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海上风力发电——风力发电的新趋势

`清洁能源网   2007 年 04 月 25 日 00:00   来源:全球科技经济瞭望

20051026-28日,首届海上风力发电国际会议及展览在哥本哈根举行。会议规格高、规模大,丹麦副首相在开幕式上致辞,丹麦王子亲自为展览会剪彩,中国驻丹麦大使班建国阁下应邀出席了会议。来自20余个国家的超过1000名代表出席了此次大会及展览,我国国家开发银行、龙源电力公司以及部分地方风电公司和科研院所的10余名代表参加了会议。会议就海上风电政策、市场、技术等议题展开了讨论。来自部分欧洲国家的能源官员在会上提出了在欧洲发展海上风力发电的“哥本哈根战略”(Copenhagen Strategy on Offshore Wind Power Development),认为海上风力发电是欧洲实现其到2010年可再生能源占全部能源比重21%这一目标的重要手段。同时就海上风力发电的市场拓展、入网和环境影响等对欧洲国家提出了行动建议。从会后反馈的信息看,绝大多数会议代表对会议的成果表示满意。还可以看出,海上风力发电已成为风力发电的一个重要方向,丹麦己成为世界海上风力发电的中心。

  1.丹麦海上风力发电的实践

  自20世纪70年代第一次能源危机以来,替代化石燃料的新能源越来越引起重视。丹麦和其他一些国家,如:美国、日本、德国和瑞典,开始开发风能。70年代末期,在丹麦能源管理局(Danish Energy Authority)的能源研究计划(Energy Research ProgrammeERP)的支持下,瑞索实验室、丹麦技术大学以及电力公司掌握了风机制造和风电生产的技术知识。随后在20世纪80年代,由于丹麦政府对风力发电的一系列支持特别是财政补贴,使得2555千瓦的小规模风机逐渐在电力市场上立足。随着丹麦国内市场对风电需求的增加,一些机械制造企业开始根据电力公司的需求开发商业化的大型风机。因此,政府推动和市场引导这两方面的共同作用促进了丹麦风力发电技术的发展。现在,丹麦的风力发电已经完全能够和化石燃料发电在市场上竞争。

  从1980年开始,在丹麦的陆地上己经建起了超过6000座风机。在2001-2003年,有1500座小型风机被300座大型风机替代,同时使得风电产量达到了原来的3倍。目前丹麦正在运行的风机有约5300座,总发电能力3100兆瓦。

  从20世纪90年代中期开始,可再生能源(包括风力发电、垃圾发电、生物质能等)产量在丹麦有了突飞猛进的发展。截至2004年,可再生能源占丹麦总发电量的28%,其中风电所占的份额最大,达19%

  从1980年开始,新能源在丹麦各界得到了广泛的认同,特别是得到了政治家们的理解。

  为了扩大风力发电的规模,丹麦将目光瞄准了其漫长的海岸线。20世纪90年代,丹麦开始了海上风力发电的尝试。1997年,丹麦政府通过招标的方式建立了2座约160兆瓦的海上风力发电示范工程,现已投入运行。2004年,经过丹麦议会批准,丹麦能源局(DANISHl ENERGY AUTHORITY)拟通过招标的方式建立两座200兆瓦的海上风力发电场,一座位于Horns Rev,另一座位于Rodsand

  丹麦的风力发电经过多年发展,单个风机功率已经从1兆瓦以下达到了3兆瓦。根据丹麦能源局的资料,截至20051月,丹麦共有3118兆瓦的风力发电能力,其中海上风力发电能力为424兆瓦,占现有风力发电能力的13%左右,这说明海上风力发电能够满足越来越多的能源需求,有广阔的发展前景。

  在海上风力发电的行政管理上,丹麦能源局负责海上风力发电项目的行政审批。在丹麦建立海上风力发电场的过程分为三步。首先,申请者要通过对风力、洋流和海底情况的调查研究提出建设方案,同时要提交该建设方案的环境影响评价报告。其次,通过公众参与的对环境影响评价报告和其他技术文件的审查和质询,由丹麦能源局批准项目建设。最后,在项目建设完成后,还要由丹麦能源局批准该项目并网发电,投入运行。

  2.海上风力发电的主要特点

  (1)海上风力资源丰富,比陆地风力发电产能大

  (2)环境影响小

  (3)电力传输和接入电网的技术难度大

  (4)建设和维护的技术难度大、费用高

  3.丹麦与海上风力发电相关的科学研究活动

  风力发电是丹麦科学研究和产业部门结合得最好的一个领域。海上风力发电使得电力企业对风机、电网、建设、运行、维护都提出了新的技术需求。关于海底、洋流、海洋环境等方面基础研究也得到了加强。

  早在20世纪80年代,丹麦在探讨海上风力发电的可行性时,得到的结论是:为了弥补海上风力发电的建设和输电成本,必须采用12兆瓦的大型风机,而在当时尚不具备生产这样大型风机的能力。而现在,3兆瓦的风机已经在丹麦和其他国家的海上得到了应用,瑞索实验室正在其位于西北日德兰的试验区域进行5兆瓦风机的研究。该试验区域被划分成5块,以便风机制造企业可以进行短期租用。2005年,在该试验场的一块年平均风速达到9/秒的地方,建起了一座高165米,功率高达5兆瓦的风机,这说明风机制造技术的发展越来越适应海上风力发电的实际情况。在Horns Rev Redsand示范工程开展的地区,已经按计划保留了试验场地,供开展大功率的风机研究。

  目前采用水泥或钢结构的风机基座还只适用于浅海,而对于深海地区,像小型油气开采平台那样的三脚型基座有可能得到应用,现在丹麦正在研究开发像吸盘一样的深海基座。

  丹麦在发展风力发电过程中,其风力分析软件一直处于领先水平。

  此外,适应海上风力发电的电力输送和管理技术也在不断研究之中。

  为了促进风力发电的产、学、研相结合,瑞索实验室、丹麦技术大学和奥尔堡大学已于2002年结成联盟,在研究、培训和产业化方面加强合作,重点领域包括气象分析、风机设计、电力输送以及市场分析等等。

  4.值得借鉴的基本经验

  丹麦能源政策的基本目标是使可再生能源在能源在未来的能源市场中扮演重要角色。从丹麦海上风力发电及其行政管理的实践看,丹麦在海上风力发电方面有以下值得借鉴的经验:

  (1)海上风力发电将是今后保障能源消费安全、保持经济增长和保护环境等方面的一个强有力的手段。

  (2)丹麦在大规模发展风力发电及消除风电入网障碍方面已经取得了非常宝贵的经验,可以被其他国家借鉴。

  (3)开展海上风力发电,必须充分发挥市场的作用。

  (4)开展海上风力发电,政府的作用不容忽视。

  (5)风力发电产业有可能成为丹麦新的经济增长点。风力发电产业的发展表明该产业的全球市场必将持续发展,这将为丹麦带来新的经济增长点。因此丹麦政府强调发展海上风力发电必须与经济活动相联系。

  (6)高强度的研究、开发、示范、培训将是海上风力发电产业创新和增长的基础。丹麦能源研究咨询理事会(THE ADVISORY COUNCIL FOR ENERGY RESEARCH)和丹麦能源局已经提交了一份综合性的能源研究战略报告,特别强调研究的重要作用。能源领域的企业必须要全过程地开展从研究到贸易的整个过程。

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