暑期社会实践报告.docx
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暑期社会实践报告
[暑期社会实践报告]
新能源“风“向标
2010-07-20
暑期社会实践报告
前言
新能源又称非常规能源,是指传统能源之外的各种能源形式,包括太阳能、风能、生物质能、核能、地热能、氢能、海洋能等。
随着传统能源日益紧缺,新能源的开发与利用得到世界各国的广泛关注,越来越多的国家采取鼓励新能源发展的政策和措施,新能源的生产规模和使用范围正在不断扩大。
2012年《京都议定书》到期后新的温室气体减排机制将进一步促进绿色经济以及可持续发展模式的全面进行,新能源将迎来一个发展的黄金年代。
当前,中国的能源与环境问题严重,新能源开发利用受到越来越高的关注。
新能源一方面作为传统能源的补充,另一方面可有效降低环境污染。
我国可再生能源和新能源开发利用虽然起步较晚,但近年来也以年均超过25%的速度增长。
自2006年《可再生能源法》正式生效后,政府陆续出台了一系列与之配套的行政法规和规章来推动新能源的发展,中国新能源行业进入发展的快车道。
中国在新能源和可再生能源的开发利用方面已取得了显著进展,技术水平有了很大提高,产业已初具规模。
到2008年底,我国新能源占能源生产总量比重超过9%。
2007年,我国太阳能产业规模已位居世界第一,是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家和重要的太阳能光伏电池生产国,2008年我国的太阳能产业在不利经济形势下仍保持了30%的高增长。
截止到2009年底,中国累计风电装机容量达到2580万千瓦,风力发电能力排名世界第二。
生物质能、核能、地热能、氢能、海洋能等新能源发展潜力巨大,近年来得到较大发展。
为适应节能减排要求,混合动力车、纯电动汽车、燃料电车等新能源汽车已成为汽车业的重要发展方向。
全球金融危机影响下,中国宏观经济发展增速趋缓,国内能源市场发展受到一定冲击,却给新能源发展带来契机。
政府抓住结构调整时机,着力优化能源产业结构,大力发展新能源及可再生能源。
良好的发展前景使中国新能源行业受到大型能源集团,民营企业、国际资本、风险投资等诸多投资者的广泛关注。
考虑到社会发展的需要和自己的专业基础,我们小组五人决定开展一次以新能源为主题的实践活动,本次实践活动选择风电场作为实践地点,通过为期3天的实践活动,增加了解风力发电的知识,把握新能源发展的最新动向和前景,增强使命感和责任感,锻炼提高实践能力,为日后的学习和工作打下更坚实的基础。
本报告将全面介绍本次实践活动的过程和成果,总结实践经验,为今后的学习实践打下良好基础。
实践地点:
内蒙古苏尼特右旗中广核苏尼特风电场
实践时间:
2010-7-8~2010-7-10
实践参与者:
王志强(自动化0802)、刘杰(自动化0802)、刘鹏举(自动化0802)、罗拉全(自动化0802)、褚世文(自动化0802)。
实践地概况
中广核苏尼特风电场位于内蒙古自治区锡林郭勒盟苏尼特右旗朱日和镇西北约10km处,南距温都尔220kV变电站约8km;场址中心地理位置为东经112°47′,46°28′,风电场海拔高程约为1160m~1195m之间。
208国道路和集(宁)~二(连)铁路由场区东侧通过。
场区内均为荒漠草原,植被稀疏。
气候属干旱大陆气候,平均气温不摄氏4.3℃,最高气温38.7℃,最低气温零下38.8℃,无霜期135天;外降水量平均为170-190毫米,蒸发量平均为2348毫米;全年盛行西北风,平均日照为数为3231.8小时。
该地区气候主要受蒙古冷高压控制,每次冷空气南下都会给该地区产生较强风力,加之风场周围地域开阔。
平坦,植被低矮,建筑物及树木稀少,气流的摩擦阻力小等原因,使得该地区常年有风。
