【正文】 ●西安維德合資公司 系西安飛機制造公司與德國 NORDEX公司合資項目。主要產(chǎn)品為 600kW 風(fēng)電機組。另有 16 臺訂單，正在生產(chǎn)。 兩臺 600kW 科研樣機也在制造中。該公司在原航天部的支持下投資近 2020 萬元進行風(fēng)電機開發(fā)。萬電開發(fā)的風(fēng)電機是唯一的國產(chǎn)變槳距機型，前不久已通過鑒定。該公司 與新疆合作制造 600W風(fēng)電機組。 此外，還有浙江電力修造廠、內(nèi)蒙古電力修造廠、上海藍(lán)天公司在前幾年介入過風(fēng)電機 制造。丹麥著名的風(fēng)電企業(yè) VESTAS聲明要在中國獨資建廠，并在最近有所行動。生產(chǎn)的 600kW 級齒輪箱已能滿足要求。 ●發(fā)電機 風(fēng)電機組的發(fā)電機要求轉(zhuǎn)換效率高，滑差大。生產(chǎn)的 600kW 級異步發(fā)電機已基本能滿足要求。 ●偏航系統(tǒng) 風(fēng)電機組的偏航系統(tǒng)的作用是對準(zhǔn)風(fēng)向，一般由兩到三套對風(fēng)伺服裝置加電控組成。 ●控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)對風(fēng)電機組運行系統(tǒng)進行調(diào)控。但對于采用變槳距或者變速恒頻技術(shù)的風(fēng)電機組，其控制 原理和要求要復(fù)雜得多，目前國內(nèi)還沒有成功的例子。 我國風(fēng)電機組葉片研制近年獲重大進展。 ② 保定螺旋槳廠研制的 600kW 失速葉片已通過技術(shù)和產(chǎn)品鑒定，性能質(zhì)量均佳，已投入小批量生產(chǎn)。 ③ 航天部萬電公司自行研制成功 600kW 變 槳距葉片，正在運行考核。據(jù)了解，一旦動工建廠，三個月內(nèi)即可以向市場提供葉片。 第二章 風(fēng)力發(fā)電與可持續(xù)能源戰(zhàn)略 就能源開發(fā)利用的歷史而言，化石燃料是人類最早利用的能源之一。到目前為止，石油、天然氣和煤炭等化石能源仍然是世界經(jīng)濟的三大能源支柱。風(fēng)能等可再生能源就是其中可供選擇的能源之一。所以，許多發(fā)達(dá)國家出于自身能源安全需要，開始限制化石能源的消費，特別限制本國化石能源資源的開采。 我國擁有比較豐富的化石能源資源，但是按人口計算，我國屬于能源資源相對貧乏的國家，人均常規(guī)能源資源占有量不到世界平均水平的一半，石油僅為 1/10。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國人均能源消費量將逐年增加，到 2050 年將逾 2t 標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于目前世界的平均值，但仍遠(yuǎn)低于目前發(fā)達(dá)國家的水平。常規(guī)能源資源的 不斷減少，人均常規(guī)能源資源相對不足，將成為我國經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的一個限制因素。風(fēng)力發(fā)電即是其中最現(xiàn)實的選擇之一。據(jù)統(tǒng)計，陸地上可開發(fā)的風(fēng)能資源即達(dá) 億kW；加上近海（ 15m 水深的淺海地帶）的風(fēng)能資源，全國可開發(fā)風(fēng)能資源估計在 10 億 kW 以上。目前我國發(fā)電裝機容量已超過 3億 kW，但結(jié)構(gòu)不合理，火電裝機容量 過大，且大多數(shù)為煤發(fā)電，約占發(fā)電設(shè)備總?cè)萘康?75%。