隨著環(huán)保問題的日益突出，能源供應(yīng)的漸趨緊張，風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源的發(fā)電方式，已越來越受到世界各國人民的歡迎和重視。同時，風(fēng)力發(fā)電又是新能源發(fā)電技術(shù)中最成熟和最具規(guī)模開發(fā)條件的發(fā)電方式之一。因此，近幾年來，中國的風(fēng)力發(fā)電事業(yè)也得到了很快的發(fā)展。
1 中國的風(fēng)能資源
風(fēng)能資源是由于地球表面大氣流動形成的一種動能資源，因此一般說來，其特點是靠近地面的風(fēng)速越低，風(fēng)能就越小；而離地面越高風(fēng)速越大，其風(fēng)能也越大，因而在估算風(fēng)能資源時，離地高度是關(guān)鍵因素之一。本文以離地10m高的風(fēng)能估算。
由于中國幅員遼闊，海岸線長，擁有豐富的風(fēng)能資源，但地形條件復(fù)雜，因此風(fēng)能資源的分布并不均勻。據(jù)中國氣象科學(xué)研究院對全國900多個氣象站測算，陸地風(fēng)能資源的理論儲量為32.26億kw，可開發(fā)的風(fēng)能資源儲量為2.53億kw，主要集中在北部地區(qū)，包括內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、黑龍江、吉林、遼寧、青海、西藏，以及河北等省、區(qū)。風(fēng)能資源豐富的沿海及其島嶼，其可開發(fā)量約為10億kw，主要分布在遼寧、河北、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西和海南等省、市、區(qū)。但北部地區(qū)這些省、區(qū)，由于地勢平坦、交通便利，因此有利于建設(shè)連成一片的大規(guī)模風(fēng)電場，例如新疆的達坂城風(fēng)電場和內(nèi)蒙古的輝騰錫勒風(fēng)電場等。
2 風(fēng)電的發(fā)展過程和現(xiàn)狀
中國的風(fēng)力發(fā)電是于20世紀50年代后期開始進行研究和試點工作的，當時在吉林、遼寧、新疆等省、區(qū)建設(shè)了容量在10kw以下的小型風(fēng)力發(fā)電場，但其后就處于停滯狀態(tài)。到了20世紀70年代中期以后，在世界能源危機的影響下，特別是在農(nóng)村、牧區(qū)、海島等地方對電力迫切需求的推動下，中國的一些地區(qū)和部門對風(fēng)力發(fā)電的研究、試點和推廣應(yīng)用又給予了重視與支持，但在這一階段，其風(fēng)電設(shè)備都是獨立運行的。直到1986年，在山東榮城建成了中國第一座并網(wǎng)運行的風(fēng)電場后，從此并網(wǎng)運行的風(fēng)電場建設(shè)進入了探索和示范階段，但其特點是規(guī)模和單機容量均較小。到1990年已建成4座并網(wǎng)型風(fēng)電場，總裝機容量為4.215mw，其最大單機容量為200kw。在此基礎(chǔ)上，風(fēng)力發(fā)電從1991年起開始步入了逐步推廣階段，到1995年，全國共建成了5座并網(wǎng)型風(fēng)電場，裝機總?cè)萘繛?6.1mw，最大單機容量為500kw。1996年后，風(fēng)力發(fā)電進入了擴大建設(shè)規(guī)模的階段，其特點是風(fēng)電場規(guī)模和裝機容量均較大，最大單機容量為1300kw。從1996～2002年末，中國風(fēng)電裝機總?cè)萘恳堰_470mw。而一些省份風(fēng)電裝機容量見表1。
表1 一些省份2002年末風(fēng)電裝機容量
省、區(qū)容量(mw)省、區(qū)容量(mw)
遼寧102.51吉林30.06
新疆89.65甘肅16.20
廣東79.29河北13.45
內(nèi)蒙古75.84福建12.00
浙江33.05海南8.70
3 風(fēng)電場投資成本和風(fēng)電機組的制造技術(shù)
(1)風(fēng)電場投資成本：
風(fēng)電場投資成本(單位千瓦造價)是衡量風(fēng)電場建設(shè)經(jīng)濟性的主要因素，歸納起來有以下三個方面：
