1。2 国内外的研究现状
1。2。1世界风力发电的发展状况
风能,是人类最早使用的能源之一。早在公元前2000年,埃及、波斯等国出现帆船与风磨,中世纪荷兰和美国使用排灌的水平轴风车。我国也是世界上最早利用风能的国家之一,早在距今1800年前,我国有风力提水的记载。1890年丹麦的P·拉库尔研制成功了风力发电机,1908年丹麦就建成几百个小型风力发电站。自二十世纪初至二十世纪六十年代末,有一些国家对风能资源的开发,还处于小规模的利用阶段 [8]。
随着经济的发展,大型水电、火电机组逐渐采用和电力系统的发展,1970年以前生产的中、大型风力发电机组逐渐被淘汰,因为它他们因造价高和可靠性差,但是这些中、大型机组在技术上还是可行的,它们为二十世纪七十年代后期的风力发电机组的发展奠定了基础[9]。
风力发电技术于1890年起源于丹麦,1891年在丹麦建成了世界上第一座风力发电站,从此之后风力发电便开始迅速发展起来,期间经过几个重要的发展阶段[10]。
第一阶段:二战前后,能源的需求越来越大,许多国家陆续开始研究和利用风力发电。1941年美国研制生产了一台容量为1250千瓦的大型风力发电机组,但是当时还处于初级研制阶段,并且技术十分复杂。所以,这种风力发电机组仍处于科研阶段,仍然无法投产现实的生产中。
第二阶段:在70年代初期,世界上相继爆发的几次能源危机,这几次能源危机很大地促进了风力发电技术的发展。在此时,丹麦己经研制出“55-630千瓦”的系列的风力发电机组。
第三阶段:在80年代,西方各个国家例如德国、美国、英国等国家实施了节能计划,加上国家对新能源发展鼓励政策,如美国的可再生能源产品可以和投资税相抵减,英国的非化石燃料公约等促进了风力发电的发展。
第四阶段:到了90年代,随着全球能源环境问题加剧,人们的环保意识增强,在这种呼声下,各国更加注重发展风力发电,在科学技术进步的强有力的推动下,风力发电的发展前景令人瞩目[11]。
风力发电机组的研发和生产主要以欧洲国家的为主,例如丹麦、德国、美国等国家。在这些国家中丹麦的风力发电技术发展最早,相对与其他国家风力发电技术也较为成熟,但是,德国的风力发电技术发展最快,并且发电量最大。在发展中国家中,印度的风力发电发展迅速,是在发展中国家发展最快的[12]。
截止到2003年底,风电累计装机容量居前五位的国家有:德国 (14612兆瓦)、西班牙(6420兆瓦)、美国(6361兆瓦)、丹麦(3076兆瓦)和印度(2120兆瓦)[13]。
随着风力发电技术的迅速发展,国外风力发电的发展有明显的三个趋势:一、发展海上风力发电技术,以为发上风能资源比较丰富,而且德国和丹麦这些北海岸国家有丰富的海上风能资源,所以发展对于这些国家发展海上风力发电比较方便;二、风力发电机组逐渐向大型化发展,大容量的风力发电机组以能够提供更加经济而且清洁电能的特点,正在稳定的发展;三、风力发电需要的设备制造技术逐渐成熟,技术的提高不仅可以提升风力发电的效率,而且还可以降低发电的成本,更加经济[14]。
1。2。2中国风力发电的发展状况
我国是风力资源最丰富的国家,同样也是利用风能最早的国家之一,虽然我国风力发电产业起步晚,和世界风能发电发达国家相比有较大的差距,但是,由于近几年来政府的大力支持和我国幅员辽阔的地理条件,风力发电得到快速发展,规模不断扩大。根据中国风能协会(CWEA)统计数据,中国风电装机容量,2006年仍在世界前五之外,其后几年都接近翻倍增长,到2009年底排名世界第二,仅次于美国。在甘肃、内蒙古等省份,出现百万千瓦容量的大型风电基地[15]。