1、风能及其利用知识内 容 一、风能的概念 二、世界风能的发展历史 三、世界风力发电现状 四、我国风力发电现状 五、风力发电设备 六、风力发电产业介绍一、风能的概念地球表面风的形成和风向地球表面风的形成和风向8min8min内风速风向随时间的瞬时变化过程内风速风向随时间的瞬时变化过程3. 风速的描述风力风力等级等级风的风的名称名称陆地地面物的征象陆地地面物的征象相应风速相应风速（km/h）(m/s)0无风无风 大气稳静，炊烟直上大气稳静，炊烟直上11732.64. 风能资源 地球风能约为2.74109MW 可利用风能为2107MW，是地球水能的十倍 只要利用上地球1%的风能就能满足全球能源的需要
2、降低成本，提高产出，是普及风能发电必须克服的障碍 风能密度 通过截面积的风所含的能量，常以W/m2表示。 风能密度与空气密度有直接关系 一般，海边地势地，气压高，空气密度大，风能密度就高。高山气压低，空气稀薄，风能密度就小些。 如果高山风速大、气温低仍有相当大的风能潜力。 我国探明风能理论储量为32.26亿KW 可发利用为2.53亿KW，近海可利用风能7.5亿KW 东南沿海是最大风能资源区，风能密度为200W/M2300W/M2 大于6m/s的风速时间，全年3000h以上就可取得较大经济利润效益 风能资源丰富的地区主要分布在西北、华北和东北的草原和戈壁，以及东部和东南沿海及岛屿 西部地区的风能
3、资源占全国风能资源的50%以上甘肃省实际可开发的风能储量为1143万kW青海省为2421万kW新疆维吾尔自治区为3433万kW内蒙古自治区为6178万kW。云南省和西藏自治区也有很多地区可以利用风能。中国有效风能密度分布 我国风能资源区划我国风能资源区划 风能丰富区风能丰富区 东南沿海、山东半岛、辽东半岛东南沿海、山东半岛、辽东半岛 三北地区三北地区 松花江下游区松花江下游区 风能较丰富区风能较丰富区 东南沿海内陆和渤海沿海区东南沿海内陆和渤海沿海区 三北的南部区三北的南部区 青藏高原青藏高原 风能可利用区风能可利用区 两广沿海区两广沿海区 大小兴安岭地区大小兴安岭地区 中部地区中部地区 风能
4、贫乏区风能贫乏区 川云贵和南岭山地区川云贵和南岭山地区 雅鲁藏布江和昌都区雅鲁藏布江和昌都区 塔里木盆地西部区塔里木盆地西部区二、世界风能的发展历史 人类开发利用风能的历史风帆助航、风力发电、风车提水风电路灯微型风力发电机风车 12世纪风车从中东传入欧洲。 16世纪，荷兰人利用风车排水、与海争地，在低洼的海滩上建国立业。 在蒸汽机出现之前，风力机械是动力机械的一大支柱，但因竞争不过蒸汽机、内燃机等而被淘汰。 19 世纪丹麦人首先研制了风力发电机。 1891年，丹麦建成世界第一座风力发电站。 20世纪70年代后，风力发电蓬勃发展。 21世纪中叶，风能成为世界能源供应的支柱之一。1. 欧洲利用风能
5、的历史 3000年前的商代：开始出现帆船 唐代：“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海” 明代：郑和下西洋 明代后：宋应星天工开物有：“扬郡以风帆数扇，俟风转车，风息则止” 方以智著的物理小识有：“用风帆六幅，车水灌田，淮阳海皆为之” 中国沿海沿江地区的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法，一直延续到20世纪50年代2. 我国利用风能的历史3. 积极开发风能的国家 风能开发积极的国家主要有两类 第一类是德、美等欧美国家，为保护环境降低二氧化碳排放量，在考虑环境成本的基础上，愿意花钱利用风能 第二类是发展中国家，如印度、中国等，主要是因为缺电，愿意利用风能。但这类市场有赖于政府支持 中国风能发展需要制度
