 全球风力发电发展现状及前景 随着世界各国对环境问题认识的不断深入， 以及可再生能源综合利用技术的不断提升，近年来全球风力发电行业高速发展。2016 年全球新增装机容量为 54,642MW，过去 15 年复合增长率为 15.25%；截至 2016 年底，全球风电累计装机容量达到486,790MW，过去 15 年复合增长率为 22.25%。从全球风电新增装机容量的分布看，2016 年，中国新增装机容量 23,370MW，占全球新增装机容量的 42.77%，位居世界第一；美国新增装机容量 8,203MW，占全球新增容量的 15.01%，位居世界第二。从全球风电累计装机容量的分布看，截至 2016 年底，全球风电市场主要集中在美国、德国、西班牙、中国和印度。其中， 中国累计装机容量达到 168,732MW，位居世界第一；美国累计装机容量 82,184MW，居世界第二位。风电作为现阶段发展最快的可再生能源之一， 在全球电力生产结构中的占比在逐年上升，拥有广阔的发展前景。未来全球风电累计装机容量仍将以每年 10%左右的速度保持稳定增长，并在 2021 年达到 817.00GW；另外，未来全球风电新增装机容量也将继续保持稳定增长，预计每年新增装机容量都能达到 60GW 以上。 海上风电具有发电量高、单机装机容量大、机组运行稳定、适合大规模开发等优点， 成为全球电场建设的新趋势。全球海上风电总装机容量有望在 2030 年达到 100GW。 中国风力发电行业发展情况 未来全球累计装机容量预测（单位： GW） 1986 年，我国第一座风电场—马兰风力发电厂在山东荣成并网发电，是我国风电史上的里程碑，标志着中国风电行业的开端。总体来看，中国风电行业发展经历了早期示范、产业化探索、产业化发展以及大规模发展四个阶段。
1）早期示范阶段（1986-1993 年）：主要利用国外赠款及贷款，建设小型示范风电场， 政府的扶持主要在资金方面， 如投资风电场项目及支持风电机组研制；2）产业化探索阶段（1994-2003 年）：首次建立了强制性收购、还本付息电价和成本分摊制度，由于投资者利益得到保障，贷款建设风电场逐渐增多； 3）产业化发展阶段（2003-2007 年）：主要通过实施风电特许权招标来确定风电场投资商、开发商和上网电价，通过施行《可再生能源法》及其细则，建立了稳定的费用分摊制度， 迅速提高了风电开发规模和本土设备制造能力； 4）大规模发展阶段（2008年至今）：在风电特许权招标的基础上，颁布了陆地风电上网标杆电价政策；根据规模化发展需要，修订了《可再生能源法》，制定实施可再生能源发电全额保障性收购制度。2016 年，中国海上风电新增装机 154 台，容量达到 590MW，累计装机容量1,630MW。到 2020 年，海上风电开工建设 10GW，确保建成 5GW。以此测算， 2016 年至 2020 年复合增速为43.73%。 市场供求状况及变动原因 （1）市场需求状况：2016 年中国经济进入新常态，国民经济增速企稳，用电需求回升。 2017 年1 月 16 日中电联公布 2016 年全年用电量为 59,198 亿千瓦时，同比增长5.01%，较 2015 年大幅回升 4.5 个百分点，创近三年新高。基于全社会用电需求提升与能源结构调整的大环境，风电需求也逐步提升。2017 年 4 月 25 日，国家发展和改革委员会、国家能源局发布《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》。文件指出，到 2030 年，非化石能源发电量占全部发电量的比重力争达到 50%，将大力发展风能、太阳能，不断提高发电效率，降低发电成本，实现与常规电力同等竞争。2017 年 7 月 28 日，国家能源局印发《关于可再生能源发展“十三五”规划实施的指导意见》，实现可再生能源产业持续健康有序发展。文件要求各省(区、市)能源主管部门要把落实可再生能源电力送出消纳作为安排本区域可再生能源电力建设规模及布局的基本前提条件， 发挥跨省跨区特高压输电通道消纳可再生能源的作用。国家能源局同时下发了《2017-2020 年风电新增建设规模方案》，提出2017-2020 年全国新增建设规模分别为 30.65GW、 28.84GW、 26.6GW、 24.31GW，计划累计新增风电装机 110.41GW。根据风电发展“十三五”规划，到 2020 年底，海上风电并网装机容量达到5GW 以上，开工容量超过 10GW。截至 2016 年底，我国海上风电累计装机容量仅为 1.63GW，预计 2017 年以后海上风电将进入快速发展期。 2017 年上半年我国海上风电建设活动有所提速，项目招标需求旺盛，广东、江苏、山东等省份积极布局海上风电发展。十三五期间海上风电市场有望加速启动。 2016 年至 2020 年全球及中国风电装机市场容量情况具体如下：单位： MW
