風力發電發展現狀及前景淺析

周長泉

摘要：論述了風力發電的發展現狀，在此基礎上指出了我國在風力發電行業中存在的不足，并提出了相關的解決建議，以此來更有效地開發利用風能資源，這對提高風力發電效率、降低成本、增強環保意識以及緩解能源壓力等方面具有十分重要的意義。展望了我國風力發電事業的發展前景。

Abstract： This paper expounds the present development situation of wind turbines， points out the problems existed in the wind turbines industry in China， and puts forward relevant proposals， in order to realize more effective development and utilization of wind energy resources， which has very important significance to improve the efficiency of wind power generation， reduce costs， enhance the awareness of environmental protection and ease the pressure of energy. This paper also prospects for the development of wind power industry in China.

關鍵詞：風力發電；風能；發展；前景

Key words： wind turbines；wind energy；development；prospect

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）31-0146-03

0 引言

目前，能源和環境是人類生存和發展所面臨的兩大危機。隨著能源可持續發展的需要、技術的進步、環境保護意識的增強以及相關政策的提出，在正常開發利用常規能源的同時，應更加注重開發利用對生態環境有利的如風能、太陽能等新能源。據專家估計，全世界風能資源總量為每年2萬億kW，換言之，僅1%的地面風力就能滿足全世界對能源的需求。由于地球上風能資源極其充足，是一種取之不竭、清潔無污染的可再生能源，且風力發電建設周期短，投資靈活，具有建好的經濟和社會效益等優點，風能的開發利用廣泛被世界各國政府的青睞。同時，因風能的利用方式除了風力發電、風力提水外，還有風力制熱、風帆助航等。因此，風能的開發利用對世界各國的科技工作者具有極強的吸引力，從而吸引了世界諸多科學家積極投身于風能利用方面的研究。

1 風能的發展現狀

1.1 風能在國內的發展現狀

風能作為一種綠色無污染的新能源，越來越受到政府的高度重視[1]，也將成為人類未來主要的能源資源。我國風能資源豐富，擁有得天獨厚的優勢，在陸地面積10米高度層風能的理論可開發量為32×108kW，實際可開發量約2.53×108kW，居全球首位[2]。風能資源量遠遠超過可開發利用的水能資源，具備風力發電大規模發展的資源優勢。據測算，至2030年，可用于發電的水資源將消耗殆盡，風能作為一種清潔無污染的可再生能源將成為國內主要能源之一。

20世紀80年代初，我國一些具有敏銳洞察力的科學家和商界人士開始將眼光投入到風力發電，企圖在這一領域開辟價值，創造商機，從此風電產業步入我國商業和科研領域。面對能源短缺的巨大壓力，上世紀90年代中后期，在眾多科研工作者的不懈努力下，風力發電在我國逐漸實現了快速而穩定的發展。黨中央和國家發展改革委員會對我國風力發電事業的發展也格外關心，給與了大力支持，在2005年2月底，中華人民共和國十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議頒布了《中華人民共和國可再生能源法》。該法案的制定為實現經濟、社會、資源的可持續發展提供了政策支持和法律保護。2006年下半年，黨中央制定了一個節約資源、造福人民的可再生能源發展戰略目標，即2010年以后，每年由可再生能源產生的電量不低于全國一年總耗電量的5%，2020年以后，每年可再生能源的發電量不低于全國總耗電量的10%。為了響應黨中央和國家發改委的大力支持，加快實現可再生能源發展戰略目標，全社會共同努力，10年之間已經取得了鼓舞人心的成績。

1.1.1 總體裝機情況

截止2015年，中國風電裝機量再創新高。全國（除臺灣地區外）新增安裝風電機組16740臺，新增裝機容量30753MW，同比增長32.6%；累計安裝風電機組92981臺，累計裝機容量145362MW，同比增長26.8%[3]。2005年至2015年中國新增和累計風電裝機容量如圖1。

1.1.2 區域裝機情況

截止2015年，我國六大區域的風電新增裝機容量均保持增長態勢，西北地區依舊是新增裝機容量最多的地區，超過11GW，占總裝機容量的38%；其他地區均在10GW以下，所占比例分別為華北地區（20%）、西南（14%）、華東（13%）、中南（9%）、東北（6%）。與2014年相比，西南地區同比增長幅度最大為91%，其次為中南地區同比增長為37%，東北地區同比增長35%，西北同比增長27%，華北地區和華東地區同比增長分別為22%和20%。2015年，我國各省（區、市）風電新增裝機容量較多的省份為新疆、內蒙古、云南、寧夏和甘肅，占全國新增裝機容量的53.3%。2015年，我國各省（區、市）風電累計裝機容量較多的省份分別為內蒙古、新疆、甘肅、河北、山東，占全國累計裝機容量的51.7%[3]。2005年至2015年中國各區域新增和累計風電裝機容量如圖2。

