪音及光影问题小,可自由提高转速;取用地较陆上单纯,不易发生争端,还会引来鱼群栖息;静风期少,每年满负荷小时数较陆上长,有利于增加发电量;未来机组可更大型化,易形成规模经济,缩短回收期。

世界风电设备制造竞争格局----------

有资料统计,在风电设备制造产业逐渐成熟之后,国外风电制造企业经过20余年的发展,迫于市场竞争压力以及降低成本的要求,整合之势已跃然呈现。在2001—2004年间,丹麦的micon公司先后与nordtank公司合并成neg-micon公司又收购了荷兰nedwind公司。2003年底,丹麦的vestas并购了neg-micon成为全球最大的风电机组制造公司——vestas。此外,德国西门子收购了丹麦的bonus公司;西班牙gamesa并购了made公司;美国的ge收购了enron的风电部等。可见,受市场规律的调控,全球拥有20年以上历史的生产厂家发展至今只剩3~5家。

世界前十风机供应商------------

根据丹麦btm咨询公司2007326日发布的统计报告,金风已成为世界排名第10的风机供应商.
  2006年全球前10位风电机组供应商依次为: vestas 28.2% gamesa 15.6% ge wind 15.5% enercon 15.4% suzlon 7.7% siemens 7.3% nordex 3.4% repower 3.2% acciona 2.8%goldwind(金风科技) 2.8%
  全球风电设备短期供不应求:需求的不断增长、现有产能的不足两大因素导致近两年国际市场上风机整体上供不应求。产能方面的制约主要在于大型齿轮箱和主轴这两个零部件的生产能力不足。

三、我国风电及风电设备业概况

在我国电源、发电量中,火电占比最大,06年分别达到77.82%83.17%的水平,而水电、核电、风电占比都非常小,其中风电占装机容量、发电量的比例分别仅为0.3%0.1%。出于改善过于依赖煤炭资源以及考虑到环保压力,我国电源结构调整将是未来电力投资的方向之一。由此,可再生能源、清洁能源等新能源发电方式迎来发展机会,未来装机容量将快速增长,并在电力结构中占据日益重要的地位。
 

在各类新能源开发中,风力发电是技术相对成熟、并具有大规模开发和商业开发条件的发电方式。随着成本下降,风电已经适用于大规模并网发电。相对于其他发电方式,风电具有装机容量增长空间大,成本下降快,安全、能源永不耗竭等优势。而且,我国风力资源较为丰富,具备发展风电的基本条件。

2004年以来,我国风力发电发展十分迅速,三年的增长率分别达到34.7%65.7%90.9%,呈现加速增长的态势。我国风能的发展遇到了非常好的机遇。2006年,我国新增装机容量中金风占据近三分之一的市场份额,首次超越vestasgamesa等国外同行业的龙头企业,跃居第一。同时,我们还可以看到,华锐、运达、东汽等国内企业占总市场份额的44.9%,改变了过去80%市场份额由国外企业占据的局面,国内风机制造企业竞争力逐渐提升。

我国风力发电的潜力---------

根据中国气象科学研究院绘制的全国平均风功率密度分布图,中国陆地10m高度层的风能总储量为32.26亿kw,这个储量称作“理论可开发总量”,实际可开发的风能资源储量为2.53亿kw,近海风场的可开发风能资源是陆上的3倍,据此,我国可开发的风能资源约为10亿kw
 

 中国风能资源主要分布在东南沿海及附近岛屿,新疆、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区,每年风速在3m /s以上的时间近4000小时左右,一些地区年平均风速可达7ms以上,具有很大的开发利用价值。我国面积广大,地形地貌复杂,故而风能资源状况及分布特点随地形、地理位置不同而有所不同,据此可将风能资源划分为四个区域(包括海上建设的风电场)
 

沿海及其岛屿地区风能丰富带沿海及其岛屿风能丰富带,年有效风功率密度在200w/m2以上,风功率密度线平行于海岸线,沿海岛屿风功率密度在500w/m2以上,如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等,可利用小时数约在70008000小时。这一地区特别是东南沿海,由海岸向内陆是丘陵连绵,风能丰富地区仅在距海岸50km之内。

东南沿海受台湾海峡的影响,每当冷空气南下到达海峡时,由于狭管效应使风速增大。冬春季的冷空气、夏秋的台风,都能影响到沿海及其岛屿,是我国风能最佳丰富区。

我国有海岸线约1800km,岛屿6000多个,这是风能大有开发利用前景的地区。

北部(东北、华北、西北)地区风能较丰富带风功率密度在200300w/m2以上,有的可达500w/m2以上,如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁、承德围场等,可利用的小时数在5000小时以上,有的可达7000小时以上。这一风能较丰富带的形成,主要是由于北部地区处于中高纬度的地理位置。