然而這些地區(qū)風(fēng)資源比較豐富，開發(fā)利用條件較好，如果加強這些地區(qū)風(fēng)力資源的開發(fā)利用，無疑將對改善能源供應(yīng)，優(yōu)化電源構(gòu)成，做出重要貢獻。過去我國的能源生產(chǎn)和消費基本上是平衡的，但從 1993 年開始成為能源的凈進口國。在國際風(fēng)云變幻的世界上，保障石油的可靠供應(yīng)對國家安全至關(guān)重要。 我國正在進行西部大開發(fā)。因此能 源供應(yīng)的多樣性不僅關(guān)系到能源供應(yīng)的改善，還關(guān)系到國家的安全，是一個重大戰(zhàn)略問題。而風(fēng)是一種可再生能源，取之不盡，用之不竭，不存在資源衰竭問題：同時，在風(fēng)能電能的轉(zhuǎn)換過程中，基本不消耗化石能源，因而不會對環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。根據(jù)本課題的研究（ 詳見第二章），風(fēng)力發(fā)電 全過程能量投入產(chǎn)出比高達(dá) 3005，其溫室氣體（ CO2）的排放強度僅為 4~20g/（ kW見表 21。再一次證明，風(fēng)電是一種高度清潔的能源技術(shù)，其技術(shù)性能完全符合可持續(xù)發(fā)展的要求。近 20 年來，中國能源工業(yè)取得了較快發(fā)展，形成了以煤為主，多能互補的能源生產(chǎn)、供應(yīng)體系，基本滿足了國民經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展的需要。因此，改善能源結(jié)構(gòu)，利用新能源和可再 生能源，減輕環(huán)境污染，提高人民生活質(zhì)量，成了中國能源工業(yè)關(guān)注的焦點。 1994 年，中國國務(wù)院通過的中國 21 世紀(jì)議程中再次強調(diào)指出： “中國要實現(xiàn)國民經(jīng)濟快速發(fā)展，就必須將開發(fā)利用新能源和可再生能源放到國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先地位 ”。在這樣的背景下，推廣技術(shù)已經(jīng)比較成熟的風(fēng)力發(fā)電是十分明智的選擇。在 21 世紀(jì)初，中國還有約 2020 萬人口沒有用上電，在常規(guī)電網(wǎng)外 ，推廣獨立供電的風(fēng)力發(fā)電機組，對解決農(nóng)、牧、漁民看電視、聽收音機、照明和用電動鼓風(fēng)機做飯等生活用電問題，對于改善和提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟，促進地區(qū)社會文化事業(yè)發(fā)展，加強民族團結(jié)，鞏固國防建設(shè)有著重大的意義。 1994 年，電力部發(fā)布了風(fēng)力發(fā)電上網(wǎng)有關(guān)規(guī)定之后，并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展越來越受到重視。近十多年來， 在國家有關(guān)部門的大力支持下，并網(wǎng)風(fēng)電場的建設(shè)發(fā)展迅速，目前全國已經(jīng)出現(xiàn)了十幾個超過萬千瓦級的大型風(fēng)電場。 第一節(jié) 中國的風(fēng)能資源 （ 1）大氣環(huán)流對中國風(fēng)能分布的影響 東南沿海及東海、南海諸島，因受臺風(fēng)的影響，最大年平均風(fēng)速在 5m/s 以上。