风力发电与风能产业的发展

zhang2005sun · 发表于 2008-11-29 17:51:58

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1 引言
- f! Q9 @8 S! g' {2 M% M$ r 众所周知，地球上煤炭、石油和天然气等矿物能源的蕴藏量是有限的，人类赖以生存、发展的能源总有一天要枯竭，并且不断增长的能源消耗所造成的环境污染和安全问题已经成为社会的主要突出矛盾。水力和核能是目前除化石燃料之的主要能源利用形式，虽然水力不存在烟气和放射性污染，但建设水电站对生态环境造成的影响和破坏却不可低估，核电站的辐射安全和核燃料棒废料以及辐照报废设备的处理更是令人头疼的问题。无论从人类将来的能源危机，或是眼前的环境污染问题来看，研究开发风能、太阳能和潮汐能等新能源已成为当前人类十分迫切的需求。
在它们中间，研发风力发电技术具有特别重要的意义，因为地球上蕴藏的风力资源十分丰富，而且风力发电是目前新能源中技术最成熟、最具规模化发展前景的可再生能源，风电发展越来越受到各方的高度重视。目前全球风电装机容量以每年百分之二十八的速度增长。开发利用风力资源，需要许多高新技术，特别是电力电子技术以及自动控制技术的支持。将最新的电力电子技术和自动化技术应用于风力发电系统中，将提高风力发电的效率和电力变换质量，降低风电的成本，使得清洁可再生能源逐步替代传统的矿物燃料，以改善人类生存的环境，提高人们的生活质量，具有重大的经济效益和社会效益。

2 风力发电简介

2．1 风力发电机组的组成
风力发电机组主要由风轮、发电机、电能变换单元和控制系统组成。风轮通过叶片捕获风能，是吸收风能并将其转换成机械能的部件；发电机实现机械能一电能转换。由于异步发电机结构简单、运行可靠，目前陆地风场的风力发电几乎均采用异步发电机。
发电机所发出的电能有两种处理方式：可以直接给负载供电或并入电网；也可以通过储能设备进行蓄能，再由电能变换单元将储能设备输出的直流电转换成交流电，然后再供给负载或并网。锗能设备作为中间环节不仅可以将能量储存起来，还兼有稳定电压的功能，这样对负载供电更平稳，对电网的冲击亦可减小。
风力发电机组的控制系统是综合性控制系统，不仅要监视电网、风况和机组运行参数，对机组进行并网、脱网控制，以确保运行过程的安全性和可靠性，而且还要根据风速、风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组韵运行效率和发电量。

2．2对风力发电控制系统的要求
在风力发电系统中需要解决的基本矛盾是如何在风速变化的情况下，获得较稳定的电压输出，以及如何解决无风时的用电问题。既要考虑到风能的特点，又要考虑到用户的需要，达到实用、可靠、经济的运行效果，关键环节之一就是要有个稳定、可靠、功能齐全的控制系统。

2．3风电控制系统的发展历程
风力发电控制系统的基本目标分为3个层次：保证可靠运行、获取最大能量、提供良好的电力质量。因此，为了达到这控制目标，风力发电系统的控制技术从定桨距发展到变桨距又发展到近年来采用的变速控制技术。
(1)20世纪80年代中期开始进入风力发电市场的定浆距风力发电机组，主要解决了风力发电机组的并网问题和运行的安全性与可靠性问题，采用了软并网技术、空气动力刹车技术、偏航与自动解缆技术，这些都是并网运行的风力发电机组需要解决的最基本问题。
(2)20世纪90年代以后，风力发电机组的可靠性已不是问题，变桨距风力发电机组开始进入风力发电市场。此种机组起动时可对转速进行控制，并网后可对功率进行控制，使风力发电机的起动性能和功率输出特眭都有显著改善。
(3)由于变桨距风力发电机组在额定风速以下运行时的效果仍不理想，到了20世纪90年代中期，基于变桨距技术的各种变速风力发电机组开始进入风电市场。变速与定速风力发电机组控制系统的根本区别在于，变速风力发电机组是把风速信号作为控制系统的输入变量来进行转速和功率控制的。变速风力发电机组的主要特点是：低于额定风速时，能跟踪最佳功率曲线，使风力发电机组具有最高的风能转换效率；高于额定风速时，增加了传动系统的柔性，使功率输出更加稳定，特别是解决了高次谐波与功率因数等问题后，达到了高效率、高质量地向电网提供电力的目的。风力发电机组的控制技术从机组的定桨距恒速运行发展到基于变距技术的变速运行，已经基本实现了风力发电机组从能够向电网提供电力到理想地向电网提供电力的最终目标。
经过20年的发展，风力发电系统已经从基本单一的定桨距失速控制发展到全桨叶变距和变速恒频控制。目前主要的两种控制方式是：双馈异步变桨变速恒频控制方式和低速永磁同步变桨变速恒频控制方式。

