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新能源风能论文

新能源--风能论文

中国新能源风能的利用现状及发展

摘要:

随着化石能源的不断消耗，新能源的开发利用引起了世界各国的重视。

新能源具有污染少、储量大、永续性等特点。

我国新能源产业呈现强劲发展势头，其中，风电发展最为迅猛。

我国风能资源丰富，目前中国风电技术的开发利用取得了巨大进步。

但中国的风能资源开发利用仍然存在诸多问题，如风电的并网消纳难、电力市场不完善、相关配套法规不健全和风机制造技术基础薄弱等，这些制约因素严重阻碍了我国风电的可持续发展。

本文着重阐述了中国新能源风能的资源条件、我国风能发展现状及制约中国风能发展的因素并对我国风能发电的发展前景进行了展望。

关键词:

新能源，风能资源，风电

ThepresentsituationanddevelopmentofChinanewenergywindpower

Abstract:

Withtheconstantconsumptionoffossilenergy,thedevelopmentandutilizationofnewenergyhasarousedworldattention.Newenergyhastheadvantagesoflesspollution,largereserves,sustainability.China'snewenergyindustryhaveshownastrongmomentumofdevelopment,amongthem,themostrapiddevelopmentiswindpower.ChinaisrichinwindenergyresourcesandthedevelopmentandutilizationofChinesewindpowertechnologyhasmadegreatprogress.ButthedevelopmentandutilizationofwindenergyresourcesstillexistmanyproblemsinChina,suchasthedifficultofwindpowergrid.Thepowermarketisnotperfect,therelevantlawsandregulationsarenotperfectandthewindturbinemanufacturingtechnologyfoundationisweakandsoon.ThesefactorsseriouslyhinderedthesustainabledevelopmentofChina'swindpower.ThispaperfocusesonthefactorsofChinesenewenergywindenergyresources,thedevelopmentofwindenergyinChina,therestrictionofChinesewindenergyandtheprospectsforthedevelopmentofwindpowergenerationinChina.

Keywords:

newenergy；windenergy；windpower

引言

能源是人类生存和发展的重要物质基础，是人类从事各种经济活动的原动力。

由于化石能源（如煤、石油、天然气等能源）自然储量的有限性以及人类对其需求的无限性，随着人类对化石燃料无节制的开采和利用，化石能源短缺的矛盾日益突出。

长期以来，我国以化石能源为主的能源构成形式加剧了对化石能源的依赖，据统计，2007-2010年我国能源消耗总量不断上升[1]（见表1），增长率分别为7.8%、4.0%、6.3%、5.9%；2011年能源消耗总量达34.8亿t标准煤，比2010年增长7%。

能源消耗总量中，煤、石油、天然气这些化石能源在2007-2010年所占比例分别为93.2%、92.3%、92.2%、91.4%，是能源消费的主要部分。

人均资源量少、资源消耗量大、能源供需矛盾尖锐以及利用效率低下、环境污染严重、能源结构不合理[2]已成为制约我国经济社会可持续发展的重要因素。

同时，化石能源的使用也给环境带来了许多负面影响，CO2等温室气体的排放导致全球气候变暖，并引发了气候的极端变化和一系列的自然灾害。

在这种情况下，人类必须另辟蹊径，积极寻求能够替代化石能源的新能源和可再生能源，逐步摆脱对传统化石能源的依赖[3][4]。

表12007-2010年我国能源消耗总量及构成形式

以水能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能和核能等为代表的新能源又称非化石能源[5]，不但取之不尽、用之不竭，而且低碳、清洁、环保，既有利于保障能源供给，又可极大地减少温室气体的排放。

新能源被认为是能够同时解决能源危机、金融危机和气候危机的战略性支点，因而成为新一轮国际竞争的热点[6]。

新能源特别是风能，是一种清洁、廉价、储量极为丰富的可再生能源，它与常规能源不同，在其利用过程中不会带来环境污染问题，其储量也不会随着其本身的转化和利用而减少。

不但分布来源广泛和储量丰富，而且技术相对成熟，开发利用成本相对较低，具备了规模化开发利用的条件。

因此，风能这种可再生清洁能源受到了世界各国的日益关注。

我国不但拥有丰富的风能资源，而且风电开发和利用技术位居世界前列。

因此自20世纪70年代末以来，随着世界各国对环保、能源短缺及节能等问题的日益关注，认为大规模利用风力发电（简称风电）是减少空气污染，缓解能源短缺的有效措施之一。

中国三北地区（西北、华北、东北）及东南沿海地区有丰富的风能资源，而这些地区又都存在能源短缺和环境污染问题，因此通过利用风电来改变能源结构并改善环境，不失为能源开发领域中重要的策略之一[1][7]。