1.1.3 海上裝機情況

2015年，中國海上風電新增裝機100臺，容量達到360.5MW，同比增長58.4%。其中，潮間帶裝機58臺，容量181.5MW，占海上風電新增裝機總量的50.35%；其余49.65%為近海項目，裝機42臺，容量179MW。截至2015年底，中國已建成的海上風電項目裝機容量共計1014.68MW。其中，潮間帶累計風電裝機容量達到611.98MW，占海上裝機容量的60.31%，近海風電裝機容量402.7MW占39.69%；在所有吊裝的海上風電機組中，單機容量為4MW機組最多，累計裝機容量達到352MW，占海上裝機容量的34.69%，其次是2.5MW機組，裝機容量占18.48%，3MW裝機容量占比為17.74%，其余不同功率風電機組裝機容量占比均不到10%，目前單機容量最大的是6MW機組[3]。2008年至2015年中國海上新增和累計風電裝機容量如圖3。

在過去30多年時間里，風力發電在我國歷經了一個探索、快速發展和蓬勃發展的過程。我國風力發電產業近年來也獲得了飛速的發展，我國目前是風力發電裝機容量最大的國家之一，而我國的風能資源儲量異常豐富，具有極大的開發潛力，風能將成為未來我國經濟社會發展和人類賴以生存的主要能源之一。近年來，國內的風力發電發展得如火如荼，不經意間已經形成一個龐大的市場，獨占了一個領域。國家發展與改革委員會針對風力發電的發展現狀制定了短期目標，到2017年底，我國風力發電裝機總容量將增加到150000 MW，至2020年底，再增長一倍，達到300000MW[4]。

1.2 風能在國外的發展現狀

風能作為未來能源供應的主要來源之一，上世紀70年代開始，受到世界各國的普遍重視。據統計，至上世紀末，全球風力發電裝機總容量為13900MW，到2000年新增了3700MW；2001年是風力發電在世界起步以來全球裝機總容量增長最快的一年，這一年新增風力發電裝機總容量為6500MW，使得全世界風力發電裝機總容量達到24000MW，總電量銷售價值高達70億美元。德國、美國、西班牙、印度和丹麥等風力發電起步早，風力發電發展速度快的國家每年全國總耗電量的10%～25%都是由風力發電所提供，且這個比例還在繼續增長。

截止2013年底，歐盟累計風電裝機容量已經達到140GW，其中海上風電裝機容量有13GW。歐洲風能協會（EWEA）根據目前風電產業發展狀況估計，到2020年底，歐盟將有210GW的風電裝機容量，2030年將增加到350GW。按這樣的發展速度，到2020年，風力發電量將提供歐盟每年電力需求量的14%，至2030年，這個比例將增加到20%[5]。至2015年底，美國的累計風電裝機容量達到75GW，風力發電量能夠提供全國電力需求量的4.7%[6]。全球2001年至2013年年度新增風力發電裝機容量統計結果如圖4。

2 風力發電發展中存在的不足

風能是一種取之不竭、清潔無污染的新能源，也是一種技術比較成熟、很有開發利用前景的可再生能源之一。在風力發電快速發展、前景日益廣闊的情況下，風力發電在發展過程中也存在著很多不足。

2.1 風能資源的利用有區域限制

風能是低密度能源，具有不穩定性和隨機性的特點，目前的風力發電主要應用于風能密度大的高風速強風地帶。該地帶發電效益顯著，但由于該地帶風力強勁，給風力發電事業發展中的發電機設計和維護等帶來了很多困擾。同時，對于如何在中低風速帶、弱風速帶以及一些地勢復雜的地區進行風力發電的問題，需要做大量研究。

2.2 風力發電的可靠性有待提升

由于風的間歇性、風速和風向的多變性，風力發電投資成本高，以及風力發電設備并不能保證全年發電和滿額發電等因素，不僅使得風力發電的可靠性受到質疑，而且對于經濟實力相對較弱的地區，風力發電不能很好地進行推廣。

