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第5章 插上翅膀的能源——风能(2)

我国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸,季风强盛。季风是我国气候的基本特征,如冬季季风在华北长达6个月,东北长达7个月。东南季风则遍及我国的东半壁。根据国家气象局估计,全国风力资源的总储量为每年16亿千瓦,近期可开发的约为1.6亿千瓦,内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列,年平均风速大于3m/s的天数在200天以上。我国风力机的发展,在50年代末是各种木结构的布篷式风车,1959年仅江苏省就有木风车二十多万台。到60年代中期主要是发展风力提水机。70年代中期以后风能开发利用列入“六五”国家重点项目,得到迅速发展。进入80年代中期以后,我国先后从丹麦、比利时、瑞典、美国、德国引进一批中、大型风力发电机组。在新疆、内蒙古的风口及山东、浙江、福建、广东的岛屿建立了8座示范性风力发电场。1992年装机容量已达8MW。新疆达坂城的风力发电场装机容量已达3300kw,是全国目前最大的风力发电场。至1990年底全国风力提水的灌溉面积已达2.58万亩。1997年新增风力发电10万千瓦。目前我国已研制出100多种不同型式、不同容量的风力发电机组,并初步形成了风力机产业。尽管如此,与发达国家相比,我国风能的开发利用还相当落后,不但发展速度缓慢而且技术落后,远没有形成规模。近年来,我国应在风能的开发利用上加大投入力度,使高效清洁的风能能在我国能源的格局中占有应有的地位。

中国风能发展现状

风电和水电一样,都是一次能源开发和建设同时完工的项目,没有火电所需要的开采和运输煤炭,石油所要求的投资。风电的优点是蕴藏量大、可再生、无污染、不淹地、占地少、建设周期短、投资灵活、自动控制水平高、运行管理人员少等,缺点是它是一种密度小的随机性能源。我国许多地方,冬春季枯水期间水电出力不足,正是风力强劲的季节,风电和水电配合使用,尤为可取。

当前,以煤炭、石油作为主要燃料的国家,已面临严重的环境污染,加上化石燃料有限储量减少的双重危机日益加深,开发利用新能源已经成为世界能源可持续发展战略的重要组成部分,而风能又是新能源中具有极大发电潜力的一个领域。世界一级的主要污染源是燃烧煤、油或天然气的发电站,它们排放的二氧化碳约占总排放量的40%,由此造成大气层温室效应无法克服;燃烧煤油产生的二氧化硫、氮氧化物和大气中水汽相结合而形成的酸雨,污染环境,危害人体健康。保护生态环境问题越来越受到我国政府的关注,保护环境是我们基本国策之一。

《中华人民共和国电力法》规定:国家鼓励和支持利用可再生和清洁能源发电。从1998年工月1日开始执行的国家海关总署关于对鼓励外商投资的产业进行减免税的通知,对300千瓦以上大中型风电机组进口关税予以减免。1998年2月,国家计委和科技部以计基础[1999]44号文联合下发了《国家计委、科技部关于进一步支持可再生能源发展有关问题的通知》,提出了促进可再生能源发展特别是针对风力发电的几项优惠政策。

根据国家计委制定的风电发展规划,积极推动风电事业的快速发展,坚持改革开放政策,加强国际合作,积极引进国外先进技术和设备,利用外资,拓宽引资融资渠道,积极争取国外政府贷款、国际金融组织贷款以及国际商业信贷。同时,也欢迎外商以直接投资方式参与中国风电建设,也可以以中外合资、合作或BOT方式进行合作开发。

经过几年的努力,全国已有12个省(自治区、直辖市)的电力公司设置相关机构和人员,负责本地区的风电发展规划、项目审查等前期工作和行业管理。按照现代企业制度和公司法,结合本地区情况,组建了15家具备独立法人地位的公司,从资金筹措、风电场建设、生产运营、一直到资金偿还全过程推行项目法人负责制。这些公司拥有一批高素质、懂技术、能吃苦的专业人员,一支具有投资、建设、经营管理、科研设计、制造安装经验的风电建设队伍已经形成,这支力量无疑将成为迎接21世纪风电建设的生力军。

1998年底,全国建成19座风电场,共装机529台,总容量为223600千瓦。

中国利用风能已有悠久的历史,古代甲骨文字中就有“帆”字存在,1800年前东汉刘熙著作里有“随风张慢白帆”的叙述,说明我国是利用风能最早的国家之一。1637年明崇祯十年《天工开物》书里有“扬郡以风帆数页,俟风转车,风息则止”的记载,表明在明代以前,我国劳动人民就会制作将风力的直线运动转变为风轮旋转运动的风车,在风能利用上前进了一大步。