①風(fēng)電機組的制造成本，由于風(fēng)電機組是風(fēng)電場的主要設(shè)備，因此風(fēng)電機組的制造成本將直接關(guān)系到風(fēng)電場的總投資。但隨著風(fēng)電機組制造技術(shù)的不斷提高和機組性能的不斷改進，其單機容量的不斷擴大，這將使風(fēng)電機組單位千瓦的造價會明顯下降，因此也隨之使風(fēng)電場的造價下降。
②風(fēng)電場的規(guī)模，亦即風(fēng)電場的裝機容量。一般說來，風(fēng)電場的規(guī)模越大，其造價越低，這就是所謂規(guī)模效應(yīng)。這種規(guī)模效應(yīng)將使風(fēng)電場單位千瓦的配套設(shè)施相對地下降，如與電網(wǎng)配套設(shè)施的建設(shè)費用等。
③風(fēng)電場選址，這也直接關(guān)系到風(fēng)電場的經(jīng)濟效益。風(fēng)電場選址、風(fēng)電機組定位都選得適當，那么風(fēng)電場就可以多發(fā)電量，風(fēng)電場的經(jīng)濟性就好，若風(fēng)電場選在交通便利的地方，運輸成本就可下降等，這些也將使風(fēng)電場的建設(shè)成本下降。
從中國目前風(fēng)電場單位千瓦的造價看，其總趨勢在不斷地下降之中，例如，20世紀90年代中期，中國風(fēng)電場的單位千瓦造價，還高達10000多元/kw，但到了21世紀初，單位kw的造價已降到8000多元/kw，這說明中國風(fēng)電事業(yè)在近12年中，有了長足的進步，也為今后的大發(fā)展打下了基礎(chǔ)。當然中國的風(fēng)電場建設(shè)成本比起發(fā)達國家來，還有一定的差距，不過隨著中國風(fēng)電機組制造水平的不斷提高和風(fēng)電場建設(shè)經(jīng)驗的不斷積累，其造價將進一步地下降。
(2)風(fēng)電機組的制造技術(shù)：
風(fēng)電機組是風(fēng)電場的發(fā)電設(shè)備，也是風(fēng)電場的主要設(shè)備，其投資約占風(fēng)電場總投資的60％～80％，因此風(fēng)電機組的制造水平將直接反映一個國家風(fēng)電的發(fā)展水平。
自20世紀70年代中、后期開始，中國真正進入了現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究和開發(fā)階段。在這一階段中，經(jīng)過單機分散研制、重點攻關(guān)、實用推廣，以及系列化和標準化等工作之后，使中國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)無論在科學(xué)研究方面，還是在設(shè)計制造方面均有了不小的進步和提高，同時也取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟效益，主要解決了邊遠無電地區(qū)的農(nóng)、牧、漁民的用電問題。但其風(fēng)電機組的單機容量僅為幾百瓦到10kw，也均屬獨立運行的風(fēng)電機組。
到了20世紀80年代，主要集中在研制并網(wǎng)型的風(fēng)電機組上，并且陸續(xù)制造出從幾十kw到200kw的機組。但由于這些風(fēng)電機組自行研制周期長，又趕不上市場對更大容量風(fēng)電機組的需求，因此大部分樣機均來不及改進和完善并轉(zhuǎn)化為商業(yè)性機組。在這種情況下，為了盡快提高中國風(fēng)電機組的制造水平和滿足市場的需求，國家采取了以下兩條措施：①引進國外成熟技術(shù)，吸收消化，以提高國產(chǎn)化機組的制造技術(shù)。例如，已通過支付技術(shù)轉(zhuǎn)讓費的方式，從國外引進了600kw機組全套制造技術(shù)。目前，國內(nèi)有關(guān)的風(fēng)電機組制造廠家的風(fēng)電主機生產(chǎn)企業(yè)，已研制出600kw機組的關(guān)鍵部件，如發(fā)電機、齒輪箱和葉片等，并且600kw的機組其本地化率已可達90％。②采用與國外公司合作生產(chǎn)的方式引進技術(shù)，并允許國外風(fēng)電機組制造廠商在中國投資設(shè)廠。如國際著名的葉片制造商丹麥的lm公司就在天津獨資設(shè)廠生產(chǎn)。而中國風(fēng)力發(fā)電的大發(fā)展將為這些企業(yè)提供良好的機遇。
