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电业乘风逐商机1兆瓦风能发电机每年减排2000吨二氧化碳

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/21 17:25:19   

 关键词:  发电机 风能 电机

  风能是一种可再生、无污染的绿色能源,风能发电可以减排二氧化碳等有害物。平均每装一台单机容量为1兆瓦的风能发电机,每年可以减排2000吨二氧化碳(相当于种植1平方英里的树木)、10吨二氧化硫、6吨二氧化氮。
  正是由于这一特点,美国和欧洲国家为了完成二氧化碳和温室气体减排量的定额,都非常重视风能发电。在20世纪的最后两年,全世界风力发电的装机容量保持快速增长,特别是欧洲,为了实现减排温室气体的目标,对风电实行较高收购电价的激励政策,促进了风电技术和产业的发展。
  风能发电使美国每年减排二氧化碳300万吨。美国风能协会最近发表报告说,去年美国风力发电业新增装机容量达到1700兆瓦,可满足47.5万个家庭的用电需要,同时每年可减少300万吨二氧化碳和2.7万吨有害气体的排放。根据美国能源部的测算,美国风能每年可发电6000亿度,可供应美国20%的电力。从理论上说,仅北达科他一个州的风力发电量就可满足美国1/3的电力供应。
  近20年来,美国风力发电的成本降低了80%。上世纪80年代安装第一批风力发电机时,每发一度电的成本为30美分,而现在只需4美分。在欧洲,风能快速发展的主要原因还在于人们对气候变化、海平面升高以及其他问题的担忧,许多科学家表示,这些都与石油和煤炭的燃烧有关。“欧洲风能协会”的政策官员克里斯琴·卡加尔表示,欧盟于去年颁布法令,要求在今后10年中,12%的能源应该来自于像风能这样的清洁、再生能源。一些主要的环境保护团体对于风能的利用持普遍支持态度。在英国,它甚至得到了“皇家鸟类保护学会”的认可。
  风能市场增长迅速
  最近,地球政策研究所所长布朗称,2000年世界风能发电量为1780万千瓦,而2001年则达到2330万千瓦,年增长率为31%,并且风电成本也急剧下降,世界正向风能发电转变。
  自1995年以来,世界风能发电以487%的速度增长,即几乎增加近5倍。同一时期,煤发电却下降了9%。在工业化国家,0.1万千瓦的风电即可满足350户、近1000人的电力需求,而2330万千瓦电力便可满足2300万人---相当于丹麦、芬兰、挪威和瑞典总人口的电力需求。在风能发电方面,德国居世界第一,年发电量为800万千瓦,占世界风能发电的1/3;美国为415万千瓦,居世界第二;西班牙占第三位,为330万千瓦;丹麦第四,为250万千瓦,其风电量占总发电量的18%。
  尽管增长很快,但实际地球上风力资源的开发几乎仍未开始。人口稠密的欧洲有十分丰富的海岸风能,能满足该地区全部能源需求。美国3个州---北达科他、堪萨斯和得克萨斯的风能就可满足全美的能源需求。美国风能发电的成本已从上个世纪80年代的每度30美分,降低到2001年每度4美分。
  用于风涡轮机制造及开发风能源的投资回报极高。虽然2000年股市暴跌,高技术公司盈利猛降,但风能工业的发展则一帆风顺。如设在丹麦的Nordex公司是世界上最大的涡轮机制造商之一,其2001年头9个月的营业额上升了19%,新订货上升56%。欧洲风能协会最近已将其2010年欧洲风能计划从4000万千瓦修正到6000万千瓦。即便是多年来忽视风能利用的法国,2000年12月也提出,近10年内使风力发电达到500万千瓦。去年5月,一份报告表明,中国到2005年风力发电量将为250万千瓦。在美国的俄勒冈和华盛顿州的交界处,将建30万千瓦的世界第一个风电厂。德国70多家个体风电开发户,计划在2002年安装259万千瓦风力发电机,2003年也是这一数量,如果成功的话,则在2003年年底,德国风力发电总量将超过德国政府2010年风力发电达1250万千瓦的目标。