3 我国的风能产业发展形势

3．1我国的风能资源
据国家气象研究院公布的测算结果，全国可开发利用的风能资源为2-33亿千瓦，其中内蒙古可开发利用的风能资源为1．01亿千瓦，占全国40％，居首位。新疆也是中国风力发电风能资源最丰富的省区之一，而且风力发电开发时间最早，风电设备制造技术领先、产能规模最大，随着多家风电设备配套企业的进驻，新疆已提出要全力打造中国最大的风电产业基地的宏伟目标。

3.2 我国的风能产业发展形势
据悉，当前我国风电进入了超常规发展时期。一大批企业以空降兵的速度进军风电领域，近两年来，风电产业发展的速度呈几何级数节节攀升。2005年我国新增风电装机容量50．3万千瓦，2006年新增容量133．7万千瓦，2007年则超过了300万千瓦，2004到2007年每年新增的装机容量都超过了。100％。根据我国的可再生能源发展规划，2010年．2020年风电的发展目标分别为1000万千瓦和3000万千瓦。按照国家规划，未来l5年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，未来风电设备市场份额将高达1400亿元至2100亿元，但实际的发展必将超过这个目标。有专家预测，到2010年国实际的风电总装机容量将可能达到2000万千瓦，2020年将可能达到8000万千瓦。无须怀疑，在未来10到20年内，我国乃至全球的风能产业都将迎来黄金发展期。我国的风力发电始于上世纪90年代，直到2005年通过了《可再生能源法》后，才以几乎每年翻一番的速度，真正大规模地发展起来。根据全球风能理事会的统计数据，去年我国风电新增装机容量344．9万千瓦，在全球新增市场份额中占17．2％，排名世界第三位；累积装机容量达到605万千瓦，排名世界第五位。未来中国风电的”大蛋糕”，似乎格外诱人。中国的风力发电在五年后才将占到整个电力结构的百分之二，发展空间十分广阔。预计到2020年，风电装机和在建项目需要3600亿元人民币投资。