風(fēng)速 ≥3m/s的風(fēng)全年出現(xiàn)累積小時數(shù)為 7000~8000h；風(fēng)速 ≥6m/s 的風(fēng)有 4000h。福建的臺山、東山，臺灣的澎湖灣等，有效風(fēng)能密度都在 500W/m2 左右，風(fēng)速 ≥3m/s的風(fēng)累積為 8000h，換言之，平均每天可以有 21h 以上的風(fēng)速 ≥3m/s。臺灣風(fēng)能南北兩端大，中間小；海南西部大于東部。 內(nèi)蒙和甘肅北部地區(qū)，高空終年在西風(fēng)帶的控制下。氣旋活動頻繁，當(dāng)每一氣旋過境時，風(fēng)速也較大。有效風(fēng)能密度為 200~300W/m2，風(fēng)速 ≥3m/s 的風(fēng)全年累積小時數(shù)在 5000h 以上，是中國風(fēng)能連成一片的最大地區(qū)。這一地區(qū)因受西藏高原的影響，冬半年高空在西風(fēng)帶的死水區(qū)，冷空氣沿東亞大槽南下很少影響這里。風(fēng)速 ≥3m/s 的風(fēng)全年出現(xiàn)累積小時數(shù)在 2000h 以下，風(fēng)速 ≥6m/s的風(fēng)在 150h 以下。這里全年靜風(fēng)頻率在 60%以上，有效風(fēng)能密度僅 30W/m2左右。換句話說，這里平均每 18 天以上才有一次 10min 的風(fēng)速 ≥6m/s的風(fēng)，風(fēng)能是沒有利用價值的。這是由于氣流流經(jīng)海面或湖面摩擦力較小，風(fēng)速較大。故有效風(fēng)能密度，風(fēng)速 ≥3m/s 和風(fēng)速 ≥6m/s 的風(fēng)的全年累積小時數(shù)的等值線不但平行于海岸線和湖岸線，而且數(shù)值相差很大。若臺 風(fēng)登陸時在海岸上的風(fēng)速為 100%，而在離海岸 50km處，臺風(fēng)風(fēng)速為海岸風(fēng)速的68%左右。 ① 山脈對風(fēng)能的影響。其變化的特點與地形形狀有密切關(guān)系。所以在天山、祁連山、秦嶺、大小興安嶺、太行山和武夷山等的風(fēng)能密度線和可利用小時數(shù)曲線大都平行于這些山脈。所謂華夏式山脈，山的迎風(fēng)面風(fēng)能是豐富的，風(fēng)能密度為 200W/m2，風(fēng)速 ≥3m/s的風(fēng)出現(xiàn)的小時數(shù)約為 7000~8000h。四川盆地和塔里木盆地由于天山和秦嶺山脈的阻擋為風(fēng)能不能利用區(qū)。 ② 海拔高度對風(fēng)能的影響。 事實上，在復(fù)雜山地，很難分清地形和海拔高度的影響，二者往往交織在一起，如北京和八達(dá)嶺風(fēng)力發(fā)電試驗站同時觀測的平均風(fēng)速分別 ，相差 。 青藏高原海拔在 4000m 以上，所以這里的風(fēng)速比周圍大，但其有效風(fēng)能密度卻較小，在 150W/m2左右。也就是說，同樣是 8m/s 的風(fēng)速 ，在平地海拔 500m以下為 ，而在 4000m只有 。蔽風(fēng)地形風(fēng)速減小，狹管地形風(fēng)速增大。 海峽也是一種狹管地形，與盛行風(fēng)方向一致時，風(fēng)速較大，如臺灣海峽中的澎湖列島，年平均風(fēng)速為 。在一個小山丘前，氣流受阻，強迫抬升，所以在山頂流線密集，風(fēng)速加強。有時氣流過一個障礙，如小山包等，其產(chǎn)生的影響在下方 5~10km 的范圍。 我國風(fēng)能資源分布有以下特點。冬季風(fēng)來自西伯利亞和蒙古等中高緯度的內(nèi)陸，那里空氣十分嚴(yán)寒干燥，冷空氣積累到一定程度，在有利高空環(huán)流引導(dǎo)下，就會爆發(fā)南下，俗稱寒潮，在此頻頻南下的強冷空氣控制和影響下，形成寒冷干燥的西北風(fēng)侵襲我國北方各省（ 直轄市、自治區(qū)） 。 