觀全球風能產業看中國風電發展

一、全球風能產量發展迅速

2006年全球風能產量比上年增加25％以上。德國保持領先位置，累計生產23545Mw，占全球總風能產量的32％，其次是西班牙、美國、印度、丹麥，中國以260萬kw排列第六位。氣象科學研究院初步探明，中國風能總儲量達32.26億kw，居世界第一位。截止到2006年底，中國風電累計裝機容量已經達到260萬kw，當年新增裝機容量為133萬kw，同比增長166％，占全球風能的3％：近二年來發展很快，預計到2007年底，累計達到450～500萬kw。歐洲就整體而言，累計生產45000Mw風力能源，約占全球總風能產量的62％。

全球風電機組的技術沿著增大單機容量，降低單位千瓦重量，提高轉換效率的方向發展。例如，美國2001年平均單機容量為900kw，2006年平均達到1300kw：德國2002年平均單機容量為750kw，2006年平均達到1500kW。

近海風電技術發展迅速，海岸線附近的海域風能資源豐富，面積遼闊，適合更大規模建設風電場。

隨著全球風電技術水平不斷提高，單機容量大型化發展趨勢明顯。據統計，全球兆瓦級機組的市場份額不斷增加，由1997年的不足10％發展到2003年的71.4％。目前國外的主流機型為1.5Mw，2Mw和3Mw，并已研制出5Mw的樣機。近年來，中國風電機組單機容量也從600kw逐步走向兆瓦級，具備1.5Mw以上機型生產能力的企業將具有更強的市場競爭力。

2005年安裝在德國境內的最大樣機是RePower(維柏爾公司)的5Mw風力機組，風輪直徑為124m，是風電家族最大的兆瓦級風力機組樣機。

二、中國需調整能源產結構

中國的電能發展應該——優化發展煤電，優先發展水電、積極發展核電、有序發展氣電、大力發展風電(太陽能等新能源發電技術)。據預測，到2010年中國累計風電裝機容量將達到1500萬kw。3年中，每年風電設備容量將達到50多億元。

一臺兆瓦級風力發電機組可供350戶的家庭用電(約1000人)。

中國的風電規劃目標：

(1)2010年中國風電裝機容量累計500萬kw；

(2)2015年累計達到1000～1500萬kW；

(3)2020年中國風電裝機容量累計3000萬kW，占全國電力裝機容量的2.5％；

(4)2030年裝機容量預測將達到1億kW；

(5)2006～2010年，平均每年新增約200萬kW。原定目標估計可以突破。

目前外國公司在中國市場占有率：

(1)西班牙GAMESA(葛美塞公司)、德國RePower(維柏爾公司)、Bonus(伯納斯公司)、Sfemens(西門子)、丹麥VESTAS(維斯塔斯公司)、美國GE、印度(Suzlon)蘇司蘭公司等外國風電廠商市場占有率約65％；

(2)新疆金風市場占有率約25％；

(3)其它廠商市場占有率約10％。

最近幾年來，中國風電機組單機容量也從600kW逐步走向MW級，具備1.5MW以上機型生產能力的企業將具有更強的市場競爭力。與之相配套，大型風電葉片也將具有廣闊的市場前景。以前，中國兆瓦級風電葉片的生產技術和關鍵設備主要從國外引進。越來越多的企業意識到了自主開發的重要性。以新疆金鳳、大重，湘潭等為代表的一批風電企業，正致力于兆瓦級風電產業自主開發和自主制造，為中國風電產業做大做強邁出了堅實的一步。

目前中國已建成65個風電場，安裝風電機組約3500臺，預計到2010年風電場增加到80個以上。中國資源綜合利用協會可再生能源專業委員會預測，2010年前后，我國將有可能成為世界上最大的風電市場和風能設備制造中心。

三、風電技術發展前景

當前并網運行的風力發電機組由漿距調節方式逐步取代定漿距失速調節方式，成為未來風電發展的主流機型。

這種結構，可以按最佳參數運行，功率曲線飽滿，額定風速以上功率輸出穩定，不會造成發電機超負荷。

有發展前景的是帶齒輪箱變速恒頻雙饋異步交流發電機結構：齒輪托座一傳動軸一齒輪一箱電機一控制柜一冷卻器。

IGBT技術的變頻器相連接。其優點：控制勵磁電流的幅值、頻率和相位，可以實現定子恒頻恒壓輸出。發電機輸出電壓為690V，通過輸出，變壓器升壓接入電網。目前正在擴大范圍應用。不足之處：由于增速齒輪箱的存在，降低了風電轉換效率，為了減少機械摩損，需要定期潤滑清洗維護。