3．3我国的主要风电设备制造和风电场投资经营企业简介
新疆金风科技股份有限公司是中国最大的风电设备制造商，在风电设备制造企业中处于绝对领先位置；四川东方汽轮机有限公司、大连重工集团和浙江运达风力发电工程公司也是当前我国研发制造风力发电设备的主要企业。而国电龙源电力集团、中节能风电公司、华电集团和华能公司则是当前我国风电场的主要投资开发和经营公司。
位于乌鲁木齐经济技术开发区的新疆金风科技股份有限公司是中国最大的风电设备制造商，在国内的市场占有率预计达到三成，超过跨国公司VESTAS和GAMESA，占国内国产机组市场份额约为八成，可望进入全球风机制造商前十强。据乌鲁木齐经济技术开发区管委会主任蒙志鹏介绍，”十一五”期间，新疆将大力促进金风科技的辐射和带动作用，全力打造全国最大的风电产业基地。
金风科技在乌鲁木齐经济技术开发区启动了风电产业园建设，带动引进了风机叶片、吊装服务、定转子支架等配套项目进驻产业园区。据悉新疆羲之翔风力发电风能科技有限公司投资一点三亿元启动新疆风电产业配套产品项目建设，该公司占地一百亩，准备建设四条风电配套设备生产线，将主要生产风力发电所需的配套产品。项目建成并达产后，可大大提高金风科技公司的生产能力。
此前，全球风力发电机叶片三大制造商之一的丹麦LM公司已落户新疆乌鲁木齐，成立独资的艾尔姆玻璃纤维制品有限公司。该公司2007年八月投产。据该公司有关负责人介绍，公司一期建设两条风力发电机组叶片生产线，生产叶片长三十七米，主要用于中国未来主流机型一点五兆瓦风力发电机的装配。
据介绍，2006年金风科技股份有限公司的产值达到了十五亿元，2007年达到三十亿元，到2010年包括与之相配套的企业，整个风电产业园能达到一百亿元的产值。内蒙、黑龙江、河北、吉林、辽宁等省区的风能资源居全国前列。去年，这些省区纷纷加大了风电开发力度，目前国电龙源电力、华电集团、国电华能源有限公司等开工建设了数个大型风电项目，风电设备需求十分旺盛。在举世瞩目的5．12汶川大地震中，距离地震中心直线距离约30公里的东方汽轮机有限公司遭受了前所未有的损失，地震灾害使这个年产值超过百亿元的四川省重大技术装备企业顿时陷入空前的灾难之中。在震后的第三天，东汽公司一方面安置、安抚无家可归的遇难者亲属，一方面组织生还职工及时抢救设备和有关信息资料，同时组织生产自救。5月18日，余震还在继续，东汽受损较轻的德阳分部主机二分厂、风电事业部、自控公司、表工公司、树脂公司、电站公司和产品研发处等单位的干部职工带着失去亲人、失去家园的悲伤心情，擦干眼泪重返工作岗位。2008年5月19日，风电事业部与中节能风力发电有限公司签订了价值12．4419亿元，共计134台风力发电机组的供货合同。据记者2008年5月20日上午报道，”东汽5．12震后首批风力发电机组发货仪式”在风电事业部车间门口举行。满载着风力发电机组的四辆载重卡车，载着东方汽轮机有限公司人的诚信，载着东汽人敢与天斗,-b地斗、不屈不挠建设新东汽的决心，驶向华能和大唐公司的三个风力发电场。东汽在这次大地震中，受损严重的主要是火电部分配套的中小件生产分厂。东汽拟将充分利用国内和国际资源，千方百计完成用户合同，同时加大风力发电机组的生产。今年计划完成800～1000台机组，产值约100亿元，以减轻地震灾害给东汽带来的损失。国电龙源电力集团已经规划在新疆、甘肃、内蒙古、河北、东北以及东南沿海建设六大百万级风电基地。2006年以前全国已投产风力发电装机容量的47％来自龙源集团。2006年10月11日龙源电力与西班牙Gamesa公司签订的亚洲地区迄今最大规模的风电设备采购项目足以证明。此次采购510．85兆瓦风力发电设备共计601台，全部为850千瓦风机。将主要用于黑龙江伊春耳朵眼风电项目、内蒙古巴彦淖尔风电项目、黑龙江依兰风电项目、辽宁昌图风电项目、甘肃玉门风电项目、辽宁法库风电项目和吉林团结风电等项目的建设，预计2008年底前全部投产发电。运行投产后，每年提供的绿色能源可以替代1 1万吨石油的使用量，从而减少二氧化碳排放量近77万吨。据了解，龙源电力与西班牙Gamesa公司有着长期的合作基础和良好的合作关系。2005年，龙源电力与西班牙Gamesa公司在马德里签署了350MW风电设备采购合同。这次，为贯彻落实国家发改委关于推进我国风电国产化进程的要求，龙源电力与西班牙Gamesa公司再续合作，签订的是Gamesa天津风机制造厂生产的510MW风机设备。截至目前，双方共同签订的风力发电机设备供货协议总容量累计已达88、6万千瓦，将对我国风电产业规模化发展起到极大的推进作用。
对于这家国内最大的风电投资企业来说，2~5-206年迎来了业务全面扩张的黄金时期。规划到2010年风电装机容量将达到300万千瓦，2020年将达到700万千瓦。我国首个百万千瓦风电基地启动项目的开发经营者— — 中节能风力发电港建(张北)有限公司，已经国家商务部批复核准设立。张北公司将开发、经营河北省张家口市张北县单晶河风力发电项目。该项目建设规模为20万千瓦，设计年发电量约4．4亿千瓦时，项目投资总额约2．1亿美元，其中外资占约2900万美元。规划建10 万千瓦风电场。