根据风电场内测风塔的实测资料分析,风电场70m、10m高度处代表年年平均风速分别为8.1m/s、6.0m/s;年平均风功率密度分别为523.7W/m2、228.8W/m2;风电场70m、10m高度处年有效风速小时为8075h(3~25m/s)、7565(3~25m/s)。
风电场70m.10m高度代表年风向及风能主要集中于180°~315°(S~NW)之间,分别占总风能的88%、86%。
65m高度处50年一遇最大风速为40.2m/s,湍流强度(I15m/s)为0.07。
中广核苏尼特风电场风能资源较为丰富,具有很高的经济开发利用价值。
主要为地区负荷供电,满足锡盟地区电网的电力需求,以220KV电压等级接入系统。
是内蒙古地区高电压等级风力能源的样板工程。
实践内容及过程
2010年7月8日,我新能源“风”向标小组五位成员开始了为期3天的暑期社会实践,开始了在中广核苏尼特风电场的求知之旅。
8日上午我小组平安到达风电场,受到了场方的热情接待,我们稍作休息便立即开始了实践活动,场方向我们详细介绍了风电场的基本情况,包括电厂组成、设备运行、并网发电等,并就我们感兴趣的问题给予解答,使我们收获颇丰。
下午,我小组成员在场方的带领下,参观了部分电厂设备,在茫茫草原上,当我们见到一座座高高耸立的风车时,都被那秀美却不乏现代的景色深深陶醉了。
最令人难忘的就是在工作人员引领下我们亲自登上了风机,内心中的激动之情久久不能平静。
9日上午,我们继续进行实践,进行本次实践最为重要的部分,了解风电的日常运行和控制,由于很多厂区不便参观,场方特别安排了2位技术人员专门向我们讲解了风力发电的原理及运行控制过程,小组成员踊跃提问,在两位技术人员的悉心讲解下都获得了满意的答案,场方对于我们求知热情给予了积极的评价,极大鼓舞了我组成员,对于余下的实践任务,每位小组成员都表现出积极乐观的态度和高昂的热情。
9日下午,场方有安排员工与我们在一起谈心,使我们对电厂员工的工作和生活有了一定的了解,给我们印象最深的就是电力人那份爱岗敬业,甘于奉献,严谨认真的态度和精神,我小组五位成员都深深地被他们感动了。
10日是我们暑期实践的最后一日,上午电场的领导同我们举行了座谈,就我国风电发展现状作了阐述,并就以风电为代表的新能源行业做了展望,不仅如此,相关领导还向我们讲述了新能源行业的人才现状,就风电的人才需求作了介绍,使大家受益匪浅,很受启发。
10日下午,我小组顺利结束本次实践活动,离开时受到了场方的欢送,场方对我们本次暑期实践活动给予了积极评价,为我们后续的学习和工作注入了巨大的动力。
实践成果
本次实践圆满完成预期计划,收获了丰富的实践成果:
一、风力发电原理
人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关,每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次飞跃。
在我们进入21世纪的今天,世界能源结构也正在孕育着重大的转变,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。
风力发电的原理说起来非常简单,最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成,如下图所示。
空气流动的动能作用在叶轮上,将动能转换成机械能,从而推动叶轮旋转。
如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连,就会带动发电机发出电来。
孩童玩的纸质风车就是风力机的雏形,在它的轴上装个极微型的发电机就可发电。
现代大型风力发电机,单台容量一般为600-1000千瓦。
目前国际上研制的超大型风力发电机单机容量也只为6MW。
对于一个大型发电场来说,其容量还是很小的。
因此,我们一般将十几台或几十台风力发电机组成一个风电场。
这样既形成一个强大的供电体系,也便于管理,实现远程监控。
同时,也降低了安装、运行和维护的成本。
控制系统是现代风力发电机的神经中枢。
现代风机是无人值守的。