夏季風(fēng)是來自太平洋的東南風(fēng)、印度洋和南海的西南風(fēng)，東南季風(fēng)影響遍及我國東半部，西南季風(fēng)則影響西南各省和南部沿海，但風(fēng)速遠(yuǎn)不及東南季風(fēng)大。 （ 2）地域性的變化 中國地域遼闊，風(fēng)能資源比較豐富。在內(nèi)陸地區(qū)，從東北、內(nèi)蒙古，到甘肅走廊及新疆一帶的廣闊地區(qū)，風(fēng)能資源也很好。 東南沿海的風(fēng)能密度一般在 200W/m2，有些島嶼達(dá) 300W/m2以上，年平均風(fēng)速 7m/s 左右，全年有效風(fēng)時 6000 多小時。青藏高原的北部和中部，風(fēng)能密度也有 150W/m2，全年 3m/s 以上風(fēng)速出現(xiàn)時間 5000h 以上，有的可達(dá) 6500h。 我國幅員遼闊，陸疆總長達(dá) 2 萬多公里，還有 18000 多公里的海岸線，邊緣海中有島嶼 5000 多個，風(fēng)能資源豐富。一般認(rèn)為，可將風(fēng)電場分為三類：年平均風(fēng)速 6m/s 以上時為較好； 7m/s 以上為好； 8m/s 以上為很好。我國相當(dāng)于 6m/s 以上的 地區(qū)，在全國范圍內(nèi)僅僅限于較少數(shù)幾個地帶。 中國沿海水深在 2~10m的海域面積很大，而且風(fēng)能資源好，靠近我國東部主要用電負(fù)荷區(qū)域，適宜建設(shè)海上風(fēng)電場。在時間上，冬春季風(fēng)大、降雨量少，夏季風(fēng)小、降雨量大，與水電的枯水期和豐水期有較好的互補性（見表 31）。而劃分風(fēng)能區(qū)劃的目的，是為了了解各地風(fēng)能資源的差異，以便合理地開發(fā)利用。 第二級區(qū)劃指標(biāo)，選 用一年四季中各季風(fēng)能大小和有效風(fēng)速出現(xiàn)的小時數(shù)。 一般，按照一級指標(biāo)劃分，就可以粗略地了解風(fēng)能區(qū)劃的大的分布趨勢。 ① 風(fēng)能豐富區(qū) 、山東半島和遼東半島沿海區(qū)。在我國，除了高山氣象站 ———長白山、天池、五臺山、賀蘭山等外，全國氣象站風(fēng)速 ≥7m/s的地方，都集中在東南沿海。該區(qū)有效風(fēng)能密度在 200W/m2以上，海島上可達(dá) 300W/m2以上，其中平潭最大。而平潭分別可達(dá) 7939h 和 6395h。這里的風(fēng)能潛力是十分可觀的。在氣壓梯度力相同的條件下，海面上風(fēng)速比陸地要大。而東南沿海、臺灣及南海諸島都是秋季風(fēng)能最大，冬季次之，這與秋季臺風(fēng)活動頻繁有關(guān)。本區(qū)是內(nèi)陸風(fēng)能資源最好的區(qū)域，年平均風(fēng)能密度在 200W/m以上，個別地區(qū)可達(dá) 300W/m2。本區(qū)地面受蒙古高壓控制，每次冷空氣南下都可造成較強風(fēng)力，而且地面平坦，風(fēng)速梯度較小，春季風(fēng)能最大，冬季次之。 。本區(qū)的大風(fēng)多數(shù)是由東北低 壓造成的。同時，這一地區(qū)又處于峽谷中，北為小興安嶺，南有長白山，這一區(qū)正好在喇叭口處，風(fēng)速加大。 ② 風(fēng)能較豐富區(qū) 。實際上是豐富區(qū)向內(nèi)陸的擴展。長江口以南，大致秋季風(fēng)能大，冬季次之；長江口以北，大致春季風(fēng)能大，冬季次之。 b. 三北的南部區(qū)。這一區(qū)的風(fēng)能密度為 150~200W/s2，風(fēng)速 ≥3m/s 的時間有4000~4500h。