1.3 風力發電的發展現狀及未來發展趨勢

1.3.1 國外風電的發展現狀

20世紀70年代石油危機發生以來，西方發達國家積極地尋求新的能源，風力發電應運而生。風電在國外相當普及，尤其是德國、西班牙、美國等發達國家，風電所占的比重很大。2011年全球新增裝機容量超過4000萬kW，累計裝機容量超過2.37億kW。據2012年世界風電報告，2011年全球風電累計裝機容量排名前十位的國家見圖1-7、圖1-8。

在主權債務危機、歐元區財政失衡、全球經濟整體低迷的情況下，風電發展還是取得了滿意的成果，從總體數據來看，全球的區域分布和市場格局大體不變，但新增裝機容量的增速變緩，風電開始從快速發展向穩步發展轉變，表1-1說明了2006—2011年全球風電市場裝機容量的情況。

在風電機組的利用上，兆瓦級機組成為風電發展的趨勢。海上風電可以節省土地資源，且風能豐富，風速較高，噪聲、人為景觀和電磁干擾對風電的影響小。基于這些優點，很多國家都制訂了海上風能計劃并開展了實施。截至2012年上半年，10個歐洲國家的56個風電場共計有1503臺海上風電機組已經完全并網，圖1-9列出了近年來海上裝機容量的情況。

1.3.2 我國風電發展狀況

我國幅員遼闊，風能資源十分豐富，尤其在東南沿海、西北、華北北部、東北等地區都儲藏著豐富的風資源。由于地勢等各種客觀因素，西北地區長期以來存在著發展落后和能源短缺等問題，嚴重影響了當地人民的生活水平，風電的發展為他們帶來了新的發展道路，因地制宜進行風電場的開發成為大勢所趨。作為風能最廣泛的利用形式，風電技術正朝大容量、低功耗、高效率的方向發展。自20世紀90年代以來，我國堅持著穩固的風電發展政策。但是，大多數的兆瓦級以上機組要依靠進口，這種情況制約了風電技術的國有化進程。我國正在引用和學習發達國家先進的風力發電技術，加緊實現自主開發、自主設計和自主制造大型風力機的技術。在不斷地研究與創新中，我國研制出了20kW、30kW、75kW、120kW、200kW、600kW和1MW的風力發電機組。

在我國政府的大力支持下，盡管我國大力推廣風電的時間較晚，離發達國家有一定的距離，但是每年新增和累計裝機容量越來越高，風電場的建設也進入了一個新的階段。同時，風電系統正在朝單機大容量的方向前進，從20世紀80年代中期小型機組投運以來，單機容量愈來愈高，自21世紀以來，兆瓦級機組無論從新增容量還是累計容量來講都在穩步上升，2005年兆瓦級新增機組容量占到了當年新增容量的21.5%,2009年上升到了86.86%，今后發展的潛力更是可觀的，表1-2列出了中國近十幾年來新增、累計并網容量以及年增長率的情況。

伴隨著風電產業的快速發展，在政府和電力企業的共同努力下，風電發展取得了顯著的進展，但任何事業都不是一帆風順的，也伴隨著相應的矛盾。首先，阻礙風力發電發展的是大規模風電并網的問題。由于風的不穩定性，風波動時會對電網形成很大的沖擊，也伴著大量的諧波，同時面臨著低電壓穿越的問題，安全性承受著考驗。其次，風電技術裝備水平不夠高，創新能力欠缺。我國所生產的風電配套產品基本能滿足市場需求，但對風機的軸承、變流器等核心技術設備仍主要依靠進口。再次，風電廠的建設和治理經驗不足。

今年我國風電依然呈快速發展的形勢，截至2012年上半年，我國風電累計的并網容量5572kW，其中內蒙古風電并網容量突破1500kW，領跑全國，河北、甘肅、山東、黑龍江、江蘇、新疆、山西、廣東、福建等省、自治區并網容量也均超過100萬kW，截至2012年底，我國海上風電并網裝機容量超過30萬kW，僅次于英國和丹麥。

中國2012年新增裝機容量1296萬kW，相比2011年降低了26%,2013年，我國對風能采取的措施是有效地發展風電，穩步地發展海上風電。鼓勵風電設備企業加強關鍵技術研發，加快風電產業技術升級。通過加強電網建設、改進電網調度水平、提高風電設備性能、加強風電預測預報等途徑，提高電力系統消納風電的能力。到2015年，中國風電裝機容量將突破1億kW，其中海上風電裝機容量達到500萬kW。

1.3.3 風力發電的未來發展趨勢

風力發電作為一項新的技術，它的未來發展趨勢為：

（1）葉尖速度的個性化設計。風機的葉尖速度是轉速和葉片半徑的乘積。噪聲會隨著葉尖速度的增加而急速加大，因此較高葉尖速度的風力發電機比低葉尖速度的風力發電機噪聲要大得多。對于陸上市場來說，噪聲是一個主要限制。海上風電場對噪聲的敏感度較小，海上風電場的風力發電機的葉尖速度比陸地風電場的風力發電機的葉尖速度增長大約10%～30%。

（2）變槳和變速更具發展優勢。變槳距調節是大型風力發電機的最佳選擇。因為變槳距調節提供了較好的輸出功率質量，并且每一片葉片調節器的獨立調槳技術允許葉片可以被認為是兩個獨立的制動系統。通過控制發電機的轉速，能使風力發電機的葉尖速比接近最佳值，從而最大限度地利用風能，提高風力發電機的運行效率。

（3）其他新的發電機配置模式也已經被提出來，包括開關磁阻電機。

（4）直接驅動和混合驅動技術的市場份額迅速擴大。齒輪傳動不僅降低了風電轉換效率和產生噪聲，是造成機械故障的主要原因，而且為減少機械磨損需要潤滑清洗等定期維護。采用無齒輪箱的直驅方式雖然提高了電機的設計成本，但卻提高了系統的效率以及運行可靠性。Win-wind的混合驅動技術的風力發電機問世以來，以其獨特的設計理念，沖擊著傳統的市場，其市場份額在不斷擴大。

（5）海上風電悄然興起。海上風電場是國際風電發展的新領域。開發海上風電場的主要動機是因為海上風速更高且更易預測，發展海上風電場也成為風力發電行業新的應用領域。丹麥、德國、西班牙、瑞典等國都在計劃較大的海上風電場項目。由于海上風速較陸上大且穩定，一般陸上風電場平均設備利用小時數為2000h，好的為2600h，在海上則可達3000h以上。為便于浮吊的施工，海上風電場一般建造水深為3～8m處，同容量裝機，海上比陸上成本增加60%（海上基礎占23%、線路占20%；陸上僅各占5%左右），發電量增加50%以上。

（6）風力發電機制造技術在發生變革。5MW風機已經面世，10MW以上的風力發電機也在研制中。專家們預言，2020年將會有20MW、30MW乃至40MW的風力發電機面世。風力發電機的制造技術已開始由造機器向建造電站方向轉化。

（7）產業集中是總的趨勢。2009年，世界排名前十位的風電機組制造業占據了全球78.7%的市場份額。

（8）水平軸風電機組技術成為主流。水平軸風電機組技術因其具有風能轉換效率高、轉軸較短，在大型風電機組上更顯經濟性等優點，使水平軸風電機組成為世界風電發展的主流機型，并占到95%以上的市場份額。