截至到2002年底,全世界风电场的总装机容量约为32GW。图1-2列出了
a)装机容量(单位:TWh) b)电能输出(单位:GWh)
世界范围内地区的风电总量统计数据[eia],从中可以明显看出,欧洲在风能利用领域走在了全世界的前沿,以76%的总装机容量份额雄踞榜首。北美洲近年来风力发电也发展迅猛,截止2002底占据了16%的份额。
2006年的粗略统计数据说明,全世界风电场的总装机容量在65GW左右,其中47GW的容量都位于欧盟国家,美国国内的装机容量超过11GW。2007年,全世界新增装机容量约为20GW[GWEC,08update],到2007年底,世界风电场总装机容量达到了94GW,其中欧盟国家拥有56.5GW,美国拥有16.8GW。从20世纪80年代开始,风力发电行业迎来了爆发式的增长,同时由于技术发展和大规模风力发电经济性提高,每千瓦时的成本显著降低。这些进步来源自结构分析和设计的先进技术采用、叶片设计与制造技术的完善、电力电子技术和变速技术的大量采用[Ram07],这一切都使得风力发电技术成为发展速度最快的“绿色”技术。
图1-3[GWEC07]列出了世界上风力发电装机容量最大的10个国家和其统计数据。除欧洲以外,美国、印度和中国的风力发电装机容量及其增长趋势也都十分可观。除了这些国家和地区的情况外,参考文献[IEA06]列出了国际能源机构(IEA)27个成员国2006年的风能发展报告。
图1-3 前10个国家和地区装机容量和2006年新增装机容量
表1-2列出了2006年各个欧洲国家的新增装机容量和截止到2006年年底的累计风电总装机容量,从中可以看出,德国仍然居于欧洲各国2006年风电新增装机容量和截止到2006年年底累计风电总装机容量之首,西班牙次之,丹麦则是人均风能发电量最大的国家。参考文献[ewea]还列举了欧盟15国、欧盟25国和整个欧洲的风电总装机容量。
表1-2 2006年欧洲新增装机容量和截止到2006年年底的累计风电总装机容量(单位:MW)(www.xing528.com)
图1-4来自于欧洲风能并网研究组织(EWIS)2007年1月的调查报告[EWIS07],该报告也再次确认了欧盟风电装机集中于10个国家的事实。
图1-4 欧洲各国风电安装情况
单看德国的情况,根据2007年的统计数据,德国全年用电量的14.8%由可再生能源提供,其中风能是最主要的能源,约占可再生能源的一半(7.2%)。由于风能资源分布的不均衡性,风力发电量也呈现出地区性的不均衡性。在德国北部沿海地区,在用电量的低谷时间内,风能发电量甚至会超过当地的所有能源需求量。因此风电的应用需要建立强大的高压输电网,将局部电网中的过剩电能输送到工业密集地区的耗能中心。德国已经计划在2020年前建成一条1050km长的超高压输电线路来专门输送风力发电发出的电能。由于风力资源的地区不均衡分布和时间不均衡分布造成的储能问题,也是制约风力发电事业发展的一个重要难题。
另一目标,公用电站已经开始确立新的要求,以让风场运行商在电网故障时能像传统电站一样,有助于提供无功功率并具备穿越运行能力,这对制造业提出了挑战。
风轮机的发展还体现在单机容量的增加上。图1-5给出了德国1987~2007年的单机容量[End08],目前平均单机容量已经达到了1800kW,制造商已经可以大批量提供2.3~3MW的机组。考虑到未来修建的适用大容量风力发电机的海上风力发电场,未来的平均单机容量还会大大增加。目前最大容量的实验机组已经达到了5MW的容量。
图1-5 德国平均单机装机容量增长情况
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