就600千瓦风机而言,一般在4米/秒左右的风速自动启动,在14米/秒左右发出额定功率。
然后,随着风速的增加,一直控制在额定功率附近发电,直到风速达到25米/秒时自动停机。
现代风机的存活风速为60-70米/秒,也就是说在这么大的风速下风机也不会被吹坏。
二、我国风电发展现状
中国风能资源丰富,根据全国900多个气象站的观测资料估计,我国陆地风能资源总储量约32.26亿千瓦,其中可开发利用的风能资源总量为2.53亿千瓦,居世界首位;中国近海(水深小于15米)风能资源,估计为陆上的三倍,即近海的风能储量约为7.5亿千瓦。
这样,陆上和近海10米高处技术可开发风能资源总量,总计约为10亿千瓦。
现代大型风力发电机组高度已超过50米,50米处的风能密度为10米高处的2倍,这样,中国技术可开发的风能资源总量,即可高达20亿千瓦。
我国东南沿海和山东、辽宁沿海及其岛屿,内蒙古北部,甘肃、新疆北部以及松花江下游等地区均属风能资源丰富区,年平均风速大于等于6m/s,有效风能密度大于等于200W/m2,有很好的开发利用条件。
这些地区中很多地方常规能源贫乏,无电或严重缺电,尤其是新疆、内蒙古的大部分草原牧区及沿海几千个岛屿,人口分散,电网难以通达,或无电力供应,或采用很贵的柴油发电。
在上述地区,利用风力发电,以节约能源,改善环境,缓解电力供应紧张状况,具有重要意义。
另一方面,这几年我国的交通条件得到很大的改善,电网覆盖程度有了很大的提高,不少风能资源丰富地区已置于电网覆盖之下,这也为建设大型风电场提供了有利条件。
上述情况决定了我国发展风电的特点是:
在风能资源丰富或较丰富的边远无电、缺电地区,以发展小型或中型独立运行的风电系统(包括风力/柴油联合发电和风/光联合发电等)为主,利用风力发电解决边远地区的生活用电和部分生产用电;在风力资源丰富、电网通达的地区,风力发电则作为一种清洁的可再生能源,补充和逐步代替部分常规能源,缓解电力供应紧张的矛盾,提高当地的环境质量,所以应以发展大型风电场为主。
利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式,受到世界各国的高度重视,而且发展速度最快。
风力发电通常有三种方式。
一是独立运行方式,通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力,它用蓄电池储能,以保证无风时的用电。
二是风力发电与其他发电方式(如柴油发电机、太阳能光伏系统)相结合,向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。
三是风力发电并入常规电网运行,向大电网提供电力;常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机,这是风力发电的主要方向。
前面两种风力发电形式又称离网型风力发电。
由于风能具有随机性,利用风能必须考虑储能或与其它能源相互配合,才能获得稳定的能源供应,这就增加了技术上的复杂性。
独立运行的风力发电机组是把风力发电机组输出的电能经储能装置(如蓄电池等)储能,再供应用户使用。
为保证独立运行的离网型风力发电机组能连续可靠地供电,解决风力发电受自然条件限制的影响,风力发电机组经常与其它动力源(如柴油机等)联合使用,互为补充。
尽管中国在1800多年前就有了帆船、风车等利用风能的记录,但现代风电产业的发展始于20世纪70年代初。
从80年代初开始,国家科委和国家计委将新能源利用列入国家科技公关计划,其中包括风力发电的科技公关项目,全国先后共研制出从50W到200kW机型40多种。
根据我国的具体情况,为解决地处边远、居住分散、电网难以到达地区的农牧民群众的用电问题,重点推广了户用微型风力发电机。
即从离网式小风机的研发推广开始,经过初期发展、单机分散研制、示范应用、重点攻关、实用推广、系列化和标准化几个阶段的发展,无论在科学研究、设计制造,还有试验、示范、应用推广等方面均有了长足的进步和很大的提高,并取得了明显的经济效益和社会效益。