1中国的风能资源及分布

地球大气中蕴藏着巨大的风能资源，据估算约有2x1010kW[8]。

中国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。

中国气象科学研究院根据全国900多个气象站陆地上离地10m高度资料进行估算，全国平均风功率密度为100W/m2，风能资源总量约32.26亿kW，估计只有约10%可以利用，测算出陆地上技术可开发风能储量约2.53亿kW;近海可开发利用风能约7.5亿kW，共计约10亿kW，仅次于俄罗斯和美国，居世界第三位。

按同样条件对沿海水深2-15m海域估算，海上风能储量750GW，共计约1TW[9]。

陆上风电和海上风电年上网电量分别按等效满负荷2000h和2500h计算，每年可提供0.5万亿和1.8万亿kW●h电量，合计2.3万亿kW●h，相当于我国2010年发电量的54.4%，风能利用空间非常大。

在我国，东北、华北、西北（图1）具有丰富的风能资源[1]。

内陆也有风资源较丰富的地区，像江西都阳湖和湖北通山。

图1我国风资源丰富的省区

2中国风能开发利用现状

在水能、太阳能、风能、地热能、海洋能和生物质能等众多可再生能源资源中，风能因其易获取、资源丰富、分布广泛和成本低等特征，在世界可再生能源资源的利用中获得了巨大发展。

中国对风能的利用早在公元5000年前就有纪录，但现实的风力发电起步较晚，始于20世纪50年代后期。

随后，国家出台了一系列促进风电发展的激励政策和鼓励措施，实施了多项工程计划项目，如“乘风计划”、“光明工程”等。

经过近60年的发展，中国风能开发利用取得了巨大进步，风电发电量、装机容量和风电场数量位居世界前列。

2.1风电装机容量和发电量规模不断扩大

从2005年开始，中国的风电装机容量每年的增长数量均翻番。

截至2011年底，我国风电新增装机容量约为1800万kw，而在2006年新增装机容量仅为134.73万kW;到2011年，我国风电总装机容量达到了62.7GW，居全球领先地位。