6、创新 中国风力资源丰富，但风电发展落后 原因：缺乏透明、完整、可持续、有效力的风能政策和法律制度 国家发改委制定的可再生能源中长期发展规划指出：到2020年中国风电装机容量将达到2000万瓦，要实现这一目标需要制度创新2022-6-2220三、世界风电发展状况三、世界风电发展状况 世界风力发电持续快速发展世界风力发电持续快速发展 根据世界风能协会（根据世界风能协会（WWEAWWEA）统计，）统计，19961996年世界风电总装年世界风电总装机容量为机容量为607607万万KWKW，20072007年为年为93859385万千瓦，万千瓦，20082008年达到年达到1.21.2亿千瓦。亿千瓦。0
7、808年世界当年风电装机为年世界当年风电装机为27052705万千瓦，增万千瓦，增速达到速达到28.828.8。 20082008年世界风力发电机组市场规模达到年世界风力发电机组市场规模达到475475亿美元。亿美元。 2008年底全球年底全球1.2亿千瓦的风电总装机容量，意味着每年亿千瓦的风电总装机容量，意味着每年发电发电260TWh，可以减少二氧化碳排放，可以减少二氧化碳排放1.58亿吨。亿吨。 2022-6-22211997年到2008年世界风力发电装机1997年-2008年世界风力发电装机（MW）020000400006000080000100000120000140000装机容量（M
8、W）051015202530354045增长率%装机容量（MW）74759663136961803924320311643929047693590337415393849121000增长率（%）29.341.731.734.828.126.121.423.825.626.527.91997199819992000200120022003200420052006200720082022-6-22222003-2008年世界风力发电装机容量前十位国家2022-6-22232009-2030年世界风电装机预测2009年-2030年世界风电累计装机预测（万千瓦）05000010000015000002
9、0406080100120140装机容量（万千瓦）14338172283789570933142044增长率（%）222012087100200920102015202020302022-6-22242008年世界排名前十位的整机制造商 美国世界上风力机装机容量最多的国家，超过2X104MW，每年还以10的速度增长 瑞典、荷兰、英国、丹麦、德国、日本、西班牙，制定了相应的风力发电计划 风力发电技术日趋受到世界各国的普遍重视。目前全世界风电装机容量达到490万千瓦，而且还在以年均60的速度增长，反映了当今国际电力发展的一个新动向。 预计年风电将进入每个欧洲家庭 在整个欧洲创造300万个工作机会
10、重振衰退的工业和不景气的行业 创造几百万欧元的新能源市场 使欧洲走上使用完全清洁能源供应系统之路，即安全、可靠和环境可持续发展 提供比煤电和核电更廉价的能源大型风力发电场2022-6-2228Multibrid M5000 风力发电机组2022-6-2229Repower 5MW风力发电机组新新S型垂直轴风力发电机型垂直轴风力发电机新新S型垂直轴风力发电机型垂直轴风力发电机风筝风力发电机风筝风力发电机风筝风力发电机风筝风力发电机渔民船上的微型风力发电机小型风电机组风电路灯农田里的风机组2022-6-2238 海上风力发电快速发展海上风力发电快速发展 发展海上风电是国际上风电发展的一个方向。发展
11、海上风电是国际上风电发展的一个方向。目前，海上风电技术日趋成熟，并开始进入规目前，海上风电技术日趋成熟，并开始进入规模化开发阶段。模化开发阶段。 至至2006年止，世界海上风电总装机容量已达年止，世界海上风电总装机容量已达80万千瓦，主要集中在丹麦和英国。欧洲在开发万千瓦，主要集中在丹麦和英国。欧洲在开发海上风能方面依然走在世界前列。海上风能方面依然走在世界前列。 据专家预计，到据专家预计，到2010年和年和2020年，欧洲海上风年，欧洲海上风电总装机容量将分别达到电总装机容量将分别达到1000万千瓦和万千瓦和7000万万千瓦。千瓦。2022-6-22391.5MW1.5MW叶片海上风场运行叶