目前,在大电网难以到达的边远或孤立地区,如边防连队、哨所、森林中的海岛驻军、渔民、地处野外高山的微波站、电视差转台、气象站、公共铁路无电小站、了望台、石油天然气输油管道及滩涂养殖业(全国有7000多公里的海岸线)等多数地方,通常的办法是采用柴油发电机组来提供必要的生活和生产用电。
由于柴油价格高,加之运输方面的困难,造成发电成本相当高,并且由于交通不便和燃料供应紧张,往往不能保证电力的可靠供应。
我国风力发电的另一重要方面,是在风能资源丰富、电网通达的地区发展并网型中大型风力发电场。
风力发电场的建设是使风能成为真正的补充替代能源,缓解电力紧张的矛盾,提高当地的环境质量和发挥规模效益的主要方式。
80年代中期,我国开始进行并网型风力发电技术的试验和示范。
经过十多年的努力,逐步走向规模开发。
1994年,原电力部发布了风力发电上网有关规定之后,并网风力发电技术的发展越来越受到重视。
风力发电产业从新疆、内蒙古和东南沿海部分起步开始大发展。
近十多年来,中国政府一直关注和支持风能的开发和利用,制定了一系列的政策,经过20多年的发展,风力发电从无到有,从小到大,经历了曲折和坎坷的道路,迎来了并网风电场发展的春天。
风力发电场是将多台并网型风力发电机安装在风力资源好的场地,按照地形和主风向排成阵列,组成机群向电网供电,简称风电场。
风电场是大规模利用风电的有效方式,于20世纪80年代在美国兴起。
截止2004年底,我国共建设43个风电场,分布在14个省(市、区),累计安装风电机组1291台,并网风电装机容量为764MW,风电装机容量仅占全国装机容量的0.17%,其中2004年新投入运行的风机容量为19.7万千瓦,年增长率达到34%,装机容量居世界第十位,亚洲第三位。
计划到2010年,并网风电装机达到500万千瓦。
目前,我国的风电装机容量还不到全国总装机容量(4.5亿千瓦)的0.5%,根据我国能源发展规划,我国风电具有大规模发展的前景和市场需求。
三、我国能源发展现状和前景
能源的转型是国家经济转型的关键环节,也是社会进步的重要标志。
实现低碳化的、有序的能源结构是中国能源战略定位的根本。
我国的能源效率低、污染严重,在某种程度上并非由于技术力量不足,而是由于体制不合理和市场机制不完善所造成的。
技术创新支持产业发展的制度性轨道缺失,使得大量高效清洁的能源技术得不到普遍采用。
能源既是“工业的粮食”甚或“现代工业的血液”,但却持续释放着巨大的外部性影响。
能源对环境造成的巨大影响,远甚于其他产业。
在我国,煤炭工业、石油、火电等传统能源的开发和利用,已承载中国经济腾飞的奇迹近30年,但也极大程度地影响了我们赖以生存的自然生态家园。
因此,能源结构向多元化和均衡的方向发展,既是能源战略转型的核心问题,更是国民经济宏观战略朝向可持续发展方向的理性选择。
2009年12月召开的中央经济工作会议,明确将“调整经济结构”列入2010年六大任务之一。
“以煤为主”的中国能源结构
资源赋存的特征从根本上决定了我国长期以来保持“以煤为主”的能源消费结构特征。
与1952年相比,2008年,我国的一次能源消费总量中,煤炭比重从95%下降到68.7%,石油消费由3.37%提高到18%,天然气消费由0.2%提高到3.8%,水电、核电和风电在能源消费结构中的比重则由1.61%提高到9.5%。
能源生产结构也基本相同。
其中,传统能源占取绝对比例,尤其是煤炭的生产量自2002年以来的8年间,在能源生产结构中的占比一直保持在76%左右;其次是石油,我国原油生产在能源生产结构中基本是12%左右的水平。
而在二次能源中,无论消费结构还是生产结构,基本以燃煤为主的火力发电为主导能源。
总体上,我国的能源生产及消费呈现出“富煤、缺油、少气”,以及“新型能源短缺”的结构特征。
显然,这种以低热值的化石燃料为主的能源结构,负外部性对环境影响较为重大。
中国能源多元化的发展趋势
我国能源多元化的趋势目前主要表现为三种情形:
基础能源体系形成多元发展态势
