风力发电机组设计、制造及风电场设计、施工
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第二节 风力发电的意义和风电的未来

1.风力发电的意义

电是国民经济发展和民生不可缺少的能源。但是,电能不是第一能源。电是由火电、水电、核电、风电及太阳能发电构成的。火电是由燃烧煤炭、天然气类化石类能源转换来的,水电是由水的势能和动能转换来的,核电是由核反应放出的热量转换来的。

煤炭、石油等化石类能源支持世界各国一百余年的发展和进步,但燃烧煤炭和石油等化石类能源放出的CO2和SO2也给人类造成了严重的灾害。不计后果的碳排放,使全球气候发生了不正常的变化,催生了一年甚似一年的洪涝、干旱、飓风等灾害,摧毁了家园、夺走了生命。南、北极的冰山逐年消融,造成海平面不断上升,正威胁着一些岛国的未来生存;气候的变化和人类对自然界的破坏又致使物种不断地灭绝,人类再也不能不计后果地燃烧化石类能源来满足经济发展和民生需求了,并且化石类能源是不可再生的能源,也面临枯竭的可能。

水电是利用水的势能和动能发电。水的势能和动能是无污染可再生的清洁能源,但是,全世界的水利资源有限,再度开发利用已十分有限。

核能发电,至2010年,世界上有的工业发达国家核电已占其供电能力的20%~30%。核能发电是利用核反应放出的热加热水,使水变成蒸汽驱动汽轮发电机发电,是核反应的部分核能转换成电能。核能,既不是无污染也不是可再生的能源。核反应的废料——乏燃料是极难处理的,它还在进行核反应,会污染环境,造成危害。在核电站的运行中,一旦发生核泄漏事故将会导致核灾难。人们不会忘记前苏联切尔诺贝利核电站一个核反应堆发生核爆炸造成20多万人死伤及核污染的可怕后果。也不会忘记2010年3月12日日本福岛核电站在9级地震及海啸的冲击下造成的核泄漏致使周边的环境受到核辐射的污染,几十万人不得不背井离乡躲避核辐射。日本福岛核泄漏或许需要十年甚至二十年才能治理好。核电由于核事故导致的核灾难引起了全世界有核国家的强烈关注,使得这些国家不得不重新审视如何安全发展核电,并重新制定防止核电引发的核灾难的安全措施。

核电不仅不是无污染可再生的能源,而且投资大,核电成本也远比水电、火电、风电的成本高。

面对经济发展和民生需求,对电力的需求逐年增加。而化石类能源会排放CO2、SO2给地球环境造成危害,而且在化石类能源面临枯竭的情况下,能源困局不仅仅是中国一国之事,而是世界性问题。因而世界各国开发利用无污染、可再生的能源已是大势所趋、迫在眉睫。

据估算,到2020年,世界对电力的需求量将比2000年增长70%以上。到2030年,全世界新增电力装机容量预计将达到48亿kW,其中发展中国家将新增20亿kW以上。火电难以废止,到2030年全球碳排放的45%~50%来自火电。

中国是发展中大国,人口拥有13.4亿之众。进入21世纪国民经济每年以9%以上的增长速度发展着,需要每年增加12%以上的电力支持才能满足国民经济的发展和人民生活日益提高的需求。中国化石类能源储量有限,到2010年,中国石油对外的依存度已达到57%,仍需进口大量的煤炭和天然气支持火电。到2020年,中国石油进口将达到2.2~3.6亿t,对外的依存度达到57%~68%,天然气进口将达到相当于4~5亿t标煤的数量。

到2020年,全国电力装机容量将达到10亿kW。按2002年电结构和电力耗煤388g/kWh计算,中国火电耗煤将达到14亿t,能源总量将达到30亿t标煤。按火电耗煤14亿t标煤计算,每年要排放CO2达到8亿t,SO2排放量将达到2100万t,这可能是中国承受排放CO2和SO2污染和破坏的极限。由此可以看到,中国开发无污染、可再生能源已势在必行。无污染、可再生的清洁能源,诸如风能、太阳能、海流能、生物质能等,开发风能发电为当今世界的首选。

中国风电发展很快,至2010年新增装机容量16000MW,累计装机容量达到41827MW。至2011年,中国风电累计装机容量达到了62000MW。据中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会和国际环保绿色和平组织预测,到2020年中国风电可达到2.3亿kW,相当于13个三峡电站,总发电量可达4649亿kWh,相当于取代200个年发电量23.245亿kWh的火电厂。

在中国,开发风电尚有如下战略意义:

1)可以解决中国能源短缺的困局,为中国国民经济可持续发展提供电力支持;

2)改变中国以燃煤为主的不合理的能源结构,减少CO2、SO2排放,保护生态环境,减少自然灾害;

3)促进中国陆地型风能资源区——东北、华北和西北地区的经济发展,促进就业,增加收入,提高这一地域人民的生活水平;

4)发展风电会进一步促进中国风力发电机组产业的发展,同时会拉动相关产业链的发展,为数以万计的人提供就业岗位。

2.风电的未来

自20世纪90年代起,风电得到了快速发展。尤其是进入21世纪,风电每年以将近30%的增容速度发展着,成为诸能源中发展最快的能源。至2011年,全球新增装机容量41000MW,使全球风电累计装机容量达到238000MW。一些工业发达国家的风电供电能力已达到12%。

中国自20世纪90年代开始购入工业发达国家的风力发电机组建风电场用于并网发电,并引进技术,经消化、吸收,达到自行生产水平轴并网风力发电机组的水平。中国先后建了黑龙江的“穆棱”,吉林省的“镇赉”、“通榆”,辽宁的“金沙滩”、“昌图”,内蒙的“辉腾锡勒”、“商都”、“朱日和”,河北的张北,甘肃的酒泉、新疆的达坂城,福建的平潭,广东的南澳,山东的荣城,即墨,浙江的鹤顶山、括苍山,海南的东方及多处海上风电场和陆地风电场。至2011年总装容量已达到62000MW。

风电的快速发展也催生了一大批制造风力发电机组和生产风力发电机组零部件的企业,至2011年已达到600余家,使中国发展风电有了基础的装备企业。

按照“中国资源综合利用协会可再生能源委员会和国际环保绿色和平组织”的预测,到2020年,中国风电可达到2.3亿kW,相当于13个三峡电站,风电可达4649亿kWh,相当取代200个年发电量23.245亿kWh的火电厂。

中国地域辽阔,风能资源丰富,中国风电未来前景光明,前途广阔。

世界工业发达国家有的风电已达到其供电能力的12%。由于核电的不安全性,一些工业发达国家在逐步关闭核电站而以风电取代。如德国已宣布到2022年关闭所有的核电站而用风电和其他无污染、可再生能源发电取而代之。

风电,这个以无污染、可再生、不用花钱就可以得到、不分国界、取之不尽用之不竭的风能转换而来的电能,在今后十年、二十年必将以20%的增容速度发展着,必将为世界数以万计的人带来就业岗位。发展风电是造福子孙后代的伟大事业。