12、片海上风场运行l 2007 2007年年1111月月8 8日，由中海油日，由中海油投资的第一台海上风力发电机组投资的第一台海上风力发电机组安装运行，其中主机采用金风科安装运行，其中主机采用金风科技公司研发的技公司研发的1.5MW1.5MW永磁直驱风永磁直驱风力发电机组，叶片为力发电机组，叶片为HT34HT34型叶片。型叶片。 海上发电海上发电2022-6-2241海上风力发电快速发展2022-6-2242 丹麦海滩风电场建设海上风电场2022-6-2243海上风电场2022-6-2244海上风电场四四. 我国风力发电现状我国风力发电现状 1. 我国风力发电现状 （1）发展迅速，建设规模不断扩大
13、）发展迅速，建设规模不断扩大 我国的风力发电始于我国的风力发电始于20世纪世纪50年代后期年代后期 1986年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电年，在山东荣城建成了我国第一座并网运行的风电场场 到到1990年已建成年已建成4座并网型风电场，总装机容量为座并网型风电场，总装机容量为4.215MW，其最大单机容量为，其最大单机容量为200kW。 到到1995年，全国共建成了年，全国共建成了5座并网型风电场，装机总容量座并网型风电场，装机总容量为为36.1MW，最大单机容量为，最大单机容量为500kW。 1996年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶段，最大年后，风力发电进入了扩大建设规模的阶
14、段，最大单机容量为单机容量为1500kW。 据中国风能协会最新统计，据中国风能协会最新统计，2007年中国除台湾省外新增年中国除台湾省外新增风电机组风电机组3,144 台。台。2007年中国除台湾省外累计风电机组年中国除台湾省外累计风电机组6,458台，装机容量台，装机容量5,890MW。2022-6-2248中国风力发电快速发展2022-6-2249新疆达板城风电场2022-6-2250广东南澳风电场2022-6-2251承德风电场2022-6-2252 风电场图片（内蒙辉腾西勒）2022-6-2253中国风电市场将持续高速发展中国风电市场将持续高速发展 根据国家能源局最新规划，2020年全
15、国风力发电装机将达到1亿千瓦。 从2009年到2020年国内新增风电装机容量平均每年将达到740万千瓦，投入风电场的资金将达到660亿元740亿元，其中风机设备将达到444亿元。 国家能源局已规划将在6个地区建设千万千瓦级的风电场： 甘肃酒泉1100万千瓦； 新疆哈密2000万千瓦； 内蒙西部2000万千瓦； 内蒙东部3000万千瓦； 河北1000万千瓦； 江苏1000万千瓦（含700万海上风场）（2） 国家及政府有关部门重视和支持风力国家及政府有关部门重视和支持风力发电发电 为了支持风力发电，原电力部制定了为了支持风力发电，原电力部制定了风力发电场运行规程风力发电场运行规程电力行业标电力行业
16、标准，明确了风电上网及电价确定的原准，明确了风电上网及电价确定的原则则 （3）专业队伍和国产化水平逐渐提）专业队伍和国产化水平逐渐提高高 自自20世纪世纪70年代中、后期开始，我国真正进入了现代风力年代中、后期开始，我国真正进入了现代风力发电技术的研究和开发阶段。同时也取得了明显的社会效发电技术的研究和开发阶段。同时也取得了明显的社会效益和经济效益，主要解决了边远无电地区的农、牧、渔民益和经济效益，主要解决了边远无电地区的农、牧、渔民的用电问题。的用电问题。 经过多年的实践，培养了一批专业的风电设计、开发经过多年的实践，培养了一批专业的风电设计、开发建设和运行管理队伍，为今后大规模发展风电创造