在西部北疆是冷空氣的通道，風(fēng)速較大也形成了風(fēng)能較豐富區(qū)。 c. 青藏高原區(qū)。而 3~20m/s的風(fēng)速出現(xiàn)時間卻比較多，一般在 5000h 以上。但是，由于這里海拔在 30005000m以上，空氣密度較小。 因此，計算青藏高原的風(fēng)能時，必須考慮空氣密度的影響，否則計算值會大大地偏高。這是由于此區(qū)里夏季轉(zhuǎn)為東風(fēng)急流控制，西南季風(fēng)爆發(fā)，雨季來臨，但由于熱力作用強大，對流活動頻繁且旺盛，所以風(fēng)力也較大。 ③ 風(fēng)能可利用區(qū) a. 兩廣沿海 區(qū)。風(fēng)能密度為50~100W/m2，每年風(fēng)速 ≥3m/s 的時間為 2020~4000h，基本上從東向西逐漸減小。所以，本區(qū)的冬季風(fēng)力最大；秋季受臺風(fēng)的影響，風(fēng)力次之。這是由于冷空氣在春季被南嶺山地阻擋，一股股冷空氣沿漓江河谷南下，使這一地區(qū)的春季風(fēng)力變大。30 年一遇 10min 平均風(fēng)速可達(dá) 37m/s，瞬時風(fēng)速可達(dá) 58m/s。大小興安嶺山地的風(fēng)能密度在 100W/m2左右，每年風(fēng)速 ≥3m/s 的時間為 3000~4000h。 30 年一遇最大 10min 平均風(fēng)速為 30~32m/s，瞬時風(fēng)速可達(dá) 45~50m/s。東北長白山開始向西過華北平原，經(jīng)西北到中國最西端，貫穿中國 東西的廣大地區(qū)。在 “Л”字形的前一半，包括西北各省的一部分、川西和青藏高原的東部和南部。這一區(qū)春季風(fēng)能最大，夏季次之。這一地區(qū)風(fēng)力主要是冷空氣南下造成的，每當(dāng)冷空氣過境，風(fēng)速明顯加大，所以這一地區(qū)的春、冬季節(jié)風(fēng)能大。但這時臺風(fēng)活躍，所以這里秋季風(fēng)能相對較大，春季次之。 ④ 風(fēng)能貧乏區(qū) 。這一地區(qū)冬半年處于高空西風(fēng)帶 “死水區(qū) ”內(nèi)，西周的高山，使冷空氣很難入侵。成都僅為 35W/m2左右。南嶺山地風(fēng)能欠缺，由于春、秋季冷空氣南下，受到南嶺阻擋，往往停留在這里，冬季弱空氣到此也形成南嶺準(zhǔn)靜止風(fēng)，故風(fēng)力較小。南嶺南側(cè)多為臺風(fēng)影響，故風(fēng)力最大的在冬、秋兩季。 。昌都地區(qū)，也在橫斷山脈河谷中。有效風(fēng)能密度在 50W/m2以下，風(fēng)速 ≥3m/s 的時間在 2020h 以下。 30 年一遇 10min 平均最大風(fēng)速 25m/s，瞬時風(fēng)速為 38m/s。本區(qū)四面亦為高山環(huán)抱，冷空氣偶爾越過天山，但為數(shù)不多，所以風(fēng)力較小。 30 年一遇 10min 平均最大風(fēng)速 25~28m/s，瞬時風(fēng)速為 40m/s 右。經(jīng)過近 30 年的發(fā)展，無論在科學(xué)研究、設(shè)計制造還是試驗、示范、應(yīng)用推廣等方面均有了長足的進步和很大的提高，并取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，為我國進一步開發(fā)利用風(fēng)力發(fā)電積累了經(jīng)驗，打下了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)；同時，也鍛煉了一批素質(zhì)良好的行業(yè)技術(shù)隊伍。 （ 1）第一階段