世界風(fēng)電發(fā)展史

風(fēng)力發(fā)電發(fā)展簡介

2021/6/271風(fēng)電：是風(fēng)能發(fā)電或者風(fēng)力發(fā)電的簡稱。屬于可再生能源，清潔能源。風(fēng)能是最具大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電是可再生能源領(lǐng)域中技術(shù)最成熟、發(fā)展最快的發(fā)電技術(shù)世界風(fēng)力發(fā)電協(xié)會及相關(guān)機構(gòu)：NREL（美國可再生能源實驗室）ECN（荷蘭能源研究中心）AWEA（美國風(fēng)能協(xié)會）EWEA（歐洲風(fēng)能協(xié)會）BWEA（英國風(fēng)能協(xié)會）CWEA（中國風(fēng)能協(xié)會）什么是風(fēng)電？2021/6/272風(fēng)力機的起源風(fēng)力機最早出現(xiàn)在三千年前,當時主要用于碾米和提水。第一臺水平軸式風(fēng)力機出現(xiàn)在十二世紀。2021/6/273

在農(nóng)場用來給牲畜和居民提水的風(fēng)力機。用來給無電地區(qū)農(nóng)牧民供電的小型風(fēng)力發(fā)電機。2021/6/274風(fēng)能的先驅(qū)

CharlesF.Brush

CharlesF.Brush（1849-1929）是美國電力工業(yè)的奠基人之一。他發(fā)明了一種效率非常高的直流發(fā)電機應(yīng)用于公共電網(wǎng)，發(fā)明了第一個商業(yè)化電弧光燈，找到了一種高效的制造鉛酸蓄電池的方法。他自己的公司BrushElectric位于俄亥俄州Cleveland市。1889年他賣掉了公司，1892年與愛迪生通用電氣公司合并取名通用電氣公司（GE）。2021/6/275PoullaCour

PoullaCour（1846-1908）是一名氣象學(xué)家同時也是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機的先驅(qū)。PoullaCour是現(xiàn)代空氣動力學(xué)的鼻祖，他建了一個屬于他自己的風(fēng)洞來實驗風(fēng)力發(fā)電機。

1897年，他發(fā)明的兩臺實驗風(fēng)力機，安裝在丹麥AskovFolk高中。此外，laCour于1905年創(chuàng)立了風(fēng)電工人協(xié)會，它成立一年后，就擁有了356個會員。2021/6/276F.L.Smidth風(fēng)機Gedser風(fēng)力發(fā)電機2021/6/277Tvind2MW風(fēng)力發(fā)電機

與小風(fēng)機不同的是Tvind2MW風(fēng)力機，它是一臺相當革命的風(fēng)機。這臺機組是下風(fēng)向變速風(fēng)機，葉輪直徑為54米，發(fā)電機為同步發(fā)電機。目前，這臺風(fēng)力機還在正常地運行之中。早期丹麥的風(fēng)力發(fā)電機與德國，美國、英國或加拿大政府資助大型風(fēng)力發(fā)電機研制工程完全不同。最后，由Gedser風(fēng)力發(fā)電機改良的古典三葉片、上風(fēng)向風(fēng)力機設(shè)計在瘋狂的競爭中成為商業(yè)贏家。2021/6/278九、兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機

Nortank1500

圖片上是NEGMicon1500kW風(fēng)機，于1995年投入運行。此型風(fēng)機最初的模式是葉輪直徑為60米，兩臺750kW發(fā)電機并聯(lián)。最新的模式是1500/750kW模式（兩臺750KW發(fā)電機）葉輪直徑為64米。這張照片在丹麥西部靠近Esbjerg市的Tjaereborg拍攝的。

2021/6/279Vastas1.5MW

Vastas1.5MW風(fēng)機的原形于1996年問世。最初的模式是63米葉輪直徑，一臺1500kW發(fā)電機。最新的模式是68米葉輪直徑一臺兩極發(fā)電機1650/300kW。照片上吊車正在吊裝機艙。在它的左側(cè)可以看到ELSAM2MW測試風(fēng)機（混凝土塔架），還有再遠一些的NEGMicon1500kW風(fēng)力機。

