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院士专家展望中国风能发电前景
浏览: 发布日期:2020-02-26

  提水、磨面、风帆助航和发电,风能的利用历史悠久,在世界能源普遍紧张的今天,我国风能发电的自主科技创新乘长风,起旋风,市场进入恰逢其时。11月◇=△▲6日,北京人民大会堂,由中国工程热物理学会与保定惠腾风电设备制造公司联合组建的“华翼风能叶片研发中心”举行成立大会,何祚庥院★◇▽▼•士、徐建中院士、国家发改委能源研究所顾问周凤起研究员等院士和专家,向人们报告了中国风能发电的现状和前景。

  在全球能源紧张、注重环境保护的今天,提高能源利用效率和发展可再生能源已成为无可争议的可持续发展能源的两个重要方面。徐建中院士指出,科学用能是实现节能的根本途径,也是能源科技发展的必然结果,它贯穿在各种能量转化过程,应用于经济和社•●会的各个部门、各个领域。

  地球接受的太阳辐射能大约有20%转化成风能,全球风能总量如果1%用来发电,就能满足全部能源消耗。徐建中院士指出,风能、太阳能等可再生能源是从根本上解决能源问题的主要途径之一。“从资源、国家政策和技术上我国已具备了大规模发展风能发电的条件。我国有丰富的风电资源;国家规划安排了风能发电项目;风电已实现产业化;已能批量生产30余米的叶片——风电的关键部件,性能达到国外产品的水平,价格不及国外一半;掌握风电机组集成技术;具备了建设大型风场的能力。从国外发展来看,1993年到2003年全世界风电的年增长率为29.7%;风能发电量占总发电量的0.5%;预计到2020年将达到12%。在已经完成的国家中长期能源规划中,风电装机目标为2010年400万千瓦,2020年2000万千瓦,届时风电装机将占全国电力装机的2%。”

  何祚庥院士盘点了中国的风电资源:在10米高空的风电资源是2.53亿千瓦,海上约是7.5亿千瓦;扩展到50米高空,是20亿~25亿千瓦。由于风电的运转是3000小时,所以32亿千瓦只能折成16亿千瓦的火电。如果开发其中的1/2,亦即相当于800座的标准核▪•★电站。

  中国▲=○▼太阳能学会风能专业委员会秘书长秦海岩介绍说,伴随解决全球能源普遍紧张的问题,国际上风能发电的市场能力正□◁在不断持续增长,过去10年◆●△▼●风能发电是世界上增长最快的能源,全球风能发电装机总容量达到了476亿瓦,风力发电量占世界总电量的0.◆◁•5%。

  大力发展风电,当务之急是攻克立法、摸清家底、技术等难关,徐建中院士、何祚庥院士、周凤起研究员等多位专家学者所见略同。

  徐建中院士指出,风能资源的家底和规律尚不十分清楚,风场气动特征▷•●和规律不清、复杂地形和天气条件的风能资源形成与变化规律、气候变化条件下大气边界层特征等诸多问题,而所有这些不能只是靠气象部门出面来解决,仅限于“单兵作战”,必须做到“集团联动”。

  专业人才奇缺,“全国才百十号科技人员搞风能发电,相比核电的上万人才,技术研发、风电厂规划、选址设计的人太少,目前还没有任何一所高校设置有风机制造专业。”秦海岩呼吁,必须要有更多人才投身于风电事业的发展。周凤起则指出,风机叶片行业将提供几十万人的就业机会。

  周凤起认为,立法是世界各国发展可再生能源的成功经★△◁◁▽▼验。“风能等可再生能源是新技术,仍在成长发展阶段,需要扶持。其优点是有益于环境,但是市场的作用对环境是失灵的,只有政府▪…□▷▷•驱动才能加快发展。国内外的经验表明,没有政府的主导,可再生能源不可能迅速地发展。早期,各国发展可再生◇…=▲能源首先发展技术,一旦技术成熟,就转向示范和降低成本。只有成本足够低,市场才能发展。”