由于欧亚大陆面积广大,北部地区气温又低,是北半球冷高压活动最频繁的地区,而我国地处欧亚大陆东岸,正是冷高压南下必经之路。北部地区是冷空气入侵我国的前沿,在冷锋(冷高压前锋)过境时,在冷锋后面200km附近经常可出现610(10.824.4m/s)大风。对风能资源利用来说,就是可以有效利用的高质量大风。这一地区的风能密度,虽较东南沿海为小,但其分布范围较广,是我国连成一片的最大风能资源区。

内陆局部风能丰富区在两个风能丰富带之外,风功率密度一般在100w/m2以下,可利用小时数3000小时以下。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响,风能也较丰富,如鄱阳湖附近较周围地区风能就大,湖南衡山、湖北的九宫山、河南的嵩山、山西的五台山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。

青藏高原海拔4000m以上,这里的风速比较大,但空气密度小,如在海拔4000m的空气密度大致为海平面的67%,也就是说,同样是8m/s的风速,在海平面风功率密度为313.6w/m2,而在海拔4000m只有209.9w/m2。这里年平均风速35m/s,风能仍属一般地区。

海上风能丰富区海上风电场的特点是风速高、发电量大,湍流强度小,可减少机组疲劳载荷,延长使用寿命,如陆上20年,海上可能25年;但是接入电力系统和机组基础成本高。我国海上风能资源丰富,东部沿海水深2m15m的海域面积辽阔,按照与陆上风能资源同样的方法估测,10m高度可利用的风能资源约是陆上的3倍,即7.5亿kw,而且距离电力负荷中心很近,随着海上风电场技术的发展成熟,经济上可行,将来必然会成为重要的电源。
  中国陆地10米高度层实际可开发的风能储量为2.53亿千瓦,风能资源丰富的地区主要集中在北部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东南部的沿海地带和岛屿上。风电项目通常要求年利用小时数高过2000小时,目前中国已经建成的风电场平均利用小时约2300小时,主要位于“三北”地区(西北、东北和华北)及东南沿海。我国并网风电建设规模较大的省份为:新疆、内蒙古、广东、辽宁、浙江、江苏、宁夏、甘肃、福建等。累计装机前三名为新疆、内蒙古、广东。

中国风电真正开始有较大规模的发展是从1996年、1997年开始的。截至2006年底,中国有80家风电场,总装机约230万千瓦(指已吊装,不要求并网发电),当年新增约120来万千瓦,年度装机增长超过77%(2005年底并网机组105.59万千瓦为基础,居世界第七位)。另有统计称,2006年当年投运风电装机(运行发电)92万千瓦。
 

另据中国风能协会统计,2005年底中国(除台湾省外)累计风电机组有1864台,装机容量(指已吊装,不要求并网发电)126.6万千瓦,装机增长率为65.6%,风电场62个,分布在15个省。与2004年累计装机76.4kw相比,2005年累计装机增长率为65.6%2005年风电上网电量约15.3亿千瓦时,平均利用小时数约为1500小时。
  我国风电装机占总装机的比重不过0.39%左右。我国风电发展较早的新疆地区,该比重也仅为2%左右。故,发展潜力非常大,长远占比可提升至5-10%;但是,纵到2015年,预计该比例也会低于4%。国家发改委规划,“十一五”期间拟建成3010万千瓦级的风电项目,在内蒙、河北、江苏、甘肃(当地有民谚:天上不飞鸟,地下不长草,风吹石头跑,大姑娘一年不洗澡,足见风能之潜力,其中安西县为世界三大风口之一)等地形成4个百万千瓦级的风电场。按规划,到2010年我国风电装机容量可达800万千瓦,但照目前各地区的建设势头,若政策面进一步向好(风电上网定价更为优惠等),最终结果可能达到或超过1000万千瓦,甚至超过1200万千瓦,目前已有业界专家乐观预测至2000千瓦(取决于风电上网电价及国家的审批政策,若政策放开、电价优惠,完全有可能)。除蒙、冀、苏、甘之外,广东、山东等风力资源较为丰富的省份“十一五”规划建设风电规模也可达到100万千瓦左右。
  风能资源的优劣并不是从单纯气象学的角度来衡量,重要的还是看可利用开发的(比如发电)的程度,因此,在风电场建设的初期,“测风”环节就显得至关重要。尽管没有直接的证据说明哪些省份最适合从事风力发电,但是已有的风电场分布情况,反映了风能资源可开发利用的优劣程度。

目前我国风电电价分为两类,政府审批电价和招标电价。在现阶段,采用招标电价可以促使运营商采用国产设备,有利于培育扶持国内还处在初级阶段的风电设备制造业。从长期角度以及国外经验来看,偏低的中标风电电价又会压低设备报价,使得风电设备制造企业的盈利空间不大。国内外专家建议将风电定价方式改为固定电价,经过前几年引进技术并消化吸收,我国风电设备制造商具备一定的大型风力发电机制造能力,未来几年风电定价有可能朝着最有利于我国风电产业发展的方向发展。

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