根据陆上风能资源的分布,陆上风电场主要建于风能资源丰富的草原或戈壁区域、沿海地区以及内陆拥有较丰富风能资源的山地、丘陵和湖泊等特殊地形区域。由于受地形地貌影响,陆地风电场风资源通常不如海上风电场,在风速和空气密度方面都要低一些;且受交通运输条件限制,陆地风电场风力发电机组机型一般不宜太大,单机装机容量目前主要集中在1.5~3MW。自20世纪七八十年代以来,风力发电技术日新月异,陆上风电开发已从小规模陆上风电场发展到目前的千万千瓦级风电基地,且在今后一段时期内,陆上风电场建设仍在风电开发中占主导地位。
1.2.2.1 国外陆上风电场发展现状
1.亚洲
在亚洲,利用风能资源最好的国家是中国。2014年,中国风电继续驱动全球增长,新增陆上装机容量23110MW,约占世界陆上风电新增总装机容量的46.5%,累计陆上装机容量105992MW,居世界首位。由于中国的强劲表现,亚洲也成为全球装机最多的区域,2014年新增陆上装机容量25920MW。印度是亚洲风电发展的第二大国。过去两年来,由于风电支持政策的间断,印度的风电发展受到了较大的影响。但2014年印度新增陆上装机容量2315MW,仍位居世界第五。长期来看,印度的电力需求和对可再生能源的需求很大,风电发展前景依然较好。此外,巴基斯坦和菲律宾风电发展势头强劲,2014年两国新增陆上装机容量均达到150MW,成为除中国和印度以外新增装机容量最高的亚洲国家。
2.北美洲
美国和加拿大是北美利用风能最好的国家(王素霞,2007)。美国的陆上风电场大都建在西海岸的加利福尼亚州地区和中西部的大平原地区。美国风电市场在经历了2013年的低谷后有所回暖,2014年美国陆上新增装机容量4854MW,较2013年增长了约3.5倍,累计陆上装机容量65879MW,位居世界第二。加拿大具有丰富的风能资源,2014年加拿大新增陆上装机容量1871MW,同比增长17%,创该国历史新高,且2014年累计陆上装机容量位列全球第七。墨西哥2014年新增陆上装机容量522MW,累计陆上装机容量2381MW,到2024年将有35%的电力来自可再生能源。
3.欧洲
欧洲风电发展一直处于全球前列,其中丹麦是最早利用风力发电的国家之一。19世纪末,丹麦首先研制成功了风力发电机组,并建成了世界上第一座风力发电站。丹麦陆上风电的特征是装机容量大,风力发电机组技术提高很快(沈又幸等,2008)。根据全球风能理事会统计数据,2014年丹麦新增陆上风电装机容量67MW,累计陆上风电装机容量3574MW。2014年欧洲风电发展高度集中在德国、英国、法国和瑞典,四国2014年陆上新增装机容量之和占欧洲年新增总装机容量的68.5%。德国2014年新增陆上装机容量4750MW,累计陆上装机容量38116MW;英国2014年新增陆上装机容量923MW,累计陆上装机容量7946MW;瑞典和法国2014年新增陆上装机容量分别为1050MW和1042MW,均创本国新高。
4.非洲和南美洲
非洲拥有非常丰富的风资源,特别是在沿海地区和东部高地,如东非裂谷地带。尽管非洲风电发展较为缓慢,但越来越多的国家开始认识到风电的重要性,南非、埃塞俄比亚、摩洛哥、坦桑尼亚等国均提出了长期的风电建设方案。2014年,南非风电发展实现飞跃,新增陆上装机容量560 MW,居非洲首位;摩洛哥新增陆上装机容量300 MW,位居非洲第二位。南美洲拥有良好的水资源和生物质资源,这些资源可与风能资源互补。2014年南美洲新增陆上装机容量3749MW,其中巴西以2472MW新增装机容量继续引领拉丁美洲;智利和乌拉圭以新增陆上装机506 MW和405 MW,位列第二、第三位。
5.大洋洲
2014年大洋洲新增陆上装机容量567MW,累计陆上装机容量4441MW。澳大利亚依然是大洋洲的风电大国,新增陆上装机容量567MW,累计陆上装机容量3806MW。新西兰和其他大洋洲国家在2014年并无新增风电装机容量。(www.xing528.com)
1.2.2.2 国内陆上风电场发展现状
我国是世界上风力资源较为丰富的国家之一。根据中国气象局实施的“全国风能资源详查和评价”项目成果,在年平均风功率密度达到300W/m2的风能资源覆盖区域内,考虑自然地理和国家基本政策对风电开发的制约因素,并剔除装机容量小于1.5MW/km2的区域后,我国陆上50m、70m、100m高度层年平均风功率密度大于等于300W/m2的风能资源技术开发量分别为2000GW、2600GW和3400GW。