17、了建设和运行管理队伍，为今后大规模发展风电创造了良好的条件。大型风电机组的制造技术我国已基本掌良好的条件。大型风电机组的制造技术我国已基本掌握，主要零部件国内都能自行制造，如发电机、齿轮握，主要零部件国内都能自行制造，如发电机、齿轮箱和叶片等。箱和叶片等。2. 我国风力发电存在的问题我国风力发电存在的问题（1） 对风能资源勘察不够全面对风能资源勘察不够全面 我国现有的风资源分布图很粗，无法满我国现有的风资源分布图很粗，无法满足现在风电场选址的要求，迫切需要进足现在风电场选址的要求，迫切需要进一步细化。一步细化。 （2） 风电设备和制造技术落后风电设备和制造技术落后 我国风电建设远远落后于世界发
18、展的主要原我国风电建设远远落后于世界发展的主要原因是，没有加大力度依靠国内雄厚的机电制因是，没有加大力度依靠国内雄厚的机电制造业基础，吸收引进国外先进技术对风电成造业基础，吸收引进国外先进技术对风电成套设备进行自主开发。套设备进行自主开发。 （3） 风电成本高风电成本高 国内已经建成的微不足道的风电容量几国内已经建成的微不足道的风电容量几乎全部为进口的成套设备，导致风电场乎全部为进口的成套设备，导致风电场投资高、电价高，与火电、水电比，缺投资高、电价高，与火电、水电比，缺乏市场竞争能力。乏市场竞争能力。 （4） 政策扶持力度不够政策扶持力度不够 风电开发前期投入巨大，而国内的风风电开发前期投入
19、巨大，而国内的风电项目缺乏正常的投融资渠道。电项目缺乏正常的投融资渠道。由于长期给予风电的实际关注力度不由于长期给予风电的实际关注力度不够，缺少对风电扶持的长期具体措施，够，缺少对风电扶持的长期具体措施，与国外政府的扶持政策和取得的成效与国外政府的扶持政策和取得的成效相比，存在着很大的差距。相比，存在着很大的差距。 3. 风力发电前景的建议风力发电前景的建议（1） 做好风能资源的勘察做好风能资源的勘察 风资源的测定是发挥风电作用的前提基础，风资源的测定是发挥风电作用的前提基础，因此将来应该在这方面增大投入，对我国因此将来应该在这方面增大投入，对我国实际的风资源在总体上有细致准确的了解，实际的风
20、资源在总体上有细致准确的了解，为政府和风电的决策者合理地规划风电提为政府和风电的决策者合理地规划风电提供正确的指导。供正确的指导。 （2） 提高风电机组的制造技术提高风电机组的制造技术 要提高我国风力发电应用的技术水平，需要不要提高我国风力发电应用的技术水平，需要不断增进与发达国家的交流，学习其先进技术，断增进与发达国家的交流，学习其先进技术，只有清楚彼此差距，才能不断提升我国的风电只有清楚彼此差距，才能不断提升我国的风电技术水平。技术水平。 提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的提高风电技术也是降低风电成本和上网电价的关键所在。关键所在。（3） 依托政策发展风电依托政策发展风电 政策法规的
21、出台为风力发电的发展提供了制度政策法规的出台为风力发电的发展提供了制度上的支持，在具体的措施和规则上还要细化、上的支持，在具体的措施和规则上还要细化、规范、便于操作，使风电的发展稳步，快速的规范、便于操作，使风电的发展稳步，快速的发展起来。发展起来。2022-6-2291六、风力发电产业介绍2022-6-2292中国风机制造产业介绍中国风机制造产业介绍 风电整机制造发展迅速，已明确进入风电整机制造业的企业有50多家，到2008年底进入风电场运行的整机厂家有23家。 其中排名前三位华锐（140万千瓦）、金风（113万千瓦）、东汽（105万千），共占据风电设备市场份额的54%。2022-6-229
