风机下海 容量倍增 前景无量

风力发电蓬勃发展

     （中国水电工程顾问集团公司专家委员会委员 施鹏飞）

    英国斯科罗比海上风电场。刘昊明摄

    １９７３年发生石油危机以后，美国、西欧等发达国家为寻求替代化石燃料的能源，投入大量经费，动员高科技产业，利用计算机、空气动力学、结构力学和材料科学等领域的新技术研制现代风力发电机组，开创了风能利用的新时期。丹麦、德国和西班牙等欧洲国家还相继出台了激励风电发展的政策，其核心是长期固定较高的风电收购电价，鼓励投资，培育稳定市场，使这些国家成为风电机组市场扩展最快的地区。

    在一片风力资源好的地方，将多台并网型风力发电机组按照地形和主风向排成阵列，组成机群向电网供电，是大规模利用风能的有效方式。单机容量是风电机组技术水平的标志，２００６年安装的机组平均单机容量约１５００千瓦，而１０年前只有５００千瓦。风电场的选择也标志着风电技术的发展水平。风机“下海”是当前的一个动向。海上风能资源比陆上大，不但风速高，而且很少有静风期，能更有效地利用风电机组的发电容量。海上风电分为近海风电和深海风电，其中近海风电场设在离海岸比较近的地方，而且风电机组的基础与海底连接，深海风电的机组采用漂浮式基础，目前尚处于研究阶段。近海风电除了与陆上不同的气候环境外，增加了水下基础结构、海浪和海流的载荷、海水生态环境影响等技术课题。２００６年世界近海风电总装机容量已达到８８万千瓦，主要设在丹麦和英国海域，预计德国也将大规模开发海上风电。

    风电增长率很高。根据丹麦ＢＴＭ咨询公司对全世界风力发电的装机容量、产业的销售量等的统计，２００６年新增风电约１５００万千瓦，累计约７４３０万千瓦。２００１—２００６年的平均增长率约为２４％。风电发电量占全世界总发电量的比例已从２０００年的０．２５％增加到２００５年的０．６％，预计２０１５年可能占到３％。２００６年累计风电装机最多的１０个国家占世界风电装机的８５％，与２００５年相比，德国、美国和西班牙保持了前三名的地位，中国则从第八名升到第六名。

    目前，欧美厂商生产的风电设备仍居市场主导地位，而且采用了先进的变桨距变转速技术。但是，发展中国家的风电产业也在迅速发展，２００６年世界新增容量中印度Ｓｕｚｌｏｎ公司排到第五名，市场份额占７．７％，中国的新疆金风科技公司首次进入前十名，市场份额达到２．８％。近两年由于市场发展快，风电设备的零部件和主机都出现供不应求的局面，加上钢和铜等原材料涨价，促使设备价格上扬。如果风电机组的价格按每千瓦９００美元估算，２００６年全世界风电设备的产值约１３５亿美元，风电场建设的投资总额约２００亿美元。

    由于自然条件和技术水平所限，风电的发展还存在一些制约因素。首先是空气的密度低，将风的动能转换为电能要求庞大而昂贵的机械设备，所以发电成本高，只有政府制定较高的收购电价，投资才能有合理收益；其次是风速的变化激烈，风电机组要在野外恶劣条件下运行２０年，设计和制造技术难度很高；第三则是风的间歇性造成风电场输出电能时断时续，给电网保持安全稳定运行带来许多“麻烦”，需要提供更多技术上和管理上的“辅助服务”加以克服。

    根据丹麦ＢＴＭ咨询公司的预测，未来５年全世界无论当年新增还是累计风电装机容量都要翻一番，２０１１年当年新增３３００万千瓦，累计达到２亿千瓦，其中欧洲约占一半，因为欧洲将风电的发展作为实现减排二氧化碳等温室气体承诺的措施。２００３年欧洲风能协会提出２０２０年的目标是１．８亿千瓦，占欧洲电力装机容量的２１％。

    可以相信，随着化石燃料资源减少，火电成本必然增加，风电将具备市场竞争能力，会发展得更快。风电以其良好的社会和环境效益，日渐成熟的技术，逐步降低的发电成本，必将成为本世纪重要的电源。