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绿色能源之风能

作者:LunWen 来源:中华论文网-免费论文下载 加入时间:2005-9-20


    背景:鉴于美国“9·11”事件和当今混乱的中东形势造成原油市场价格不稳对整个世界经济所产生的负面影响,国际能源机构2002年初下调了对近两年全球石油需求的预测。这更进一步激发了全世界对可再生能源的开发和利用步伐。其中风能作为一项大有潜力的能源被越来越多的国家所重视。“十五”期间,我国也将大力开发利用新能源和可再生能源,以优化能源结构,改善环境,促进社会经济可持续发展,同时解决边疆、海岛、偏远地区以及少数民族地区的用能问题。计划到2005年我国新能源和可再生能源(不含小水电和生物质能传统利用)年开发利用量将达到1300万t吨标准,减少近1000万t含碳的温室气体及60多万tSO2、烟尘的排放,为130万户边远地区农牧民(约500~600万人口)解决无电问题,提供近20万个就业岗位。我国是个多风的国家,如何利用风能、开发风能、减少污染是我国今后发展急需解决的一大问题。 

风是人类最早有意识利用的能源之一,人类对风的感情是复杂的,因为它既可造福,又可成灾。早在一两千年前人们就已懂得建造风车利用风能。在世界进入21世纪的今天,风力发电是人类利用风能的一个极好途径,风将为人类社会作出更大的贡献。 

从20世纪70年代开始,联网型风力发电开始商业化,经过80年代和90年代的快速发展,风力发电的技术逐渐成熟。由于风力发电具有环境保护的独特优势,随着发达国家对CO2减排义务的承诺,风力发电受到了众多国家的重视。特别是20世纪80年代后风力发电的增长速度惊人,其中1997~2000年之间全球年装机量平均增长速度达到38%。随着风力发电技术日趋成熟,市场规模不断扩大,风力发电的成本效益性能也逐渐改善。在过去的10年中,风电的成本下降了一半。以美国为例,上世纪90年代安装风力发电机,每发一度电的成本为8美分,而现在只需4美分。斯坦福大学环境工程教授马克·雅各布森与同事们在《科学》杂志上发表了一篇文章,详细地对比了风力发电与煤炭发电所需的费用。从计算得出的结果来看,用风力发电,每度电大概需要花费3~4美分;煤炭发电,基础的花费与前一种不相上下,但是如果加上煤燃烧后对健康和环境产生的间接影响等因素,这个花费就变成了5.5~8.3美分。另外研究者还指出,美国每年有2000名煤矿工人死于煤炭带来的污染。而从1973年起,美国人纳税人每年要支付高达350亿美元,作为煤矿工人的生活和医疗费用。由此可以看出风力发电显然比煤炭发电便宜,仅此一点,就没有理由不对风能进行投资。 

就风能的商业利用价值来说,风力越大价值越高。地点稍有变化对发电都有很大影响,因为电能和风速的立方成正比。这意味着即使是同一台蜗轮发电机,在风速为每小时12英里时,发电量比每小时11英里的发电量高30%。风力发电的前提条件是离地面10m的风速必须达到每秒4~5m。海滨地区的风速大多超过这个数值,但越往内地,随着风力不断减弱,可生产的电能也就越少。随着人们越来越意识到在近海地区开发风能的重要性,同时,由于技术的不断发展(现在已经可以在近海区建造2.5~3MW的风力发电设施),近海风能发电俨然已经成了开发风力发电的新方向。 

风力发电在发达国家的应用 

欧洲是风能开发比较早的地区,据欧洲风能协会发表的统计,截至2001年底,全欧已投入运行的风力发电设备装机容量达到17310MW,比一年前剧增35%,占全球这类设备总装机容量的72%,年发电量为400亿kW·h,可满足1000万个家庭的用电。 

欧洲风力资源丰富,如在法国濒临大西洋的诺曼底和布列塔尼等沿海地区,速度达每小时60km的大风司空见惯,时速逾100km者亦不足为奇。但是,资源丰富只是一个客观条件,如何利用这种资源才是关键。在1973年第一次能源危机以后,欧洲特别是西欧国家痛感能源供应安全的重要性,制定了能源供应多样化的战略,其中一个组成部分就是开发和利用包括风能在内的可现生能源。在欧洲国家中,德国的风力发电最为发达,到去年年底,装机容量已达到8754MW。德国在开发使用绿色能源方面一直居世界领先地位。其中风力发电更是在近年来呈现出一片兴旺景象。在德国,风能是居水力发电之后最重要的再生能源来源,风力发电在德国电力生产中所占的比例已达到2.5%。目前,德国共拥有9400座风力蜗轮发电机,发电总量占欧洲大陆风能发电总量的50%,全球风能发电总量的1/3。其次是西班牙,为2417MW;丹麦虽然在欧盟中是一个小国,但风力发电的装机容量达2147MW,居第三位。相反,作为西欧第二大国的法国要落后得多,尽管其风力资源甚丰,但装机容量只有78MW。 