2021/6/2710多兆瓦級風(fēng)力機

NEGMicon2MWNEGMicon2MW風(fēng)力機于1999年8月投入運行。葉輪直徑為72米。在這種條件下（丹麥Hagesholm），風(fēng)機塔架高度為68米。在圖片的背景中可以看到另兩臺風(fēng)機的基礎(chǔ)。風(fēng)機將用于海上風(fēng)電。外界象1500kWNEGMicon這樣的風(fēng)機如此之多，致使你不得不通過觀察風(fēng)機的停止狀態(tài)（葉片側(cè)風(fēng)）來區(qū)別：2MW的風(fēng)機葉片是槳矩調(diào)節(jié)的，因為風(fēng)機是主動失速控制，而1500kW風(fēng)機是被動失速控制。

金風(fēng)科技股份有限公司2021/6/2711Bonus2MW

Bonus2MW于1998年秋投入運行。葉輪直徑為72米。在這種狀況下（德國威廉港），塔架為60米。風(fēng)機主要為海上風(fēng)電場而設(shè)計，為混合失速控制（Bonus商標上稱其為主動失速）。類似的風(fēng)機有Bonus1MW和1.3MW風(fēng)機。2021/6/2712Nordex2.5MW

Nordex2.5MW風(fēng)機于2000年春投入運行。葉輪直徑為80米。圖片中的風(fēng)機位于德國Grevenbroich，塔架高度為80米。風(fēng)機為槳矩控制。現(xiàn)在是世界上最大的商業(yè)化風(fēng)力發(fā)電機。

2021/6/2713GE3.6MW2021/6/2714Vestas4.5MW葉輪直徑120米

2021/6/2715Repower5MW

額定功率葉輪直徑輪轂高度功率控制葉輪轉(zhuǎn)速

5MW126,0m100–120m陸地電動變槳6,9–12,11/min

90–100m近海

2021/6/2716風(fēng)電場丹麥的風(fēng)電場Middelgrunden

丹麥現(xiàn)在的風(fēng)電總裝機約2000MW,有約6000臺風(fēng)力機在運行。其中80%風(fēng)力機屬于個人或當?shù)仫L(fēng)力機合資公司。丹麥最大的風(fēng)電場是Middelgrunden，而且它還是當時世界上最大的海上風(fēng)電場，擁有20臺Bonus2MW風(fēng)力機，總裝機為40MW。丹麥最大的陸地風(fēng)電場是位于洛蘭島的Syltholm風(fēng)電場，擁有35臺NEGMicon750kW風(fēng)力機，總裝機容量為26.25MW。

2021/6/2717我國首個海上風(fēng)電項目

上海市東海大橋10萬千瓦風(fēng)電場2021/6/2718項目單位方案一方案二方案三方案四

方案五機型

Vestas2MWVestas上海電氣3MW華銳風(fēng)電3MWREpower3MW5MW單機容量MW23335臺數(shù)臺5034343420總裝機容量MW100102102102100輪轂高度m7090909095理論發(fā)電量萬kWh3730535431357313721037570理論利用小時h37313474350336483757尾流影響率％5.186.316.086.215.55其他折減率％2525252525年上網(wǎng)電量萬kWh2652924896251692617426614裝機利用小時h26532441246825662641容量系數(shù)

0.3030.2790.2820.2930.304比較投資估算

風(fēng)機設(shè)備、塔筒及安裝萬元156000173000142000130000172500場內(nèi)電纜萬元1250012300123001230012000風(fēng)機基礎(chǔ)費用萬元4300047000470005542032000比較投資合計萬元211500232300201300197720216500單位千瓦比較投資元/kW2115022775197351938521650單位電度比較投資元/kWh7.979.3387.558.13東海大橋發(fā)電機組選型和布置2021/6/2719海上風(fēng)電場

國外已建、在建海上風(fēng)電場統(tǒng)計表風(fēng)電場名稱建設(shè)年份機型臺數(shù)單機容量總裝機容量備注(MW)(MW)Blyth,2000Vestas,V66224

UKMiddelgrunden,2001Bonus,B7620240已被Siemens收購DenmarkYttreStengrund,2001NEG-Micon,5210NEG-Micon已同Vestas合并SwedenNM72HornsHev,2002Vestas,V80802160

DenmarkR?nland,2002Vestas,V80428

DenmarkR?nland,2002Bonus,B82.442.39.2

DenmarkSamso,2003Bonus,B82.4102.323已被Siemens收購DenmarkNysted,2003Bonus,B82.4722.3165.6

DenmarkArklowBank,2003GE,GE10473.625.2

IrelandNorthHoyle,2003Vestas,V8030260

UK2021/6/2720風(fēng)電場名稱建設(shè)年份機型臺數(shù)單機容量總裝機容量備注(MW)(MW)Frederikshavn,2003Vestas,V90133