2.3 風力發電的成本較高

由于風力發電技術仍存在一些不足，使得在風電場運行的許多風力發電機組頻繁出現故障，因維護費高昂和維修工作異常艱難，也造成了風力發電成本高和效率低的現狀。

2.4 風能資源數量不清

目前風能資源的評估主要是利用10m高度層處的測定資料，在此高度層處獲得的風能資源不能使得風電場全年發電或滿額發電。因此，有必要進一步展開風能資源的調研與評測。

2.5 風力發電對電網電壓有一定的影響

由于風力發電的有功功率，通常會使得電壓升高，而無功功率的消耗，又會引起電壓的降低。而因風能的間歇性等因素，造成風力發電常在有功功率與無功功率之間轉化，即電網電壓的閃變，從而風力發電對并網電能的品質造成一定的影響。因此，隨著風電裝機容量的逐年增加，有必要認真考慮電網規劃與調度。

3 解決風力發電中不足的建議

①對于處在高風速強風地帶的風電項目，對風力發電機的功率調節方式不斷進行創新和改進，實現發電量的最大化和延長風力發電機的使用壽命；對于處在中低風速或弱風速帶的風電項目，可調節風機葉片長度的風塔的高度，使其長度和高度最優合理化，實現該地帶風能的最大化利用。

②為進一步提高風力發電效率、降低成本、改善風電質量、提高風電可靠性以及提高風能利用率，大型風力發電機組應向增大機組容量、優化功率調節方式、運行智能化、變速運行等方向發展。

③加強風電場的建設管理，加大風能資源的勘察和調研，確保開發利用的風能資源質量，從而保證風力發電的質量與數量；并且合理選擇風電場的位置，以及根據不同的條件選擇合適的風機裝機點和型號。

④提高風電發展的戰略意識，制定正確的戰略規劃、有效的激勵制度和扶持優惠政策，以及加強風電發展的宣傳力度。同時，加強風能資源的開發利用的理論研究和風力發電技術的不斷創新。

4 風力發電行業的發展前景

隨著能源短缺壓力的日益增加、可持續發展的需要和環境保護意識的增強以及相關政策的提出，開發利用新能源已成為一種必然的趨勢。風能作為一種清潔無污染的可再生能源，隨著可再生能源法的實施，我國的風能利用已步入了快速發展的階段，不論世界風力發電設備制造商還是投資者都紛紛看好中國的風力發電市場。因此，無論從我國豐富的風能資源和新型能源的需求來看，還是從環境保護和政策規定方面出發，我國都應該加快風力發電行業的發展。通過進行大規模的風力發電開發和建設，不斷對風力發電技術創新和改進，不僅有利于實現風能資源的最大化利用，而且有助于不斷提升國民經濟效益和社會效益。同時，從以下兩方面也體現了我國風力發電行業具有大好的發展前景以及發展風力發電行業已是必然趨勢：

①隨著廣大農民生活水平的不斷提高，用電量將會不斷增加，并且廣大農民都深切希望用電能連續不斷。因此，隨著用電量的增加，能源的需求量將大大增加，風能作為清潔無污染的可再生能源，其開發利用的程度將會不斷加大。

②隨著我國《可再生能源法》以及環保等其他法規政策的制定，會伴隨著諸多措施和優惠福利等相關政策的提出，這也將有助于提高風力發電行業的生產積極性，不斷促進風電行業的發展。

因此，不管是從能源的需求來看，還是從環保和其他相關政策的角度出發，風能的開發利用都將是我國重點建設的行業，風力發電行業都會有廣闊的發展前景。同時，合理有效的開發利用風能資源，這不僅對提高風力發電效率、降低成本和促進風電行業的發展具有十分重要的意義，對我國的環境保護、能源結構調整和緩解能源壓力等方面也有重大貢獻。

參考文獻：

[1]Global Wind Energy Council.Glogal Wind 2006 report.http：//www.gwec.net.

[2]薛桁，朱瑞兆，楊振斌，等.中國風能資源儲量估算[J].太陽能學報，2001（2）.

[3]中國可再生能源學會風能專業委員會（Chinese Wind Energy Association，CWEA），2016.

[4]風電產業咨詢周刊.風電設備國內外發展兩翼齊飛國產化程度提高[EB/OL].（2014-11-07）.[2016-03-26].

[5]國際新能源網.到2020年歐盟的風電裝機容量將達210GW

[EB/OL].（2015-11-19）.[2016-03-26].

[6]國際新能源網.2015年美國風能發電量居世界首位[EB/OL].（2016-03-04）.[2016-03-26].