  布朗说,一个国家若其风电跨过10万千瓦这一门槛,则风电发展速度就会显著加快。美国早在1983年风电就达到了10万千瓦,丹麦则为1987年,德国为1991年,而印度是1994年。加拿大、中国、意大利、荷兰、瑞典及英国于1999年跨过了这一门槛。到2002年初,包括占世界人口一半的16个国家都将进入风电快速发展期。
  技术:风能市场角逐的焦点
  科技的快速发展是德国风能获得长足发展的关键。上个世纪90年代初,德国生产的风力发电机每台平均功率不到200千瓦,现在已达到1800千瓦,甚至有的厂家已开始研制2000~5000千瓦功率的风力发电机。科学技术的发展和生产数量的扩大,使风力发电机的制造成本在过去10年中降低了50%。与此同时,风能投资成本大幅度下降。风能在德国还被称为“未来的行业”,更为德国的经济发展提供了持续的活力。不仅如此,向来以技术精湛闻名全球的德国人还期待着他们的风力发电设备通过出口赢得海外市场。目前德国本土制造的风力发电设备已经有1/6用于出口,而在未来这一数字肯定还将上升。目前,德国还在进行风力发电设备的升级改造,继续依靠科技进步推动其发展,即将一些具有300千瓦功率的发电机组升级到1~2兆瓦的发电机组。而另有公司已经开发出了单片叶轮长52米、宽6米、重达20吨,支撑塔高达120米的超级风力发电机组,其单个机组发电功率可达4.5兆瓦,为日后的海上风能利用打下了扎实的技术基础。
  上个世纪70年代,世界发生石油危机后,能源科学家开始重视利用风力发电,但那时的注意力是放在如何利用陆地上的风能,对利用海上风力则望而却步,因为大多数能源专家认为海上风力发电难度太大,成本太高。但随着科技的发展,利用海上风力发电已提到议事日程。早在1994年英国伦敦海上工程公司的船舶设计师恩·托恩就领导一个国际性的财团进行风力发电机的计划,以使海上风力发电进入商业经营。这台风力涡轮机有45米高,可以产生1.4兆瓦的电力。目前,海上风力发电机的样机终于研制成功。
  英国人设计的风力涡轮发电机采用的是一个空心混凝土制成的稳定浮体平台。在浮体平台上固定一台风力涡轮机。这个漂浮的平台用聚酯制成的高强度耐海水腐蚀的绳索系在许多锚上,即使在飓风中,风力涡轮机也能保持稳定。此外,有一根海底电缆把风力涡轮机发出的电力送到岸上和陆地的公用电网相连。荷兰一家帮助俄罗斯打捞遇难核潜艇“Kutsk号”的Mammoet公司也从2001年开始建立海上风力发电站,但他们的风力涡轮发电机不是安装在浮体平台上,而是建立在浅海海底的水泥基座上。
  风能利用的激增,部分原因是技术上有了突破。当第一个风电设备于20年前在美国(大部分在加州)建造时,涡轮机就像玩具似的;直径30英尺,噪声大,而且效率低。今天,风涡轮机比一架波音747的翼展还要宽,每秒有15吨空气快速穿过它们。涡轮机旋转更加缓慢,这意味着它们发出的噪声更小。
  发展风力发电的关键环节是新技术和新材料,流体力学专家在这些方面进行了大量研究,风力发电的技术和材料已有很大改进。过去风力发电机的叶片是用金属制造的,现在改为用更加轻盈和坚硬的玻璃纤维。专家们对风车车翼的形状也进行了改造,改为流线形外壳。法国“法玛通公司”(Framatome)还发明了圆盘式交流发电机,取消了原来既笨重又易破碎的部件。这个圆盘形转子装配了750千瓦的空气发电器。按照这一原理,这家公司正在研制1.5兆瓦的风力发电机。与此同时,德国人和丹麦人已经研制2~3兆瓦的发电机。

来源:中国能源网
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