本站原创摘 要 :调整能源结构,减少温室气体排放,缓解环境污染,加强能源安全已成为全国关注的一个热点,对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度的重视.风能是一种清洁的可再生能源,风力发电是风能利用的主要形式,也是目前可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一.
关 键 词 :风力发电、科学发展
一、开发风能的必要性和意义
在全球金融危机威胁下,新能源被认为有可能取代信息技术成为继续推动经济及生产力发展的重要方向.我国正在加速工业化进程,面临着经济快速增长与资源和能源短缺的矛盾,常规能源难以支撑经济的可持续发展.传统的思维方式和发展道路很难解决这一问题,大力发展可再生能源,抢占经济科技制高点不失为正确的选择,即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变.所谓可再生能源就是取之不尽、用之不竭、与人类共存的能源.它包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等.在这众多的可再生能源中,目前发展最快、商业化最广泛、经济上最适用的,当数风力发电.风能发电无疑具有广阔的发展前景和良好的先天优势:风是免费的、充裕的,取之不尽,用之不竭,风能发电不需要任何燃料,也不会排放二氧化碳,因此不会造成污染,是天然的绿色能源,风能发电设备采用组合式设计组装,可迅速安装,简便易行,风能发电还可以提供与常规供电系统相符的电量,风能发电建的风场还不占用土地,工业、农业的生产均可以在塔下正常进行.
事实证明,风电是近年来世界上增长最快的能源产业,装机容量每年增长超过25%.2006年全世界风电继续蓬勃发展,截至年底风电装机已达7,422万千瓦,比上年增加1,520万千瓦,增长25.6%.目前全球风力发电装机总发电量已相当于68座标准的核电站.世界风能协会预计到2020年世界电力的12%来自风电.而目前风力发电占全球总发电量不足1%,由此可见风电产业发展空间极为广阔.
二、我国现阶段风能发电发展现况
调整能源结构,减少温室气体排放,缓解环境污染,加强能源安全已成为全国关注的一个热点,对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度的重视.风能是一种清洁的可再生能源,风力发电是风能利用的主要形式,也是目前可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一. 中国风能资源丰富,据中国气象科学研究院的初步测算,我国陆地10米高度处可开发储量为2.53亿千瓦,海上可开发储量为7.5亿千瓦,总计约10亿千瓦,风能利用潜力很大.资源分布也很广,在东南沿海、山东、辽宁沿海及其 岛屿年平均风速达到6-9米/秒,内陆地区如内蒙古北部,甘肃、新疆北部以及松花江下游也属于风资源丰富区,在这些地区均有很好的开发利用条件.
随着节能减排战略的实施,国家支持风力发电的政策陆续出台,风力发电市场近两年越来越活跃.2008年3月,国家发改委发布《可再生能源发展“十一五”规划》,将风电领域的目标,从到2010年风电总装机容量500万千瓦,提高到了1000万千瓦.2008年,财政部公布了《风力发电设备产业化专项资金管理暂行办法》,明确规定对符合支持条件企业的首50台兆瓦级风电机组,按600元/千瓦的标准予以补助,补助资金主要用于新产品研发.2007年以来,全国新增风力发电装机容量100万kW,原本昂贵的风电成本价如今已不到火电的2倍.
最近,首个拥有自主知识产权的2MW级风电叶片和2000kW风力发电机组样机相继在河北保定和重庆市下线.风电叶片叶片在国内首次采用了预弯式设计,不仅增大了与风的接触面,提高了风能捕获能力,还能避免叶片柔性变形后扫到塔架,而且安装起来也更容易.进行优化后,将能够覆盖1.5MW-2.0MW风电叶片需求.而在重庆下线的2000kW大功率风力发电机,是针对中国的气候环境特点和工程化条件设计的,产品可覆盖国内三种主要类型的风区,包括90%的大气对流地区、70%的水陆空气对流地区和山口风地区,具备在高温、低温、风沙、盐雾、高海拔、台风等恶劣环境下持续工作的能力.专家认为,这标志着我国风电设备制造的自主研发水平已有了跨越式的发展.
