李晶晶

(沈陽師范大學,遼寧,沈陽,110034)

有關(guān)風能的可持續(xù)發(fā)展的概述

李晶晶

(沈陽師范大學,遼寧,沈陽,110034)

隨著風電機組技術(shù)水平的不斷提升,風電機組發(fā)展趨勢為:單機容量不斷提高、風電機組型式多元化、風電機組關(guān)鍵部件技術(shù)不斷發(fā)展、風電機組設(shè)計技術(shù)趨向成熟、風電機組制造技術(shù)智能化、風電機組可利用率不斷提高。

風電;風能應(yīng)用;可持續(xù)發(fā)展;風電技術(shù)

風能技術(shù)進步是風能持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),為了實現(xiàn)我國風能發(fā)展的戰(zhàn)略目標,根據(jù)我國國情,我國風能發(fā)展的基本路線是:風能發(fā)展以發(fā)電為主,重點發(fā)展陸地風電,積極推進海上風電,在主要發(fā)展并網(wǎng)風電的同時,還要發(fā)展離網(wǎng)風電和分布式發(fā)電系統(tǒng)。

1 對風能資源的評估

對風能資源的評估是風能開發(fā)利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前,風能資源評估的方法有統(tǒng)計方法和數(shù)值方法兩類,其中數(shù)值方法得到越來越廣泛的使用。統(tǒng)計分析方法可分為兩種:基于氣象站歷史觀測資料和基于測風塔觀測資料的統(tǒng)計方法。國際上用于風能資源評估的數(shù)值方法主要有兩類:一類主要用于評估一個較大區(qū)域范圍內(nèi)的風能資源量。通常這類數(shù)值方法由中尺度氣象模式和小尺度模式組合而成。另一類主要用于評估一個小區(qū)域范圍內(nèi)的風速分布特征,水平分辨率可以達到 10m量級。我國地理環(huán)境復(fù)雜,氣候多變,下墊面種類多樣,近海海域灘涂地區(qū)有潮上帶、潮間帶和潮下帶。風能資源評估區(qū)域化、精細化和工程化是努力的方向。區(qū)域化就是要通過統(tǒng)計方法和數(shù)值模擬方法相結(jié)合,對各省 (區(qū))在不同高度層的風能資源進一步詳查,除了給出風能資源儲量和技術(shù)可開發(fā)量外,還要給出經(jīng)濟可開發(fā)量和實際風能利用區(qū)域。精細化就是要結(jié)合我國風能資源豐富區(qū)域的地形、地貌特征,通過對數(shù)值模擬方法的改進,包括復(fù)雜地形的數(shù)值化、地貌條件的模型化、湍流模式的選擇、邊界條件的處理等來提高數(shù)值模擬的精度。工程化就是要通過對評估方法的不斷改進與國家風能資源數(shù)據(jù)庫的建立和使用來縮短風能資源評估的周期。

2 海上風電技術(shù)

海上風電主要是指近海風電。與陸地風電相比,它具有不占用土地、海上風速高、湍流強度小、風電機組發(fā)電量多、可以忽略噪聲和視覺的影響等優(yōu)點。因此,海上風電已成為國際風電發(fā)展的一個新的方向。海上風電從20世紀 90年代開始進入小規(guī)模示范階段,到 21世紀初才進入規(guī)?；_發(fā)階段。陸地風電技術(shù)是海上風電技術(shù)開發(fā)的基礎(chǔ),即便如此,目前海上風電技術(shù)仍沒有完全成熟。隨著海上風電機組容量的增加,風電機組部件出現(xiàn)超長、超重和超載。我國東部沿海省區(qū)有豐富的風能資源,在近海海域發(fā)展海上風電是風能開發(fā)利用的一個重要途徑。但是,考慮到我國風能資源總體是陸地大于海上,我國陸地風電場還剛開始進入規(guī)模化發(fā)展,相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)尚不成熟,另外,海上風電開發(fā)還需要5～10年較長時間的前期準備工作。因此,近期內(nèi),我國風電開發(fā)的重點仍在陸地。海上風電可以先在海上風能資源豐富,而陸地風能資源開發(fā)受到其他因素制約的省區(qū),如江蘇省進行小規(guī)模的示范和針對海上風電的關(guān)鍵技術(shù)開展預(yù)研工作。同時開展近海風能資源以及海洋水文、海洋地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境等相關(guān)領(lǐng)域的調(diào)查工作。