4 中國風(fēng)電的發(fā)展前景
(1)發(fā)展風(fēng)電的必要性：
前面已經(jīng)提到，中國有豐富的風(fēng)能資源，這為發(fā)展中國的風(fēng)電事業(yè)創(chuàng)造了十分有利的條件。但就中國目前電力事業(yè)而言，火力發(fā)電仍是中國的主力電源。以燃煤為主的火電廠，正在大量排放co2和so2等污染氣體，這對中國的環(huán)保極為不利。而發(fā)展風(fēng)電，一方面有利于中國電源結(jié)構(gòu)的調(diào)整；另一方面又有利于減少污染氣體的排放而緩解全球變暖的威脅。同時，又有利于減少能源進口方面的壓力，對提高中國能源供應(yīng)的多樣性和安全性將作出積極的貢獻。
(2)國家對發(fā)展風(fēng)電的政策支持：
由于風(fēng)電場建設(shè)成本較高，加之風(fēng)能的不穩(wěn)定性，因而導(dǎo)致風(fēng)電電價較高，而無法與常規(guī)的火電相競爭。在這種情況下，為了支持發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，國家曾給予多方面政策支持。
例如，1994年原電力工業(yè)部決定將風(fēng)電作為電力工業(yè)的新清潔能源，制定了關(guān)于風(fēng)電并網(wǎng)的規(guī)定。規(guī)定指出，風(fēng)電場可以就近上網(wǎng)，而電力部門應(yīng)全部收購其電量，同時指出其電價可按"發(fā)電成本加還本付息加合理利潤"原則確定，高于電網(wǎng)平均電價部分在網(wǎng)內(nèi)攤消。為了搞好風(fēng)電場項目的規(guī)范化管理，又陸續(xù)發(fā)布了一些行業(yè)標準，如風(fēng)電場項目可行性研究報告編制規(guī)程和風(fēng)電場運行規(guī)程等。有了上述的政策支持，從此風(fēng)電的發(fā)展便進入了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。
與此同時，國家為了支持和鼓勵發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，原國家計委和國家經(jīng)貿(mào)委曾提供補貼或貼息貸款，給建立采用國產(chǎn)機組的示范風(fēng)電場業(yè)主。
(3)發(fā)展風(fēng)電的展望：
據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年年初在建項目的裝機容量約為60多萬kw，其中正在施工的約有10萬kw，可研批復(fù)的有22萬kw，項目建議書批復(fù)的有32萬kw，包括兩個特許權(quán)項目。如果這些項目能夠如期完成，那么到2005年底合計裝機可超過100萬kw。
預(yù)計"十一五"計劃期間(2006～2010年)，全國新增風(fēng)電裝機容量可達280萬kw，因而累計裝機總?cè)萘考s可達400萬kw。
5 結(jié)束語
風(fēng)力發(fā)電是一個集計算機技術(shù)、空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料科學(xué)等綜合性學(xué)科的技術(shù)。中國有豐富的風(fēng)能資源，因此風(fēng)力發(fā)電在中國有著廣闊的發(fā)展前景，而風(fēng)能利用必將為中國的環(huán)保事業(yè)、能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，減少對進口能源依賴作出巨大的貢獻。展望未來隨著風(fēng)電機組制造成本的不斷降低，化石燃料的逐步減少及其開采成本的增加，將使風(fēng)電漸具市場競爭力，因此其發(fā)展前景將是十分巨大的。