我国东南沿海向来有风力提水的使用习惯,江苏省1959年曾有多达二十余万台提水风车,后来大部分风车被柴油、电力所取代,但部分地区一直使用风力提水。50年代中期曾研制小型现代化风力提水装置,50年代后期开始研究小型风力发电机组,但限于当时技术经济条件,小型机组在试验中受挫而停顿。至70年代,先后试制了1、2、10、12、18、20千瓦样机,其中18千瓦机组于1972年7月安装在浙江省绍兴县雄鹅峰上,1976年11月迁装到底泅县菜园镇运转发电,一直运行到1986年8月。1978年将研制风电设备列为国家重点科研项目后,进展加快,先后研制生产了微型和1~200千瓦风电机组,其中以户用微型机组技术最为成熟,已有100、150、200、300和500瓦微型机组系列定型和批量生产,产品质量良好,不但可满足国内需要,还远销国外。1998年底,全国安装微型机组178574台,约计1.7万千瓦,还有独立供电机组,已有1.2、2.5、5、7.5和10千瓦机组,以销定产小批量生产。在网外无电地区,推广微型、小型风电机组,是解决无电农牧民用电的有效途径,有其独特的优越性,也是中国发展微型、小型风电机组的特色。在网外地区利用风柴蓄联合发电系统,能获得稳定的电力,又有明显的节油效果,发展该系统,将促进风力从为生活服务转向为生产提供电力,从而跨进一个新水平。风/光互补发电系统,能有效地利用自然资源。在我国很多地区,冬半年风大,太阳辐射强度小;夏半年风小,太阳辐射强度大,两种能源的分布季节正好相反,互补利用可满足用户用电需求。

在国际上,80年代中期,商品机组以55~150千瓦为主,山东荣成进口3×55千瓦机组,1986年并网发电,新疆达坂城和广东南澳进口90千瓦、100千瓦和150千瓦机组计17台,装机容量4490千瓦,均于1989年并网发电。90年代初期国外商品机组单机容量200~300千瓦,1992~1996年我国进口风电机组以200~300千瓦机组为主,1996年建成17个风电场,装机合计57700千瓦。90年代中期500~600千瓦商品机组推向市场,批量生产,标志着商品机组技术日臻成熟,造价相应下降。1996年,国家在“双加”工程中,按照扶强扶优的原则,选择了达坂城二厂、辉腾锡勒、括苍山和张北四个风电场进行重点改造,进口133×600千瓦、13×300千瓦机组,合计83700千瓦,分别于1997年、1998年竣工验收。同年,国家计委又制定了“乘风计划”,旨在以技贸结合形式,与国外组建合资企业,在建设24万千瓦风电场的同时,引进技术,消化吸收,达到自主开发、自行设计制造大型风电机组的能力。1996年采用招标评议方式确定“中国第一拖拉机工程机械(集团)公司”和“西安航空发动机集团公司”为大型风电机组总装厂;1998年上述中标公司分别同外商合资成立“洛阳美德风电设备有限公司”和“西安维德风电设备有限公司”,标志着中国风力发电事业揭开了崭新的一页。

风力发电在中国得到发展是近些年的事情,至今已经建成了一批大型风力发电场,但是实际的经营情况国家却缺乏第一手资料。1999年初国家计委作了关于全国风电场运行管理的初步调查,在肯定成绩的同时,也发现了不少存在的问题,十分不利于风力发电的进一步发展,因此决定对全国风电场进行更详细的跟踪调研,从风电场的实际经营情况中发现问题,为国家的宏观决策提供第一手资料。国家计委拟和国家电力公司联合开展全国风力发电的规划工作,按照有关省(自治区、直辖市)的风力资源情况和电网电价水平,制定风力发电的全国统一发展规划,并在此基础上,由地方计委和地方电力公司联合开展资源调查,共同拟定中国分省(自治区、直辖市)的风电发展规划。

1998年全国电力总装机容量约2.5亿千瓦,风电装机仅为22.36万千瓦,仅占全国总装机的不到0.1%。1994年7月颁发的《风力发电场并网运行管理规定(试行)》中规定“当风电场容量占电网统一调度容量的5%以下时,一般无需装设控制设备;当超过5%时,应与电网调度机构协商确定”。除乌鲁木齐电网中并网运行的风电装机容量为6.36万千瓦,约占电网装机容量的3.3%,其他地区远离这个指标,不会是发展风电的障碍。

大中型风电机组并网发电,已经成为世界风能利用的主要形式,随着并网机组需求持续增长,生产量上升,机组更新换代,单机容量提高,机组性能优化,故障降低,生产成本下降,风电已接近与常规能源竞争的能力。1997年~1998年,我国风电场投产209台机组,合计容量114200千瓦,全部为进口,设备价格高,风电场每千瓦造价约8000~9000元,其中机组占投资的75%~80%,只有逐步实现国产化,才能把风电场造价降下来。目前国内大中型水电站每千瓦造价为7000~8000元,火电站加上脱硫环保设施,每千瓦造价也要超过7000元。我国风电场年利用小时数一般为2700小时;一些地方达到3200小时,因而风电成本为0.45~0.70元/千瓦时,在现阶段仍需国家政策给予扶持。随着对能源需求的增加和环保法规执法力度的不断加大,风电技术作为一门不断发展和完善中的多学科的高新技术,通过技术创新,提高单机容量,改进结构设计和制造工艺,以及减轻部件重量,降低造价,它的优势和经济性必将日益显现出来。

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