连续6年的装机容量的大规模、快速增长[3]（见图2），中国风电装机容量的增长率已占全球总增量的40%。

从图2可见，在过去的几年我国风电的装机容量在不断增加，且每年的增长幅度也逐步扩大，在这段时期我国进入了风电快速发展阶段。

但在连续5年的翻番增长后，我国风电装机容量的增速有所减缓。

从图2可见，风电装机容量的年增长速度2006-2009年超过100%,2010-2011年增长速度分别递减为61.65%,42.91%。

因此，2011年成为中国风电发展的一个转折年，我国风电从快速发展阶段进入到调整期。

截止到2012年6月，我国并网风电达到5258万kw，首次超越美国，达到世界第一。

而在5年前，我国的并网风电仅200万kW。

从200-5000万kw，我国风电只用了5年就走过了欧美国家15年走完的历程[10]。

与风电装机容量规模扩大相对应的是风电发电量的逐年增加。

根据国家能源局的统计数据，2009年中国风电发电量为276.1亿kW●h，占全部发电量的0.75%，同比增长111.14%。

据国家电网的数据，2010年国家电网公司消纳风电电量474亿kw●h，截止2011年底消纳的风电量达到了706亿kW●h，同比增长48.9%。

随着风电发电量的不断增加，电网对风电量的消纳成为一个较突出的问题。

针对这一问题，我国也制定了一系列的鼓励和补贴政策，国家能源局于2012年6月1日发布了《关于加强风电并网和消纳工作有关要求的通知》。

在相关激励政策和措施的引导下，各省级电网区域加强了对风电的消纳利用，各省级电网区域风电平均利用时数已达到了1920h，其中尤以福建省最多为3096h。

图22006-2011年我国风电新增装机容量及年增长速度

2.2中国风电技术取得了较大进步

我国风力发电起步较晚，在2004年之前风能利用技术落后，风电设备制造业不完善。

为了促进我国风电发展，降低设备成本，国家一直坚持推进风机设备国产化，风电设备制造业也实现了从无到有、从小到大的跨越式发展。

我国风电设备国产化率从2004年的10%一跃上升为2011年的90%。

在发展的过程中，我国风机企业不仅打破了国外企业对兆瓦级风机的技术垄断，还坚持自主创新和研发，形成了规模化的生产能力，主要零部件的制造和配套能力有所提高[11]。

随着我国风电设备制造业自主创新能力的提升，我国自主知识产权的风力机不断地出口到海外，采用中国标准的风电项目开始在国外投产发电。

2012年5月，由水电顾问集团EPC总承包的埃塞俄比亚阿达玛风电项目首台机组成功并网发电。

这是我国第一个技术、标准、管理和设备整体走出去的风电项目，它采用中国标准进行设计、施工和验收，采用中国风机设备和中国监理，所以具有重要的战略意义和现实意义。

随着风电技术的日臻完善，我国风电装机在全国的覆盖面逐步扩大。

我国首先安装第一台风力机的省市分别为北京、湖北、山西、河南和湖南，其他各省市也相继建立起了风电场。

截止2011年8月底，我国共有486个并网运行的风电场，分布在除西藏和广西以外的全国所有地区。

此外，2011年9月22日，广西壮族自治区第一座风力发电站—中电投金紫山风电场项目一期工程首批机组在顺利完成一系列规定试验项目后，顺利并入广西电网投产发电[12]。

这意味着随着紫金山风电场项目各期工程的竣工，广西也即将拥有风电场。

中国可再生能源课题综合组和风能组就风能中、长期的发展目标分别进行了预测，另外，国内外一些专家和机构也对我国风能发展目标进行过预测。

经过综合分析，风能组提出的预测结果见表2[13]。

表2中国风电累计装机容量发展目标

和弃风问题突出。

此外，风电的弃风限电也给我国造成了巨大的经济损失，降低了风电行业的盈利水平。

据不完全统计，2011年中国风电“弃风”比例超过12%，相当于330万t标煤的损失。

风电企业因为限电“弃风”损失达50亿元以上，约占风电行业盈利水平的50%[17]。

3.2现行电力市场机制严重约束了我国风电的发展

目前我国的电力市场仍然是以计划手段为主，电场的发电、输电和配电计划均由政府制定，很难反映电价与市场供求间的关系。

我国的电力市场环境封闭，阻碍了风电市场的发展。

首先，由于电力市场以计划为主，一些风电相关企业对市场信息掌握不完全，对市场的供求关系未能做出准确的分析，在国家政策的鼓励下一味抢占资源、上项目，不考虑自身技术条件和市场未来前景，盲目扩大和发展，导致行业技术标准不过关和管理跟不上，形成了安全隐患，引发了一些不必要的事故。

以2011年为例，我国风电事故频发，截止到2011年8月底，全国共发生193起风电脱网事故，其中大规模脱网事故（一次损失风电出力50万kW以上）由2010年的1起增加到12起[18]，尤以甘肃酒泉和河北张家口风机脱网事故较为严重。

事故的发生不仅造成了风电的损失，带来了资源浪费和经济浪费，也影响了社会公众对于风电发展的信心，进而影响对风电业的投资，加大风电场场址确定的困难（因选址时要征得当地附近居民的同意）。

其次，风电是新兴产业，同时又是一种较为特殊的商品，而商品的生产、分配、销售等环节都离不开市场。

但在我国现行的电力市场机制下，风电市场并未开拓好，阻碍了风电产业的发展，影响了风电产品及其相关产品的销路。

由于市场的不完善，国内风电设备制造商产能远高于市场需求，国内的风电设备市场趋于饱和。

以我国第二大的风电企业一金风科技为例，金风科技的盈利在经历了2008-2010年的高速增长后，2011年的盈利出现了明显下降，净利润从2010年的22.8952亿元下降为2011年的6.0671亿元，下跌比例超过了73%。

股价下跌的企业不只是金风科技，截至2012年5月我国最大的风电企业华锐风电也难逃股价下跌的命运，净利润出现大幅下降。

3.3风电技术阻碍了我国风电的健康有序发展

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，提高竟争能力但是，如果没有自主创新的能力，就不知道引进什么先进技术，引进以后也不会消化吸收，更不能在此基础上进行再创新[19]。