zhang2005sun · 发表于 2008-11-29 17:52:35

张北公司由中节能风力发电有限公司与香港新能源(控股)有限公司共同出资设立。中节能风电公司是中国节能投资公司的全资子公司，成立于206年1月，注册资金3亿元，专门从事风电产业的开发管理。中国节能投资公司是国务院国资委直属的中央大型企业，是我国在节能环保领域惟一一家国家级投资公司；香港新能源则隶属于大型上市公司香港建设(控股1有限公司(0190．HK)。公司旗下的香港新能源去年在黑龙江建设了两个3万千瓦的风电项目。
在2006年国家发改委组织的张北单晶河风电项目特许期权招标中，中节能”战胜”中国最大的风电企业龙源电力集团等10余家企业，将此风电项目收入囊中。
据了解，中节能规划到2012年实现装机容量达10 万千瓦的风电场建设。现已建成和在建河北、新疆等地共计近50万千瓦风电场规模，位于甘肃、内蒙古等地储备风场资源可装机总容量超过20 万千瓦。公司还投资控股技术水平先进的兆瓦级风力发电设备制造企业浙江运达风力发电工程公司，远期目标是发展成位居国内前列的风电开发建设集团。
通过风电开发权招标的方式，降低工程造价和风电上网电价一这是张北单晶河20万千瓦全国特许权风电项目的特点所在。这一项目既是目前国内规模最大的风电项目之一，也是国家大型风电建设的示范项目。按每台容量800千瓦装机计算，将安装250多台风电机，总投资18．5亿元，年总装机发电量约5亿千瓦时。同时，该项目78％使用国内风电设备。将推进风电设备国产化，增强绿色电力竞争力。
香港新能源(00987．HK)于2008年6月10日宣布，以总代价4．805亿元(约5．402亿港元)在内蒙古乌兰察布市四子王旗建立一座49．5兆瓦风力发电厂的计划已取得当地批准。
香港新能源称，该风力发电厂将配备33台1500千瓦风机，总发电量约为49．5兆瓦，公司将用内部资金和银行借款来支付该项目的相关建设费用。据该公司表示，为新建该风电厂，已就购买33台风机及塔筒，与华锐风电及北车集团济南机车车辆厂订立两份总值约为3．5亿元的合约，有关款项将以现金分期支付。
内蒙古可开发利用的风能资源为1．01亿千瓦时，占全国40％，居首位。加之内蒙古享受国家多项政策扶持，征地费用低廉，在内蒙古发展风电优势明显。
目前，超过20 家的企业已经或准备进军内蒙古开发风电产业，从呼伦贝尔、锡林郭勒到乌兰察布、巴彦淖尔，遍布整个内蒙古的风电厂正在规划、设计、建设的热潮中。内蒙古已把建设国家级风电基地纳入”十一五”风电发展规划中，计划投产50 万千瓦风力发电设施，到2010年全区风电装机容量将达517万千瓦，达到全区电力总装机的7．5％。不过，业内专家认为，内蒙古涌起风电建设热潮，仅从已经崭露头角的赤峰市、锡林郭勒盟、乌兰察布市等地的风电开发看，大有超越”十五”517万千瓦既定目标之势。
不过，最近分析人士也指出，风电产业表面的繁荣下仍隐藏着政策支持力度不够、国内风电设备生产技术落后等诸多制约瓶颈。一方面，风电价格是影响风电产业快速发展的主要因素之一。另一方面，发电设备国产化水平较低，阻碍了我国风电产业的发展。此外，配套电网建设滞后也是风电产业发展的潜在不利因素。

3．4 外资风电公司在我国的市场
丹麦维斯塔斯集团(vESTAS)和西班牙风力集团Game—sa)是为中国提供风力发电设备的两家主要外国公司。205年，设在天津的维斯塔斯风力发电设备(中151)有限公司举行了开业投产仪式。维斯塔斯公司当天还透露，该公司计划在华开建发电机厂及机舱和轮毂装配厂。不过Gamesa在华的首家工厂也于2006年7月投产，而且其投资大于维斯塔斯在华的工厂。两大风力发电巨头在中国设厂，看中的是中国巨大的风电设备市场。
对于如此诱人的市场，已经在全球风力发电设备市场霸占着三分天下的维斯塔斯集团当然不会袖手旁观。205年6月，维斯塔斯风力发电设备(中国)有限公司在天津经济技术开发区成立。该公司预备一期投资3000万美元，计划年产600片风机叶片。2007年扩建完工后，已达到年产120 片风机叶片的生产能力，同时还将进行第二期和第三期生产开发。风机叶片是风电设备的核心部件之一。一位业内人士测算，年产120 片风机叶片能形成年产80万千瓦的风电装机能力。
2008年6月，ABB公司在北京酒仙桥生产基地举行了北京ABB电气传动系统有限公司扩建落成庆典。扩建后的ABB北京电气传动工厂引进了两条具有国际先进技术水平的变频器生产线。新的生产线主要进行ACS 500A和ACS 800-67／77变频器产品的本地化生产。其中ACS 800-67／77是风力发电行业专用的低压变频器产品，主要用于双馈式异步风力发电系统的控制，该生产线的设计年生产能力可达200台套。

4 结束语0 [. }# z! ^7 C" \
与国际风力发电巨头相比，我国风力发电机组制造公司生产能力不足，产品质量也较逊色。目前，我国较大的风力发电设备生产厂家只有新疆金风科技公司、204年开始涉足这行业的大连重工集团有限公司和近几年来利用自己雄厚的经济技术实力迅速崛起的东方汽轮机有限公司等数家。在205年风力发电设备新增市场份额中，国内产品占28％，主要是新疆金风科技公司的产品，进口产品占72％。美国、丹麦、印度、德国等风力发电设备生产大国的生产厂家纷至沓来。不过207年以后，东方汽轮机公司的市场份额已逐渐扩大，成为一支不可忽视的新生力量。

Q人字拖Q · 发表于 2008-11-29 23:56:39

有前途，国内企业要赶紧跟上。

tiger2002 · 发表于 2008-12-2 00:09:23

宏观的一些些东西，要是有技术上的一些介绍就很好

peterwei · 发表于 2008-12-2 08:34:04

楼主论述的比较详细，是自己做的调研么

lili021 · 发表于 2008-12-2 14:31:15

马上就毕业了刚签了个单位就是研究风电机组的工资好少

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