22、32022-6-2294国外品牌风电机组在中国设厂 在国有制造企业纷纷转向风电产业的同时，国外知名的风电设备制造企业也看好中国的风电市场，纷纷在中国设立制造厂 丹麦的Vestas公司、美国GE能源集团、西班牙Gamesa公司印度Suzlon公司独资建厂。 西班牙EHN集团、德国Nordex公司等采取合资建厂的方式。 国外品牌风电机组进入风电市场对于中国风电产业既是一种促进，也是一种挑战，竞争的市场环境是对国内企业自身能力的一种考验。2022-6-2295整机的发展带动了部件制造 风力发电机的主要部件有：风机叶片、发电机、齿轮箱、控制器、变流器、偏航系统。 其他部件有液压刹车系统、散热器、连轴器
23、、轴承等。 塔架和结构件包括轮毂、主轴、机舱底坐、法兰盘等。 国内为风机厂配套大部件的生产厂数量猛增 ，国产化比例超过90%。2022-6-2296 发挥集团优势，统一组织、统一规划、统一协调，举发挥集团优势，统一组织、统一规划、统一协调，举全集团之力，全面进入风电产业。全集团之力，全面进入风电产业。 以风电场的建设和运营为牵引、以风机和关键零部件以风电场的建设和运营为牵引、以风机和关键零部件的制造为核心，形成全价值链发展风电产业的模式，的制造为核心，形成全价值链发展风电产业的模式，打造专业化公司，形成集团风电品牌。打造专业化公司，形成集团风电品牌。 从研发、市场、管理多方面入手，加强对风电装
24、备配从研发、市场、管理多方面入手，加强对风电装备配套单位综合能力的建设，提高核心配套能力。具体依套单位综合能力的建设，提高核心配套能力。具体依据以下几个发展原则：据以下几个发展原则： 1、全价值链快速成长的原则；、全价值链快速成长的原则； 2、集中整体优势，统一组织、重点突破的原则；、集中整体优势，统一组织、重点突破的原则； 3、专业化发展的原则；、专业化发展的原则； 4、充分利用内外部资源的原则；、充分利用内外部资源的原则； 5、国际化开拓的原则。、国际化开拓的原则。2022-6-22972022-6-2298航空工业发展风电产业总体目标 到2015年达到年销售收入830亿元的规模，其中风电
25、整机及零部件实现销售收入480亿元，风场建设及投资运营实现销售收350亿元； 到2017年共实现销售收入1000亿元，占全国市场规模的10以上。 在风电投资领域，通过有计划、分步骤地发展，计划到2017年，集团风力发电总装机容量达到1000万千瓦规模。2022-6-2299兆瓦级风电机组零部件齿轮箱南京高速齿轮制造有限公司重庆重齿风力发电齿轮箱有限责任公司2022-6-22100风轮叶片制造2022-6-22101北京科诺伟业公司 兆瓦级风电机组零部件电控系统2022-6-22102风机塔架2022-6-22103 风机主轴2022-6-22104风机轮毂2022-6-22105国产风机轮毂2
26、022-6-22106风机轴承2022-6-22107风机变距轴承2022-6-22108偏航电机和变桨电机2022-6-22109风机连轴器2022-6-22110风机刹车系统2022-6-22111风机基础法兰盘加工2022-6-22112整机装配2022-6-22113整机装配2022-6-22114风机基础2022-6-22115海上风电叶片运输2022-6-22116叶片吊装2022-6-22117风机的吊装结束语结束语 中国的风电发展已有中国的风电发展已有30多年，取得了显著多年，取得了显著进步。但由于基础薄弱，风电发展的过程进步。但由于基础薄弱，风电发展的过程中面临的技术落后、政策扶持不够及上网中面临的技术落后、政策扶持不够及上网电价高等诸多困难。随着政府和民众对风电价高等诸多困难。随着政府和民众对风电的逐步认识、各项法规的出台，以及风电的逐步认识、各项法规的出台，以及风电设备的设计、制造技术方面不断提高，电设备的设计、制造技术方面不断提高，风能利用必将为我国做出巨大的贡献。风能利用必将为我国做出巨大的贡献。
