- 風力機原理(風力發電工程技術叢書)
- 趙振宙 王同光 鄭源編著
- 2339字
- 2021-04-16 21:10:29
1.1 風電的發展現狀
1.1.1 世界風電的發展現狀
1973年石油危機暴發后,美國以及西歐等發達國家為尋求替代化石燃料的能源投入了大量經費,組織了空氣動力學、結構力學和材料科學等領域學者,利用新技術來研制現代風力發電機組,開創了風能開發的新時代。
經過數十年的努力,風電的發展取得了相當大的成就。在20世紀末,世界范圍內的風電裝機總容量每隔三年翻一番,發電成本降低到80年代早期的1/6左右。進入21世紀后,全球風電依然保持著快速增長的勢頭。其主要表現在三個方面。
首先,從新增裝機容量來看。如圖1-1所示,2014年,全球風電產業新裝機容量高達51477MW,同比增長44%。2012年,全球風電新增裝機容量排名前十位的國家分別是中國、德國、美國、巴西、印度、意大利、英國、瑞典、法國、土耳其,新增裝機容量分別為23351MW、5279MW、4854MW、2472MW、2515MW、1871MW、1736MW、1050MW、1042MW、804MW,占全球風電新增裝機容量的市場份額分別為45.2%、10.2%、9.4%、4.8%、4.5%、3.6%、3.4%、2%、2%、1.6%。

圖1-1 全球1997—2014年新增裝機容量(數據來源:全球風能理事會)
其次,從累計裝機容量看。如圖1-2所示,2012年,全球風電產業累計裝機容量高達283068MW,同比增加18.7%。從主要國家來看,中國、美國、德國、西班牙、印度、英國、意大利、法國、加拿大、葡萄牙等國家的累計裝機容量位居全球前十位,2014年,累計裝機容量分別為114763MW、65879MW、39165MW、22987MW、22466MW、12440MW、9694MW、9285MW、8663MW、5939MW,占全球風電累計裝機容量的市場份額依次為31%、17.8%、10.6%、6.2%、6.1%、3.4%、2.6%、2.5%、2.3%、1.6%。

圖1-2 1997—2014年全球風電累計裝機容量(數據來源:全球風能理事會)

圖1-3 世界各國海上風電裝機容量(數據來源:全球風能理事會)
最后,從海上風電裝機容量看。如圖1-3所示,2014年全球海上風電累計裝機容量高達8771MW,同比增長24%;新增裝機容量1724MW。其中,英國、丹麥、德國、比利時、中國、荷蘭、瑞典、日本、芬蘭、愛爾蘭、韓國、西班牙等國家海上風電累計裝機容量位居全球前列,累計裝機容量分別為4494.3MW、1271MW、1049.2MW、712.5MW、670MW、246.8MW、211.7MW、49.7MW、26.3MW、25.2MW、5MW、5MW。從海上風電新增裝機容量看,2014年英國、德國、中國、比利時海上風電新增裝機容量分別為813.4MW、529MW、241MW、141MW。
根據2004年“Wind Force 12(風能12)”發表的2005—2020年世界風電和電力需求增長的預測報告,按照風電目前的發展趨勢,2005—2007年期間的平均當年裝機容量增長率為25%,2008—2012年期間降為20%,預測到2015年降為15%,2017—2020年期間降為10%。根據2015年全球理事會發表的全球風電發展年報預測2015年新增的裝機容量將再次達到50GW,到2018年將達到60GW。
當然,世界風電的飛速發展,與各國積極地采取各種激勵政策密不可分。鼓勵風能開發利用的政策有多種,如長期保護性電價、配額制、可再生能源效益基金和招投標等政策。從應用實踐來看,保護性電價政策是一種更為有效刺激風電發展的措施,歐洲14個國家采用了這一政策。20世紀90年代以來,德國、丹麥、西班牙等國風電迅速增長,主要歸功于保護性電價政策措施的實施。
1.1.2 中國風電的發展現狀
據中國氣象局研究結果,風能資源可開發量為7億~12億kW,具有巨大的潛力,表明中國風能資源非常豐富。我國風電發展歷經了以下三個階段。
第一階段為1986—1990年,為我國并網風電項目的探索和示范階段。特點是項目規模小,單機容量小。在此期間共建立了4個風電場,安裝了32臺風力發電機組,最大單機容量為200kW,總裝機容量為4.215MW,平均年新增裝機容量僅為0.843MW。
第二階段為1991—1995年,為示范項目取得成效并逐步推廣階段。共建立了5個風電場,安裝風力發電機組131臺,裝機容量為33.285MW,最大單機容量為500kW,平均年新增裝機容量為6.097MW。
第三階段為1996年以后,為擴大建設規模階段。特點是項目規模和裝機容量較大,發展速度較快,平均年新增裝機容量為61.8MW,最大單機容量達1.3MW。2005年《中華人民共和國可再生能源法案》頒布后,我國風能事業進入了一個新的時期。如圖1-4所示,根據風能協會數據,從2005年開始,我國每年風電總裝機容量成倍增長。到2008年,我國新增風電裝機容量6154MW,累計總裝機容量已經達到12002MW,我國超過印度成為繼美國、德國和西班牙之后的第四風電大國。2012年,我國累計風電裝機容量已經超過美國,全球排名第一,且2013年和2014年持續引領增長勢頭,如圖1-5所示。
2002年年底,我國先后建起了32個風電場,全國風電總裝機容量達到46.62萬kW,此外還有我國臺灣的云林、新竹和澎湖等三個風電場,裝機容量為8.5MW。如圖1-6所示,根據風能協會數據,我國風電發展在各地區呈現不均衡的態勢,主要集中在華北、東北、西北以及華東地區。其中,遼寧、新疆、廣東和內蒙古是我國風電發展最快的4個省(自治區),占全國風電裝機容量的75%。裝機容量居前三位的風電場依次為新疆達坂城二場、廣東南澳風電場和內蒙古輝騰錫勒風電場,其裝機容量占全國總裝機容量的37.3%。

圖1-4 2004—2014年中國新增及累計風電機組裝機容量

圖1-5 2012年全球累計風電裝機容量前10位國家
我國風電的發展也順應世界風電的發展趨勢。除陸上風電以外,我國也在積極地發展海上風電,根據風能協會數據,截至2014年年底,我國已經建成的海上風電項目共計657.88MW,如圖1-7所示,是除英國、丹麥以外海上風電裝機最多的國家。我國第一個、也是亞洲第一個海上風電場為上海東海大橋海上風電場。上海東海大橋海上風電場一期項目于2008年5月5日由國家發改委核準,作為海上風電示范項目建設,位于東海大橋東側1.0km以外,北端距陸地岸線8km,南端距陸地岸線13km,場址范圍海域面積14km2,由34臺國產3MW離岸型風電機組組成,總裝機容量為10.2萬kW。項目投資21.22億元。風電場通過35kV海底電纜接入岸上110kV風電場升壓變電站,接入上海市電網。
國內風電建設的熱潮達到了白熱化的程度。目前,國家擬建7個千萬千瓦級風電基地:甘肅酒泉地區為1100萬kW,新疆哈密地區為2000萬kW,吉林西部為2000萬kW,內蒙古(包含蒙東和蒙西兩個地區)為5000萬kW,河北沿海和北部地區為1000萬kW,江蘇沿海和近海地區為1000萬kW。

圖1-6 2006—2012年我國各地區累計風電裝機容量

圖1-7 2014年年底中國海上風電裝機容量