  周凤起介绍:“近年,一些想要大规模发展可再生能源的国家通过立法、强制电力公司供应或购买再生电力,对未完成任务者予以惩罚。这样,就不再需要沿袭过去的顺序而直接跨越到创立市场的阶段。有了市场和价格的保证,就可以提高开发商的信心。《可再生能源法》将于2006年1月1日起执行,这对促进可再生能源的开发利用、增加能源的供应、改善能源●结构、提高能源安全、保护环境、实现我国经济社会的可持续发展,意义重大。”

  立法可以通过经济杠杆,对风力发电的发展营造更好的空间,《可再生能源法》采纳了有关风力发电强制上网、全额收购、分类定价等原则。周凤起指出,除小水电以外,可再生能源发电成本都高于常规能源,风能发电成本约为煤电的1.7倍。因为风力发电技术不成熟,导致发电成本过高和市场容量狭小,成本高,会抑制其市场。反之,市场狭小又会给风电的成本降低造成障碍,形成恶性循环,使风电产业的发展陷入困境。风力是一种需要因地制宜加以利用的能源,只有在年平均风速较高而△▪▲□△且稳定、远离电网并缺乏常规电源的地区,利用风能才是经济的。当前,一些地处偏远的草原、岛屿风力发电成本已与柴油发电相当。但大规模风力发电的成本仍高于燃煤电站,需要▽•●◆进一步降低成本。

  风电发展最为关键的障碍还是技术。徐建中院士指出,风电机组的大型化提出了许多科技问题需要解决,而我们过去对风电设备的基础性研究重视不够,大多只是引进消化国外技术、仿制国外成熟机组,没有形成完全自主的设计体系。

  据中国风能协会提供的最新统计,截至2004年,我国累计市场份额中,国内风电的产品只占18%,进口产品占82%,其中丹麦NEGMicon的份额最大,占到了累计总装机的30%。而设备在中国风电成本中占80%,由于进口设备比国内产品贵30%,使风电成本难有下降空间。

  周凤起指出,可再生能源发电装备制造急需本地化。“目前,小水电已经商业化,风电和生物质发电接近商业化,但是大量进口设备,价格高,难以推广。要鼓励外资和民间资本进入可再生能源产业,实现装备制造本地化。”

  上个世纪50年代以来,我国开始研制现代风力发电机,而到上世纪80年代,我国已有从50瓦到200瓦之间的各种风力发电机,有百瓦级风力发电机几万台在内蒙古、甘肃、青海、新疆等△▪▲□△地运行,它们主要是与蓄电池配合,为牧民提供生活用电;还有10千瓦级风力发电机,可为岛屿、边防哨所、高山气象站以及偏僻地区提供生活和生产用电。据悉,1986年,中国的第一个风电场在山东荣成并网发电。到2004年,我国共有风力发电场43个,装机容量76万千瓦,在全国4.4亿千瓦的电力总装机中,还不足千分之二,而德国的比例为5%,丹麦高达20%。

  在大型风电机组中,叶片是风电机组的关键部件之一,叶片质量和性能的好坏,直接影响风电机组的效率、寿命和可靠性;而叶片的设计、研制、生产涉及到多个学▼▼▽●▽○▲-•■□●科,是高科技产品。长期以来,由于国内缺乏制造大型风机叶片的技术基础,因此“九五”以前,我国的风力发电叶片几乎全部依赖进口。“十五”以来,保定惠腾风电设备制造公司已能生产长达30余米的叶片,但尚不能完全掌握叶片的设计技术。

  现在,保定惠腾风电设备制造公司与长期进行叶片研究设计的中国科学院工程热物◆■理研究所联合,成立了风电叶片研发中心,以企业为主体,发挥各自的优势,共同针对我国大规模风能利用需要解决的主要科学问题,开展涉及风力透平叶片的基础理论研究和应用研究,并一道完成叶片的设计,以建立我国完全自主的风力发电叶片分析和设计及相应的理论支持体系,为自主发展我国风力发电技术及产业化提供理论基础。在市场调查和分析的基础上,双方商定,以2兆瓦的机组为目标,开展研究与设计工作,早日研制和生产出高水平的2兆瓦风电机组,提高我国风能发电水平。

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