三、现阶段需解决问题
1.建立风能资源精细化评估模型
就像开发矿产资源要先找矿一样,开发风能资源就必须先找风,但是风能和矿产资源又不同,不是有了风就一定能开发出风能.必须建立一套有效的科学方法进行风能资源的详查.这些科学方法包括改进和发展国际上已有的风能资源评估理论和方法、建立适合于中国气候和地形特点的风能资源精细化评估模型.
从大气科学的角度来讲,风力发电主要利用的是近地层中风的动能资源(风力发电机轮毂高度一般不超过120米),因此,必须详细了解在中国风机高度范围内(120米以下)的风能资源总储量是多少,哪里是中国风能资源的宏观丰富区.以往的中国风能资源评估主要采用的是气象台站10米高度上的常规测风资料和少量测风塔资料,受气象台站空间分布密度、测风塔资料序列较短以及尚未建立适应中国季风气候特征和地形特点的精细化评估理论和方法等因素的限制,尚不能准确地给出风机高度上的风能资源总储量以及精细化(水平分辨率达1公里,垂直分辨率达10米,下同)的地区分布特征.因此,要实现中国风能资源的大规模可持续开发利用,必须首先详细了解中国风机高度上的风能资源的具体分布区域.
2.风能技术如何创新
风能技术是一项高新技术,它涉及到气象学、空气动力学、结构动力学、计算机技术、控制技术、材料科学、机电工程、电气工程、环境科学等学科和专业.
目前,我国风能发展中技术创新还很薄弱,缺乏有自主知识产权的核心技术,因此,在很大程度上还要从国外引进技术.虽然,在知识经济到来的时代,所有国家都充分利用全球资源,通过技术引进和国际合作来缩小差距,提高竞争能力.但是,如果没有自主创新能力,就不知道引进什么先进技术,引进以后也没有能力消化吸收,更不能进行再创新,这是一方面,另一方面,国外的核心技术是引进不来的,必须靠自主创新来掌握核心技术.
3.风电机组整机制造业和部件制造业要协调发展
目前,我国许多国有制造企业和一些民营企业都纷纷进入风电产业,据不完全统计,已超过了20余家,其中主要是采用“总装模式”制造风电机组整机,而采用“配套模式”制造风电机组零部件的很少.原来有些制造零部件的企业也准备进入制造整机行列.另外,在风电场特许权项目建设时,采用国外风电机组必须有70%的零部件要在本地生产的要求,因此,存在零部件配套满足不了风电发展的要求.风电机组零部件,如叶片、齿轮箱、发电机、控制系统、变桨系统、偏航系统等,其技术含量很高,产品制造质量将直接影响风电机组的可靠性、可利用率和运行成本.因此,要十分重视风电机组零部件制造企业的发展,国内外许多专业的风电机组零部件企业的发展经历都告诉我们,在风能产业发展中,零部件配套企业大有可为.
4.加快风能专业技术人才的培养
企业的竞争关键是人才的竞争,企业没有一流的人才和优秀的团队就不可能有自主创新的能力.虽然,我国在风能领域中工作的人数不少,但是,缺乏专业技术人才,特别是缺乏优秀的总体技术人才.目前,已有一些高等院校设置风能专业或风能专业方向,开设风能课程培养本科生和研究生,这是良好的开端,除了学校培养人才外,企业也应将人才培养放在战略地位,建立激励机制和创造良好环境,在实践中建立起一支高素质的专业技术队伍.
四、未来我国风电发展将呈现出新的趋势.
一是经过20多年的发展,未来风电相对于太阳能等可再生资源技术将更成熟、成本更低、对环境破坏更小.二是实现风力发电技术装备国产化.三是海上风力发电兴起并将成为重要能源形式.四是风力发电机组不断向大型化发展.