DenmarkFrederikshavn,2003Bonus,B82.412.32.3

DenmarkFrederikshavn,2003Nordex,N9012.32.3

DenmarkWilhelmshafen,2003Enercon,E11214.54.5

DenmarkScrobySands,2004VestasV8030260

UKKentishFats,2005VestasV9030390

UKBarrow,2006VestasV9030390

UKEgmondaanZee,2006VestasV90363108

UKBrunsbuttel,2004Repower155陸上樣機GermanyBeatrice,2006Repower2510正在實施的海上風(fēng)電場工程Germany2021/6/27212021/6/27222021/6/27232021/6/2724浮標概念基礎(chǔ)三角架基礎(chǔ)三角架基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)重力概念基礎(chǔ)2021/6/2725風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2021/6/2726丹麥技術(shù)水平軸上風(fēng)向三葉片氣動葉尖剎車失速調(diào)節(jié)固定轉(zhuǎn)速雙繞阻感應(yīng)型發(fā)電機2021/6/2727恒速a)失速調(diào)節(jié)b)槳矩調(diào)節(jié)變速a)雙饋異步電機，帶齒箱b)直驅(qū)同步電機，無齒箱風(fēng)力發(fā)電機類型2021/6/27282021/6/27292021/6/2730目前大型風(fēng)力機技術(shù)制造商容量(MW)葉輪直徑.(m)技術(shù)REPower5.01252級行星，1級斜齒，主軸由兩個巨大的軸承支撐，傳統(tǒng)設(shè)計，葉片61.5m(19T).機頭總重350TPfleiderer5.0116Multibird,單級行星齒輪傳動比1:10,發(fā)電機中轉(zhuǎn)速150rpm,變速5.9至15.1rpm,機頭總重290TEnercon4.5112直驅(qū)，機頭總重-500TNEG-Micon4.21102級行星，1級斜齒，變速，雙饋感應(yīng)電機，葉片54米，機頭總重214TGEWind3.51042級行星，1級斜齒，變速8.5至15.3rpm,雙饋感應(yīng)電機Vestas3.090緊湊型驅(qū)動鏈，單主軸軸承，2級行星，1級斜齒，機頭總重140T2021/6/2731降低機組重量結(jié)構(gòu)緊湊型驅(qū)動鏈輕型葉片結(jié)構(gòu)緊湊型齒輪箱優(yōu)化滑差永磁發(fā)電機未來技術(shù)發(fā)展趨勢2021/6/2732自1980年以來風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)展歷程2021/6/2733我國風(fēng)電發(fā)展歷程