市场供给状况 2008 年以前，兆瓦级风力发电机组暂未完全进入大批量生产时期，因此形成了暂时的市场供不应求的局面。 2008 年到 2012 年期间，由于风电行业的政策支持力度明显加大，我国出现了风力发电机组设备企业一哄而上，技术水平良莠不齐的局面。 2012 年后，随着行业结构不断优化调整，风电行业集中度得到明显提升。近两年，风况条件对风机制造企业的技术水平上提出了更高的要求，市场集中度得到进一步提升，风电机组制造商由高峰期的 60 多家降低到了 20 多家。目前，我国有 8 家风机制造企业年销量超过 1GW，全部为国内厂商。未来，具备规模优势、技术优势、管理优势的龙头企业的市场份额将进一步扩大。 中国风电行业发展趋势 （1）中东部和南方地区陆上风能资源开发加速： 按照“就近接入、本地消纳”的原则，中国风力发电行业将利用风能资源分布广泛和应用灵活的特点，在做好环境保护、水土保持和植被恢复工作的基础上，加快中东部和南方地区陆上风能资源规模化开发。近期，国家政策积极引导国内风电装机向中东部和南方地区转移，具体表现为： 1）项目核准主要集中在中东部与南部地区； 2）中东部与南部地区上网电价下调幅度较低，以吸引地区的风电投资； 3）《风电发展“十三五”规划》明确提出，到 2020 年，中东部和南方地区陆上风电新增并网装机容量 4,200 万千瓦以上，累计并网装机容量达到 7,000万千瓦以上。 （2）海上风电建设加快： 海上风电具有风力稳定，发电小时数高，靠近负荷中心便于消纳等特点。我国海上风电技术可开发量较大， 5-25 米水深、 50 米高度可开发容量约为 2 亿千瓦， 5-50 米水深、 70 米高度可开发量约为 5 亿千瓦。到 2020 年 ， 我 国 海 上 风 电 开 工 建 设 规 模 目 标 为 1,000 万 千 瓦（10,000MW），累计并网容量目标为 500 万千瓦（5,000MW）以上。其中，江苏、浙江、福建、广东等省的海上风电建设规模均要达到百万千瓦以上。目前，国内风电整机供应商已开始投入海上风电机组的研发与运行，力图攻克技术难题，降低系统成本，相关政府部门海电项目上网电价的政策优惠及相关管理办法也已相继出台，进一步明确了海上风电发展方向。海上风电将成为未来我国风电行业的发展新趋势和新的行业增长点。
 风能发电工作原理及发电机构 工作原理：风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国近几年风电产业突飞猛进。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13~25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。 发电机结构：机舱:机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。转子叶片:捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很像飞机的机翼。轴心:转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。低速轴:风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。齿轮箱:齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。 高速轴及其机械闸:高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。发电机:通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。 偏航装置:借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。电子控制器:包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热)，该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。液压系统:用于重置风力发电机的空气动力闸。冷却元件:包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。塔:风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。风速计及风向标:用于测量风速及风向。 风力发电利用的是自然能源。相对火电、核电等发电要更加绿色、环保。 |