3 風能應(yīng)用技術(shù)

風電的缺點是不可控性和間隙性。因此,為了改善風電對電網(wǎng)的影響和擴大風能的應(yīng)用,將風能與其他能源組成互補系統(tǒng)是一種解決的技術(shù)途徑。目前,除在技術(shù)上已較成熟的風電 /光伏發(fā)電互補系統(tǒng)、風電 /柴油發(fā)電互補系統(tǒng)外,近年來又提出了風電/水電互補系統(tǒng)和風電/燃氣輪機發(fā)電互補系統(tǒng)等?；パa系統(tǒng)不僅可以并網(wǎng)應(yīng)用,也可以組成分布式電源系統(tǒng),獨立運行,有較好的應(yīng)用前景。風電的不穩(wěn)定性和不連續(xù)性還可以使用大規(guī)模蓄電系統(tǒng),對風電進行調(diào)節(jié)。工業(yè)發(fā)達國家高度重視大規(guī)模蓄電系統(tǒng)的研究和開發(fā)。到目前為止,人們已開發(fā)了多種儲能技術(shù),包括物理儲能和化學儲能兩大類。物理儲能主要包括揚水儲能和壓縮空氣儲能。這兩種儲能系統(tǒng)雖然具有規(guī)模大、循環(huán)壽命長和運行費用低的優(yōu)點,但需要特殊的地理條件和場地,建設(shè)的局限性較大,且一次性投資費用高?；瘜W儲能主要有各類蓄電池、可再生燃料電池和液流電池等。鉛酸電池是目前大功率蓄電池中使用比例最高、價格最便宜的電池產(chǎn)品,其生產(chǎn)工藝成熟,原材料來源廣泛,有望作為近期首先使用的技術(shù)。

近年來,小型風力發(fā)電機組制造業(yè)有些萎縮,除了并網(wǎng)風電迅速發(fā)展的原因外,還有以下幾方面的因素:一是小型風力發(fā)電機產(chǎn)品價格偏低,加上缺乏市場監(jiān)督機制,造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,運行可靠性差;二是由于用戶居住的分散性,給產(chǎn)品售后服務(wù)帶來困難;三是離網(wǎng)風電市場主要定位在偏遠無電地區(qū),小型風力發(fā)電機組制造企業(yè)很難開拓市場。實際上,隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,技術(shù)進步和環(huán)保需求,獨立運行的小型風力發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也在擴展和延伸,市場前景很好,除了與其他能源組成互補系統(tǒng),用于道路照明、通信電源等之外,小型風力發(fā)電機組還可以作為分布式電源系統(tǒng)的重要電源之一,進行并網(wǎng)應(yīng)用。

風能技術(shù)是一項綜合集成的高新技術(shù),隨著風能又快又好的發(fā)展,風能技術(shù)也將不斷面臨新的挑戰(zhàn)。近年來,我國風能技術(shù)雖然有了長足的進步,但是與世界先進技術(shù)相比還存在較大的差距。風能基礎(chǔ)研究還很薄弱,自主創(chuàng)新能力還很不足。國家發(fā)展和改革委、國家科技部和財政部等部委以及中國科學院、中國工程院等機構(gòu)都十分重視我國風能技術(shù)的進步。我國要充分利用當前風能技術(shù)發(fā)展的大好機遇,整合資源,扎實工作,結(jié)合我國國情發(fā)展有自主知識產(chǎn)權(quán)的風能技術(shù),在世界風能大國中,我們的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)都能占有一席之地。

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1003-3467(2010)04-0099-02