永磁直驅式同步發電機結構，最大的特點是取消了升速齒輪箱，發電機軸直接連接到葉輪軸上，轉子的轉速隨風速、風向、風力而改變，發電機發出的交流電的頻率也隨之變化。

其優點是：采用大功率電力電子變流器，將頻率不變的交流電整流成直流電，再通過逆變器將直流電變為恒頻交流電能，最后通過升壓變壓器進入電網。控制逆變電流可以調節輸出功率，從而改變電機轉速，進而實現最大功率追蹤。由于風力機轉速比較低，永磁同步發電機的定子一般作成多極結構轉子，采用永磁結構，省去了勵磁繞組，減少傳動鏈能量損失，消除了勵磁損耗，提高風電轉換效率。

不足之處：永磁材料價格高一些，變流器為全功率變流器，容量大、體積大、價格高、系統成本高。

國內變流器技術處于研究試驗階段，技術上不成熟，大功率變流器仍然依賴進口。

上述風力發電機的技術路線都要采用發電機與變流器的控制技術、變漿距的控制技術。都要采用遠程計算機監控系統，自動啟停、自動減速、自動保護，實現對風機的監測，控制和調節。連續監控系統部件和運行參數的狀態檢測和故障保護等控制策略，使風機保持在最佳的運行狀態。

四、重視整機系統關注風電建設

一臺0.6MW風力發電機，總重量36噸，葉片長23m，每個葉片重約1.5噸；一臺2MW風力發電機總重量50噸，葉片長37.5m，風輪直徑為80m，塔高65m，每個葉片重約4.6噸。它包括塔架、輪轂、輪轂罩、變漿齒輪、偏航機構、葉片、電機、傳動系統、風速風向傳感器、齒輪箱、主軸、監控保護等。

(1)材料要考慮強度(承載能力)、剛度、穩定、疲勞、摩擦、力矩等因素。要有較強野外的適應性，如風沙、暴雨、鹽霧、潮濕，-30～40℃的環境溫度。

(2)配件供應質量——液壓系統、變速軸剎車、轉子制動器、密封件、液力耦合器、電控器件等還沒有形成上下游的產業鏈，目前市場供應的配件有些技術上還不成熟。同樣風電產業的風險與挑戰存在也是不可忽視的，主要有以下幾個方面

(1)從風能資源到上網銷售電量預測不準。

(2)從測試數據看，風能資源評估到項目未來20年運行期上網電量的預測，存在不確定因素。

(3)風電機組20年野外全天候運行可靠性差，主要經受多種極端惡劣天氣和非常復雜的風力交替負荷，沒有實踐經驗的積累是很難想象的。

(4)風電特許權項目上網電價定為0.38～0.518元／kWh。

(5)工程要求在2～3年內建成。五風電產業發展措施與步驟

(1)風力發電優先上網，不參與調峰，風電場建設與電網建設同步發展。

(2)用同步發電機發電是目前最普遍的發電方式之一，變頻器的使用解決了風機轉速，電網頻率之間的耦合問題，通過對變頻器電流的控制，就可以控制發電機的轉矩，從而控制風力機的轉速，使之運行在最佳狀態。相同條件下，同步電機比異步電機調速范圍更寬一些。

(3)電價實行網內補貼；

(4)建立國家風電發展基金；

(5)支持國產化項目，開拓融資渠道，利用國債資金支持風電項目；

(6)建立可再生能源的運行機制——稅收、信貸、投資、價格、補貼、獎勵等；

(7)全國組建若干風電工程公司，實行公平、公正、公開競爭。

目前中國風電市場的品牌有新疆金風、東汽、大重、湘潭、天威、上海電氣、株州、北重、溫州華儀、江蘇華儀、南通航天、寧夏銀星等。

(1)掌握系統技術，擇優采購，工廠組裝，主輔優化匹配；

(2)現場安裝，現場調試，現場服務，技術培訓；

(3)特別維修、保養、技術服務一定要加強，現在遇到一個問題——風電機組利用小時少，有20％風電機組年運行不到2000h；

(4)自主創新與引進技術結合、通過消化吸收再創新，真正掌握核心技術，國產化率達到80％以上；

(5)抓緊制訂和修訂風電機組的整機及零部件的標準，提高通用化、系列化、規范化程度；

(6)加大投入建立1～2個國家級風電工程研究中心，建立1～2個國家級風電重點實驗室，建立1～2個國家級風電零部件檢測和認證中心；

(7)按照國情，制訂風電機組的裝備政策，要穩步推進，有些地方受風力及外部條件限制時，應用小型風電更為有利；

(8)培養人才，包括設計、工藝、安裝、調試、維修人才等。

小結

能源成為制約中國國民經濟發展的瓶頸，原油進口量逐年增加，國家能源安全受到威脅。加快轉變經濟發展方式，推動整個產業結構優化提升。風電產業快速有序的發展，在一定程度上緩解了對石油和煤電的依賴，也是提高建設節約型和環境友好型社會的一種認識；節能，降耗，減排，改善環境是大力發展風電產業的最好契機。

預測到“十一五”末中國國內廠家提供的風力發電市場占有率，將會上升為50％左右，“十二五”期間上升到70％左右，中國的風電技術日趨成熟。

不斷提高自主創新能力，增強國際競爭力。只有這樣，中國的風電事業未來形勢才會一片大好。