尽管目前我国的风机设备企业已经打破了国外对于兆瓦级风机的技术垄断，风电技术取得了巨大的成就。

但不可否认的是，在我国风能利用的进程中，技术仍是一个不可忽视的难题。

在2010年前，我国的风电行业技术标准在风电设备制造、安装、维护和检测等整个产业链相关的技术标准体系中，要么存在空白，要么是早期制定的，更新太慢，要么采用的是欧洲标准[20]，不能完全适应中国的要求。

风电行业技术标准体系的空白与滞后，在一定程度上减缓了我国由风电大国向风电强国转变的进程。

可喜的是，我国国家能源局于2011年8月5日发布了首批风电技术标准，并于2011年11月1日起实施，这在一定程度填补了我国风电技术标准在大型风电场并网、海上风电建设、风电机组状态监测、风电场电能质量和风电关键设备制造等方面的空白。

但需要注意的是，我们不能仅满足于此，国家相关部门还应加速制定更为全面、完善并符合我国国情的风电行业技术标准，以促进我国风电的健康有序发展。

4中国风能未来的发展

我国的风能发展尽管在2010年和2011年两年中暴露了许多问题，但这也正标志着我国的风电行业将要从高速发展期步入到调整期，即将进入成熟发展阶段。

我国在《可再生能源发展中长期规划》中提到，风电是2010年和2020年可再生能源发展的重点领域之一。

从国内看，我国计划在“十二五”期间进一步加快风电等可再生能源的发展。

预计到2015年，风电装机将达1亿kw，年发电量达1900亿kW●h，风力发电量占全国发电量的比重将超过3%[21]。

这一比例的提高，意味着风力的开发和利用在总能源利用中所占比重的不断提升，风能这一可再生能源将具有重要的战略地位。

在发展陆上风电的同时，海上发电也将在“十二五”期间迎来黄金发展期。

“十二五”期间，我国海上风电的发展目标为500万kW,2015年形成完整的海上风电产业链和服务体系;到2020年，我国海上风电的发展目标是3000万kw，海上风电具备更大规模的发展条件，国际合作能力将进一步增强[22]。

积极开发海上风电。

随着风电快速发展，陆地风电已开始趋于饱和，近海风电逐渐成为全球关注焦点。

我国近海可开发利用风能达7.5亿kW，约是陆地风能的3倍，丰富的风能资源和广阔平坦的区域以及距负荷中心较近等优点使海上风电成为研究和应用热点。

2010年我国首个海上风电示范项目—上海东海大桥102MW项目全部并网发电，并开始供电，开启了海上风电先河。

截至2010年底，我国以13.8万kW的海上风电装机位列全球第七，与丹麦、英国、德国共同成为全球风电大国。

完善技术标准体系，由风电大国向风电强国转变。

近年来，我国风电发展迅猛，无论从装机容量、发展规模还是风机制造能力上看，都已是名符其实的世界风电大国。

但是，在风电发展中也暴露了一些问题，风机脱网、倒塌现象时有发生，增加了上网风电的不稳定性。

未来风电发展要从追求速度向追求质量转变，从追求装机容量向追求发电量转变，要实现这一转变就要完善相关技术标准体系。

5结论

中国的风能开发利用在经过6年的高速翻番增长后，如今已步入了调整阶段。

调整包括多方面的内容，首先是风电技术的不断调整提高，主要集中在储能技术和风电的并网消纳技术方面；其次是国家不断完善风电行业的技术标准，使风电企业“行之有据”，这不仅有利于企业提升技术和管理水平，也有利于国内企业与国际接轨;第三，推动我国电力市场的不断健全和完善，使风电发展能够在一个机制灵活、有效率的电力市场中运行，从而使电价得以充分反应市场的供求关系，保障风电这一特殊产品有销路，通过市场竞争的优胜劣汰形成更为合理的风电资源配置。

从另一个角度来说，由于我国2011年风电事故频发，同时伴随着“大型风电场并网设计技术规范”等风电产业发展急需的18项重要技术标准的出台，我国已认识到对风电行业必须进行调整，以促使其不断成熟和持续发展。

相信随着国家相关政策措施的不断出台以及国内风电企业管理和技术水平的提高，在国际风电行业快速良好发展的大背景下，我国的风电行业定将会迎来新一轮的稳健快速发展，风力发电在总发电量中的比例也会不断提高。

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