我国陆上风电场主要集中在三大风能丰富带。一是“三北”地区(东北、华北和西北地区),包括东北三省和河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏、新疆等省和自治区,该地区风电场地形平坦,交通方便,没有破坏性风速,是我国连成一片的最大风能资源区,有利于大规模地开发风电场。二是东南沿海地区,受台湾海峡峡管效应的影响,冬春季的冷空气、夏秋季的台风能影响到沿海及其岛屿,是我国风能最佳丰富区,包括广东、福建、浙江、上海、江苏、山东等省市。三是内陆局部风能丰富区,内陆地区普遍风能资源一般,但在山地、丘陵、湖泊等局部区域,受特殊地形的影响,风能也较丰富,内陆风电场主要分布在山西、云南、陕西、贵州、湖北等省。
我国在20世纪70年代末期开始进行并网风电的研究,主要是通过引进国外风力发电机组建设示范风电场。1986年,我国第一座“引进机组、商业示范性”陆上风电场——马兰风电场在山东荣成并网发电,标志着我国风电产业的揭幕,并从此走向快速发展道路。据中国风能协会统计数据,2014年中国(除台湾地区外)新增安装风力发电机组13121台,新增装机容量23196MW,同比增长44.2%;累计安装风力发电机组76241台,累计装机容量114609MW,同比增长25.4%。2014年,我国各省区市风电新增装机容量中,排名前五的省份有甘肃、新疆、内蒙古、宁夏和山西,占全国新增装机容量的52.6%;风电累计装机容量内蒙古自治区依然保持全国首位,达到22312.31MW,占全国19.5%,其次为甘肃,占全国9.36%,河北和新疆占比相当,分别为8.61%和8.44%。规划到2020年我国风电装机容量将达到200GW以上。
我国陆上风电自20世纪80年代发展至今,已从小规模陆上风电场走向大型化、集中化、复杂化的陆上风电场。为了加快风电开发进程,国家能源局2008年启动了大型风电基地建设计划,规划在甘肃、新疆、河北、蒙东、蒙西、吉林、山东、江苏和黑龙江等地建设9个千万千瓦级风电基地。
(1)内蒙古是我国风力发电大省,一直在风电开发领域居于领先地位,风能资源主要分布在典型草原、荒漠草原及荒漠区域。内蒙古辉腾锡勒风电场2007年全部建成投产,装机容量达140MW,是亚洲最大的陆上风电场。内蒙古幅员辽阔,风能资源丰富,是我国开发建设百万及千万千瓦级风电基地的重要地区,被我国确定为“风电三峡”基地。目前,通辽开鲁风电基地、巴彦淖尔乌拉特中旗风电基地、达茂旗风电基地已核准在建,锡林郭勒盟外送风电基地、兴安盟桃合木风电基地、呼伦贝尔风电基地正在组织开展建设前期工作。
(2)甘肃省风能资源丰富。据报道,甘肃的理论风能资源储量约为237GW,技术可开发资源近40GW,约占全国储量的4.5%。酒泉地区位于河西走廊的西部,其风能资源理论开发量约占全省的85%,其中,酒泉地区的瓜州、金塔、玉门、乌鞘岭等河西地区的风能分布约占全省风能的23%。甘肃酒泉千万千瓦级风电基地是我国确定的首个千万千瓦级风电基地,目前酒泉基地一期工程3.8GW已全部建成投产,二期工程3GW项目已核准在建。此外,甘肃民勤红沙岗基地也已核准在建。
(3)河北省风能储量达到74GW,陆上风电开发量超过25GW,主要分布地区为张家口、承德、坝上、秦皇岛、苍山以及太行山燕山山区。目前,张家口风电基地一期工程1.35GW已全部建成,张家口风电基地二期工程、承德风电基地一期工程均已核准在建。
(4)江苏是我国沿海风能资源丰富的省份之一,同时也是尝试低风速风电场建设的省份之一。江苏的风能资源总储量约为34.7GW,陆上风能资源主要集中在沿海的三个市,从北至南依次为连云港市、盐城市和南通市。2014年风电新增装机容量760.5MW,累计装机容量3676MW。根据《江苏省风电发电发展规划(2006—2020年)》,江苏省规划陆上风电基地4个,包括连云港及盐城北部基地、盐城东部基地、盐城南部基地和南通基地,规划风电场36个,容量在20~400 MW之间,总装机容量3780 MW,大部分位于沿海滩涂。
长期以来,“三北”地区由于风能资源丰富、建设条件简单、可成片开发等优势,一直是我国陆上风电发展的主要地区,但随着不断增加的限电、“弃风”和低风速机组研发技术的提高,沿海及内陆省份风电场的优势渐渐凸显。目前,我国风电场建设已遍布全国各省区市,云南、广东、贵州、湖南等省份近年来风电场建设力度也明显加大,风电场开发正向更多的不同气候和资源条件的区域发展。
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