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我国风能利用现状

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

  1.风力提水机

    (1)行业现状。我国东南沿海地区风能资源较丰富,年平均风速为4m/s。这些地区乡镇工业发展迅速,用电量较大,常规能源贫乏,部分电网通达的地方缺电也较严重。为满足农田灌溉、水产养殖和盐场制盐等低扬程大流量提水作业的需要,当地用户已在使用一些低扬程风力提水装置。如福建省莆田地区利用风力提水制盐,天津市郊区利用风能排咸和育苗,山东省新泰市的风力—空气泵农田灌溉等,都取得了一定的经济效益。在上述地区推广应用风力提水机组,对农业、渔业和副业生产的发展具有重要的意义。另一方面,我国内陆风能资源较好的区域,如内蒙古北部、甘肃和青海等地的年平均风速为4~6 m/s,3~20 m/s的风速累计4000~5000h/年。这里是广大的草原特区,人口分散,难通电网。利用深井风力提水机组为牧民和牲畜提供饮水或进行小面积草场灌溉,对于改善当地牧民的生活、生产条件具有明显的社会效益。此外,甘肃、新疆北部及松花江下游也属于风能丰富区,适合发展风力提水。

    (2)产品类型。在风力提水机组的产品品种上,我国已基本形成南方型低扬程大流量风力提水机组和北方型高扬程小流量风力提水机组两大系列,约有十几种产品型号。经过严格的生产考核运行和多年的实际应用,这些机组的产品质量基本可靠,有些机组的水平达到或处于国际领先地位。近年来,我国低扬程风力提水机组已出口到斯里兰卡和马来西亚等国家。因此,我国现有的风力提水机产品可以在国内外逐步推广使用。

    (3)发展趋势。今后我国对风力提水机的需求仍将逐步增加,预测发展趋势如下。黑龙江三江平原旱田改水田需要扬程5m、流量大于30m3/h的风力提水机组,根据市场需求预测,如果该机型2005年研制成功,到2010年可发展1500台。河北和山东等省的平原地区需要扬程15~30m的小型户用风力提水机组,到2010年可发展1500台。东南沿海地区盐场制盐、农田排灌和水产养殖需要低扬程大流量风力提水机组,到2010年可发展1500台。内蒙古、青海和甘肃等省区需要高扬程小流量的风力提水机组为草原特区提供人畜饮用水和小面积草场灌溉用水,到2010年可发展1500台。

从风力提水机组分类上讲,主要产品和技术的发展趋势:①低扬程大流量风力提水机多采用旋转式水泵,用于提取地表水和浅层地下水。②高扬程小流量风力提水机多采用往复式水泵,用于提取深层地下水。③风力提水机—微滴灌系统。④风力机—空气泵提水机组。⑤风力发展机—电泵提水系统。

    2.小型风力发电机

    (1)行业现状。我国从20世纪80年代初就把小型风力发电作为实现农村电气化的措施之一,主要研制、开发和示范应用小型充电用风力发电机,供农民一家一户使用。目前,1 kW以下的机组技术已经成熟并进行大量的推广,形成了年产1万台的生产能力。近10年来,每年国内销售5000~8000台,100余台出口国外。目前可批量生产100、150、200、300和500W及1、2、5和10 kW的小型风力发电机,年生产能力为3万台以上,销售量最大的是100~300W的产品。在电网不能通达的偏远地区,约60万居民利用风能实现电气化。截至1999年,我国累计生产小型风力发电机组18 .57万台,居世界第一。

    (2)发展趋势。①功率由小变大。户用机组从50、100W增大到300、500W,以满足彩电、冰箱和洗衣机等用电器的需要。②由一户一台扩大到联网供电。采用功率较大的机组或几台小型机组并联为几户或一个村庄供电。③由单一风力发电发展到多能互补,即“风力—光伏”互补、“风力机—柴油机”互补和“风力—光伏—柴油”互补。④应用范围逐步扩大,由家庭用电扩大到通讯和气象部门、部队边防哨所、公路及铁路等。

    3.大型风力发电机组及国外机组国产化

   (1)大型风力发电机组。我国大型风力发电机组的研究制造工作正在加快发展。中国一拖集团有限公司与西班牙电力公司美德(MADE)再生能源公司成立的一拖—美德(MADE)风电设备有限公司,西安航空发动机公司与德国恩德(NORDEX)公司成立的西安维德风电设备有限公司分别生产了1台660 kW600 kW的主发电机组,并已经安装在辽宁营口风电场并网发电运行。这两台机组的国产化率达到40%。另外,浙江运达风力发电设备厂在生产200 kW风力发电机组的基础上又生产出了4台250 kW风力发电机组,安装在广东南澳风场运行,这是我国具有自主知识产权、运行状况最好的机组。

   (2)国外机组国产化。在我国风电场建设的投资中,机组设备约占70%,实现设备国产化、降低工程造价是风电场大规模发展的需要。但样机的研制及形成产品需要很大的投入,有关部门曾经研制过两种型号的200 kW样机,但还未来得及商品化,市场上的主导产品已发展到600 kW机组。为了跟上世界技术发展水平,引进国外先进成熟的技术,经过消化吸收逐步实现国产化的方案,是符合我国国情的。大型风电机的主要部件在国内制造,其成本可比进口机组降低20%~30%,因此,国产化是我国大型风力机发展的必然趋势。我国大型风电机的国产化从250~300 kW机组开始,发展到600 kW。塔架可以在国内制造,发电机和轮毂也已在国内试制出来,将上述部件安装在进口风力发电机上考核,如果质量达到原装机的标准就可以替代进口件。其他部件如齿轮箱、主轴、刹车盘和迎风机构都可以在国内试制成功后取代进口件。根据我国的生产水平和技术能力,大型风力机国产化是完全可行的。

   600 kW机组的国产化方式主要有两种。一种是支付技术转让费购进全套制造技术,经过自主开发逐步完善提供商业化产品。另一种是通过技贸结合的方式购进一批技术成熟的风力发电机,同时引进制造技术,组建中外合资公司,严格按照原装部件标准在国内生产,逐步提高部件的国产化率。

    4.风力发电场建设进程

    (1)风力发电场继续增多,装机容量继续增加。从我国风电场的建设历史来看,1986年4月由航空部和山东省计委拨款建设的第一个风电场在山东荣城发电后,全国各地陆续引进机组建设风电场,装机容量逐年增加。1990年累计装机4000 kW,最大的机组单机容量为200 kW;1993年累计装机1.45万kW,单机最大为500 kW;1995年累计装机3 .75kW;到1997年底全国风电场装机433台,容量达到16 .67万kW,单机最大为600 kW;1998年总装机容量达到22.4万kW;1999年达到26.24万kW。

   (2)风力发电机组单机容量逐年加大。风电场内安装的国产机组主要有两种:一种是科技攻关的样机或后续生产的几台机组,由于技术和质量问题,需要继续改进;另一种是与国外厂商合作生产的,有些部件用国产的替代基本上能够正常运行。进口机组多是较成熟的商品机组,可靠性高,这种机组主要有变桨距调节型和定桨距失速调节型两种,单机容量在1996年以前是150~300 kW,后来安装的主要是600 kW级机组。