一、1986-1993：早期示范階段

二、1994-2003:產(chǎn)業(yè)化探索階段

三、2003-2007：產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段四、2008-今：大規(guī)模發(fā)展階段2021/6/2734一、1986-1993：早期示范階段此階段主要是利用國外贈款及貸款，建設(shè)小型示范風(fēng)電場，政府的扶持主要在資金方面，如投資風(fēng)電場項目及支持風(fēng)電機組研制。我國主要利用丹麥、德國、西班牙政府貸款，進行一些小項目的示范。歐洲風(fēng)電大國利用本國貸款和贈款的條件，將他們的風(fēng)機在中國市場進行試驗運行，積累了大量的經(jīng)驗。同時國家“七·五”“八·五”設(shè)立的國產(chǎn)風(fēng)機攻關(guān)項目，取得了初步成果。2021/6/27352021/6/2736二、1994-2003:產(chǎn)業(yè)化探索階段此階段首次探索建立了強制性收購、還本付息電價和成本分攤制度，由于投資者利益得到保障，貸款建設(shè)風(fēng)電場開始發(fā)展。在第一階段取得的成果基礎(chǔ)上，中國各級政府相繼出臺了各種優(yōu)惠的鼓勵政策。科技部通過科技攻關(guān)和國家863高科技項目促進風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，原經(jīng)貿(mào)委、計委分別通過雙加工程、國債項目、乘風(fēng)計劃等項目促進風(fēng)電的持續(xù)發(fā)展。但隨著1998年電力體制向競爭性市場改革，政策不明確，發(fā)展又趨緩慢。2021/6/2737三、2003-2007：產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段此階段主要是通過實施風(fēng)電特許權(quán)招標項目確定風(fēng)電場投資商、開發(fā)商和上網(wǎng)電價，通過施行《可再生能源法》及其細則，建立了穩(wěn)定的費用分攤制度，從而迅速提高了風(fēng)電開發(fā)規(guī)模和本土設(shè)備制造能力。國家發(fā)展和改革委員會通過風(fēng)電特許權(quán)經(jīng)營，下放5萬千瓦以下風(fēng)電項目審批權(quán)，要求國內(nèi)風(fēng)電項目國產(chǎn)化比例不小于70%等優(yōu)惠政策，扶持和鼓勵國內(nèi)風(fēng)電制造業(yè)的發(fā)展，使國內(nèi)風(fēng)電市場的發(fā)展進入到一個高速發(fā)展的階段。中國2006年新增裝機134.7萬千瓦，比以前翻了一番還多，比2005年增加70%。自從2006年1月1日開始實施新能源法后，2006年中國市場穩(wěn)步發(fā)展，這個發(fā)展勢頭鞏固并加速發(fā)展。2021/6/27382021/6/2739四、2008-今：大規(guī)模發(fā)展階段在特許權(quán)招標的基礎(chǔ)上，頒布了陸地風(fēng)電上網(wǎng)標桿電價政策；在風(fēng)能資源初步詳查基礎(chǔ)上，提出建設(shè)八個千萬千瓦風(fēng)電基地，啟動建設(shè)海上風(fēng)電示范項目。根據(jù)規(guī)?；l(fā)展需要，修訂了《可再生能源法》，要求制定實施可再生能源發(fā)電全額保障性收購制度，以應(yīng)對大規(guī)模風(fēng)電上網(wǎng)和市場消納的挑戰(zhàn)。2021/6/2740風(fēng)電的開發(fā)國內(nèi)“三北”（西北、東北和華北）地區(qū)風(fēng)電開發(fā)已趨于階段性飽和，限制了我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。未來我國將不再一味發(fā)展大型風(fēng)電基地，而是大力鼓勵分散式開發(fā)，這意味著靠近負荷中心的低風(fēng)速風(fēng)電場開發(fā)將迎來巨大的市場空間。問可以肯定，未來我國將加大這些低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)電裝機規(guī)模，作為大風(fēng)電基地之外風(fēng)電開發(fā)格局的有效補充，這些省區(qū)的發(fā)展目標有望從不足10%提高到20%。這意味著，我國“十二五”規(guī)劃提出的1億千瓦風(fēng)電裝機目標中，將有至少2000萬千瓦的份額屬于低風(fēng)速風(fēng)電場。2021/6/2741據(jù)統(tǒng)計，全國范圍內(nèi)可利用的低風(fēng)速資源面積約占全國風(fēng)能資源區(qū)的68%，而且都接近電網(wǎng)負荷的受端地區(qū)。目前國內(nèi)的風(fēng)電開發(fā)集中在“三北”、東南沿海等風(fēng)資源豐富的高風(fēng)速地區(qū)，低風(fēng)速區(qū)風(fēng)電開發(fā)幾乎處于空白。由于低風(fēng)速風(fēng)區(qū)分布廣泛，需要風(fēng)機通過不同的配置，滿足特殊環(huán)境的使用要求。如滿足長江流域的高雷暴和高濕度天氣、中南地區(qū)的冰凍現(xiàn)象、西南地區(qū)的高原環(huán)境要求等。2021/6/27422021/6/2743風(fēng)電的應(yīng)用前景隨著風(fēng)電設(shè)備行業(yè)競爭的不斷加劇，大型風(fēng)電設(shè)備企業(yè)間并購整合與資本運作日趨頻繁，國內(nèi)優(yōu)秀的風(fēng)電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的研究，特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此，一大批國內(nèi)優(yōu)秀的風(fēng)電設(shè)備品牌迅速崛起，逐漸成為風(fēng)電設(shè)備行業(yè)中的翹楚！風(fēng)力發(fā)電的未來是否能有廣闊的前景，風(fēng)力發(fā)電是否能夠得到迅速的推廣和應(yīng)用，這要看風(fēng)力發(fā)電與常規(guī)的傳統(tǒng)發(fā)電相比較之后的綜合性價比。