通过促进天然气、煤层气等清洁气体能源的跨越式发展,促进能源体系由“以煤为基础”的结构特征向“煤油气并重”转化。
这是“十一五”期间中国能源体系改造的重要方向,也是我国实现基础能源体系多元化战略的必然选择。
我国开启“气体能源”时代具有良好的资源基础。
目前,我国已探明天然气储量为2.6万亿立方米,预计可采储量为7-10亿立方米。
同时,我国的煤层气资源丰富,是质优价廉煤层气最富资源的储备国。
最新的资源勘查结果显示:
我国埋深在2000米以浅的煤层气地质资源总量为36万亿立方米,其中可采储量达10万亿立方米,居世界第三位。
显然,我国已具备依托海陆气体能源的独立供给,力促气体能源跨越式发展已具有充备的资源基础和转型条件。
能源结构层次呈现低碳多元格局
建国60多年来,随着国民经济和社会的发展,尤其在技术进步的推动下,我国的一次能源消费结构稳健地实现了从“以煤为主”向“煤油气并重”的转变,同时新能源、可再生能源的比例亦有较大幅度提升。
对比1952年的能源结构,截至2008年,我国的一次能源消费总量中,煤炭比重从95%下降到68.7%,石油和天然气消费占比为21.8%,水电、核电和风电等清洁及可再生能源的比重已接近10%。
尽管未来的能源形势仍存在种种不确定性,但我国的能源消费结构正在趋向全面多元化。
日前,国家有关部门正在研究制定新的“能源发展十二五规划”。
据了解,拟议中的《新能源产业规划》,要求在“十二五”规划期内,将新能源占能源消费总量比重从目前水平提高到12%-13%左右,到2020年新能源在能源结构中的比例将达到15%。
将对风能发电、太阳能发电和核能发电的装机目标进行大幅度调整,这将对新能源行业产生巨大的推动作用。
在已初步实现产业化的新能源及可再生能源中,太阳能和光伏能源的发展极为重要。
我国现已成为太阳能电池的生产大国,截至2008年底中国太阳能电池产量达1000MW,居世界首位。
2009年太阳能电池产量已达2800MW,并且发展和利用空间仍巨大。
此外,核电的振兴也成为新时期能源多元化发展的重点之一。
能源的开发形成区域多元化战略
近年来,在我国的能源开发中,不仅形成国内开发的布局多元化格局,在国际能源发展中,也逐渐形成了投资开发战略布局的多元化态势。
能源开发中的多元化,正在从由国内开发向国内外并举开发模式加速转变。
中国“油气资源短缺而相对富煤”的资源赋存现状,从根本上决定了中国石油业发展由过去“依赖国内开发,依靠国外进口”的模式必须打破,特别是在石油资源越来越严重影响国家安全的今天,中国的石油行业出现了历史性的改变:
“由国内开发向国内外开发并举模式加速转变”。
随着国际战略空间的不断扩大,我国已积极参与到国际能源资源市场的“集体大合唱”中。
目前,我国的能源国际合作领域已从最初的以石油和天然气为主,逐步扩展到天然铀、煤炭、电力、风能、生物燃料、能源科技装备等多个方面;截至目前,中国已与36个国家建立了双边能源合作机制。
此外,近年来,通过独资、合资、股权参与、并购等灵活的方式,中国的能源企业在海外能源资源的勘探、开发和利用方面开展了富有成效的合作。
中国能源战略的转型目标
从战略上看,我国面临的能源挑战不外乎涉及两个方面的矛盾:
一是能源的有限供给与经济发展日益扩大的能源需求之间的矛盾。
这是一个经济问题,要求我们必须思考如何进行制度设计并有效实施,“以有限的能源满足经济的持续快速增长”。
二是能源的大量使用与环境形势日益加剧之间的矛盾。
这是一个社会问题,要求我们如何平衡经济需求及选择社会目标的组合,我们应“尽可能地降低甚至避免能源使用过程中造成的环境损失和社会福利损失”。
面对能源挑战问题,国家不仅在宏观层面,还是微观层面上均提出按照科学发展观的要求,转变能源资源经济增长方式,提出“节能减排”有效利用资源的号召,同时在法律上制定一系列相关经济法规法律,对能源行业高消耗、高污染从源头上起到了强有力的约束作用。
为此,近年来,在我国能源领域悄然发生了以下几个方面战略转型和发展变化:
由高成本的粗放型利用能源向集约化使用能源方式转变
随着我国市场化水平不断提高,市场化机制逐渐健全,经济增长方式正在由依赖于计划的粗放型模式向依赖于市场的集约化模式转变。
在这一历史趋势主导下,政府管理经济的理念与方式均发生了巨大改变,特别是近几年来针对产业结构优化与能源产业发展出台了一系列政策,不仅有力地推动了国家产业水平升级与变迁,使高耗能产业得到抑制,而且使能源行业进入集体节能降耗减排的轨道。
特别是煤炭行业基地建设与资源企业规模性壁垒的确立,使煤炭产业规模结构趋向改善,使能源利用率大为提高。
近来争议较大的是山西省煤炭资源整合问题,呈现出一个“两难”局面:
是提高规模节约能源保护环境,还是国进民退挑战产权的市场公平性问题。
实际上,从能源工业的本质上看,必须提高煤炭行业集中度,具有必要的规模性才必然是节约的,利用有效率的制度安排和建立严格的经济秩序、通过市场规则达到能源改善的目标是重要的。
此外,在促进能源节约和能效提高方面,技术创新起到推动作用,装备技术实现了跨越式发展,促进能源生产力“大解放”。
发展到今天,我国在能源开采加工、电力输配技术、节能和能效技术方面取得了历史性的长足进步,攻克了一系列技术难关、建造了一大批国产设备、开发了一大批国产器械、掌握和构建了一系列能源理论体系。
由负外部性非清洁化能源开发向清洁化能源模式转变
我国的能源效率低、污染严重,在某种程度上并非由于技术力量不足,而是由于体制不合理和市场机制不完善所造成的。
技术创新支持产业发展的制度性轨道缺失,使得大量高效清洁的能源技术得不到普遍采用。
对此,从“十五”后期开始,国家高度重视清洁能源发展,先后出台了《清洁能源生产促进法》、《可再生能源法》等一系列清洁能源政策法规,《循环经济法》也正在酝酿颁布中。
近年来,随着国民经济的迅猛发展,社会发展的水平不断提高,全社会的环境保护意识有所提高,并且在国民经济的各个行业尤其是能源行业获得积极响应,使清洁能源的社会发展需求环境有了重大改变。
在我国国民经济和社会发展“十一五”规划中,首次将我国的节能降耗、环境评价与经济增长等三重指标捆绑量化约束,明确指出:
到2010年,应“实现人均国内生产总值比2000年翻一番”,“单位国内生产总值能源消耗降低20%左右”,以及“主要污染物排放总量减少10%”等目标。
而今,“后哥本哈根时代”的全球碳排放压力表明,在“十二五”时期以碳减排为核心的环境问题比任何时候都重要,温总理在哥本哈根大会上的庄严承诺已充分说明:
环境问题是今后发展问题的重中之重。
低碳化已是大势所趋。
能源行业作为高碳行业,特别是我国以煤炭为主的能源体系,其二氧化碳的排放量已是“老大难”问题,因此,我国以煤为主能源体系的根本性变革只能是走“清洁化低碳化”道路。
由非市场化向市场化的目标转变
就总体而言,对比我国经济规模和社会发展水平,我国的经济制度和机制的市场化水平仍较为滞后。
这决定了,我国的能源市场化改革主要集中体现为:
价格形成机制的市场化深度以及能源资本化两个方面。
其一,价格改革问题。
在能源行业,价格问题始终是个敏感问题,牵一发而动全身。
尤其是石油天然气产业的价格,长期依靠国家行政管制。
实际上,我国的油气价格形成机制还是自成体系。
在价格市场化改革方面,走得较快的应是煤炭和电力领域。
经过10多年的渐进式改革,煤炭市场的政府定价至2010年初彻底退出;焦炭市场价格则基本接近放开;而关系国计民生的最为敏感的电力市场价格,也在根据社会发展的新形势变化而初步实现了市场化。
其二,是能源资本化问题。
能源企业嫁接现代发达的资本化平台,是其实现制度创新和迅速发展的必由之路。
目前,我国三大石油能源企业巨头,中石油、中石化和中海油已实现在全球多个地点上市。
截止2009年初,煤炭行业的上市公司约为40-50家,其总市值已达一万多亿元人民币。
此外,电力行业的上市公司也有50-60家,其总市值近6000多亿元人民币。
通过实现上市,石油、煤炭和电力等的行业集中度明显提高,竞争能力显著增强。
在国