美国在风能发电方面虽然落后于欧洲,但近几年发展十分迅速,据美国风能协会2002年1月15日发表报告说,去年美国风力发电业新增装机容量达到创纪录的1700MW,使该行业的装机总容量达到4258MW。 

据这个协会公布的数据,去年新安装的风力发电设备可满足47.5万个家庭的用电需要,同时每年可减少300万tCO2和2.7万t有害气体的排放。 

根据美国能源部的测算,美国风能每年可发电6000亿kW·h,可供应美国20%的电力。从理论上说,仅北达科他一个州的风力发电量就可满足美国1/3的电力供应。 

国内发展方兴未艾 

我国联网型风力发电在上世纪80年代初开始起步,起步虽较晚,但发展很快,到2000年底已经安装了344MW。其中装机规模在1995~1997年之间增长较快。早在1989年广东省南澳岛就立足当地资源优势,着手建设风力发电场,先后从瑞典、丹麦、美国等国家引进风力发电机,使主岛风力发电机达135台,总装机容量达53.540MW,年可发电1.4亿kW·h,成为亚洲沿海最大的风力发电场和世界开发风能资源的重点示范区域。风力发电场分期投产11年来,累计发电近3亿kW·h,创产值1.9亿元。 

2008年北京要举办奥运会,以及上海申办2010年世博会,都需要彻底治理环境,在这一强烈需求下,风力发电显示出了巨大的技术价值、市场价值和社会价值。为风能建设提供了广阔的前景。 

2001年5月,北京市延庆县与华睿投资集团有限公司正式签约,由华睿公司投资20亿元在康庄镇建一座风力发电厂,这是诞庆迄今为止引进的最大的投资项目。昔日令人头疼的康庄镇大风口将要变成输送电力的聚宝盆。发电厂将建在康西草原及其周围地区,计划占地30亩,总装机200MW,分三期完成,“十五”期间完成100MW。电厂建成后可每年向电网输送电力5亿kW·h,创产值3亿元。同时,发电厂的200个发电风塔还将成为康西草原一道独特的景观。 

2001年6月,上海市电力公司在京与世界银行签署了项目协议,世界银行将提供1300万美元的贷款,项目总投资1.92亿人民币。上海市电力公司将与国家电力公司、上海电力实业总公司一起共同建设上海风力发电项目。这是上海第一个风力发电示范项目,它将在上海电力发展史上实现风电“零”的突破。第一期项目总装机容量20MW。项目可行性研究报告书日前已获国家经贸委和国家计委的批准,进口设备的招投标工作将随之展开。据悉,风电机组选型的单机容量至少在600kW以上,建设工期约一年。 

2001年11月位于中国西部桥头堡的阿拉山口风力发电厂在新疆建成并投入使用,这不仅大大减轻该地区的煤耗量、减轻有害气体排放,还有利于提高该地的旅游价值。 

福建首个风电场——东山澳仔山风力发电场于2001年12月28日并网发电。该发电场有10台600kW的发电机组,将取之不竭的风力资源转化为电能,源源不断地输入福建电网。 

2001年如东100MW风力发电场项目日前得到国家计委认可。建成后的如东风电场年发电量达21866万kW·h,平均单机发电量为163.2万kW·h。 

除此之外还有多个项目在报批与审核中,当然我国发电风能也不是没有困难,风电项目建设的障碍主要是:缺乏大规模的投资者、风资源的不确定性、前期测风工作不足以及如何促进风电机组的本地化生产等。最近几年我国风能建设速度减慢,其原因就在于此。风电项目的规模越大,需要的资金也越多,示范初期项目所需筹措的资金和电力市场的准入都还比较容易解决。但随着项目规模的扩大,以及累计规模的增加,所需要的补贴也越来越大,从而造成市场的准入阻力也越来越大。进一步说,风电项目缺乏正常的投融资渠道,国内商业银行贷款期限短,利率没有优惠。受投融资条件的限制,风电往往只能上一些小规模的项目。缺乏有雄厚资本实力的公司进入风电投资行列,使风电项目总停留在小打小闹的规模,不能形成商业化经营。建立在还本付息基础上的定价方法,对降低项目成本没有驱动力。种种因素造成的结果是:电价下降缓慢,市场无法接受。形成了因为缺乏投资,所以规模难以做大,但同时又因为规模太小,成本也降不下来的“怪圈”。为了改变这种局面,国家计委不久前采纳了各方专家的建议,决定在风电项目开发上进行机制创新,采取特许权招投标的形式开发风电项目。风电特许权运作方式是国际上风电项目开发的一个创新。虽然,还有许多技术、经济和政策问题需要解决。但相信伴随着加入WTO的契机,政府重视程度的不断加大和各项鼓励性政策的出台,有能力的国内外企业必将大举进军我国风能市场,我国的风能事业必将有一个美好的前途。
 
 

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