如果站在投資方的角度看，我國的風(fēng)電投資的經(jīng)濟性不很明顯。但是如果從長遠的利益去思考，因為風(fēng)電投資主要是以風(fēng)電設(shè)備為主體，所以其一次性的投入較大，之后隨著風(fēng)電規(guī)模的不斷擴大將使得風(fēng)電投資的成本不斷下降，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)具有很好的潛力。如果站在風(fēng)電項運行的社會效應(yīng)角度，只在風(fēng)電規(guī)模下，風(fēng)電并網(wǎng)的附加成本幾乎為零，相對的風(fēng)電節(jié)能和減排的社會貢獻顯著。當產(chǎn)生一定的風(fēng)電并網(wǎng)附加成本時，因為隨著發(fā)電量的增加，風(fēng)電的環(huán)境效益也隨之增加。所以，只要風(fēng)電技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生的節(jié)能減排貢獻和收益高于風(fēng)電并網(wǎng)的附加成本，風(fēng)電項目的就具有可實施性，并具有較為突出的社會效益。2021/6/2744裝備技術(shù)發(fā)展狀況為促進我國風(fēng)電健康持續(xù)發(fā)展，建議從以下幾方面加強風(fēng)電裝備技術(shù)進步與創(chuàng)新。1、健全風(fēng)電技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新體系。政府應(yīng)進一步加強風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新體制機制研究，整合技術(shù)力量，建立以市場為導(dǎo)向、企業(yè)為主體、國家為基礎(chǔ)、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的多層次技術(shù)創(chuàng)新體系，在風(fēng)能基礎(chǔ)理論、資源評估、關(guān)鍵技術(shù)、前沿科技等方面加大資金投入和政策支持。建立風(fēng)電公共技術(shù)研究、實驗和測試平臺，提升風(fēng)能資源評價、風(fēng)能設(shè)備測試、風(fēng)電并網(wǎng)檢測等有關(guān)機構(gòu)的技術(shù)力量和服務(wù)意識;基于現(xiàn)有風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，形成支撐風(fēng)電技術(shù)持續(xù)進步的研發(fā)機制;建立健全風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)技術(shù)性社會化服務(wù)體系，完善人才培養(yǎng)機制;部署一批風(fēng)電設(shè)備制造領(lǐng)域的重大、重點項目，全面掌握整機設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)，提高風(fēng)電整機開發(fā)設(shè)計能力。2021/6/27452、加大對設(shè)備制造企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的支持力度。我國風(fēng)電設(shè)備制造下一步的發(fā)展方向?qū)⒒谥袊L(fēng)電開發(fā)的需求和特點，不斷提升大型先進風(fēng)電機組的研制能力，完善風(fēng)電設(shè)備供應(yīng)鏈，并確保風(fēng)電機組設(shè)備的質(zhì)量和可靠性，逐步解決我國風(fēng)機同體化問題，減少同質(zhì)化競爭。風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)也必將成為技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的主體，以科技推動產(chǎn)業(yè)進步、以科技帶動風(fēng)電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。政府應(yīng)正確引導(dǎo)和鼓勵設(shè)備制造企業(yè)和關(guān)鍵零部件企業(yè)提高技術(shù)研發(fā)能力，給予一定的政策支持和財政補貼，為企業(yè)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品升級減輕壓力;建設(shè)國家工程技術(shù)研究中心、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟以及產(chǎn)業(yè)化基地等技術(shù)創(chuàng)新平臺，加快新技術(shù)和新設(shè)備從設(shè)計、開發(fā)、驗證、成果轉(zhuǎn)化和推廣的進程;鼓勵政府和企業(yè)共同出資建設(shè)風(fēng)電技術(shù)研發(fā)機構(gòu)，形成具有競爭優(yōu)勢的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)聚集地。2021/6/27462021/6/2747發(fā)展趨勢我國風(fēng)電發(fā)展呈現(xiàn)三大趨勢:1.裝機容量呈平穩(wěn)增長，海上風(fēng)電份額加大2.風(fēng)力發(fā)電機組大型化，成本出現(xiàn)大幅降低3.風(fēng)電制造商進入整合階段，利潤向開發(fā)商轉(zhuǎn)移近年來，由于經(jīng)濟發(fā)展對能源需求持續(xù)增長，全球油價維持高位，天然氣價格不斷攀升，另外，化石燃料使用帶來的環(huán)境問題日益引起世人關(guān)注，清潔可再生的新能源引起全球的關(guān)注。在各類新能源中，風(fēng)電是技術(shù)相對成熟、最具大規(guī)模商業(yè)開發(fā)條件、成本相對較低的一種，受到各國的普遍重視，裝機容量快速增長。2021/6/27482011年中國風(fēng)電之所以還可以保持較快的增長，原因在于實施了“大基地+分布