我國風能資源豐富,主要集中于西北、東北、東部沿海地區(qū),加上西部、東南沿海地區(qū),可開發(fā)利用的風能儲量約10億千瓦。其中,陸地10米以內(nèi)風力資源為2.53億千瓦,陸上桿塔高度100米內(nèi)可利用風能則高達7億千瓦。根據(jù)7億千瓦的風力資源,在陸地建3億到4億千瓦的風電是完全有資源保障的。在陸地上大規(guī)模建設(shè)風電,不僅可以幫助我國減少二氧化碳排放,而且可以起到減緩西北風力的作用。特別是在西北地區(qū)的大風口大規(guī)模建設(shè)風電,既可以大量增加電力,又可以緩解北方地區(qū)冬春季節(jié)的揚沙和浮塵天氣。
一排排銀白色的風力發(fā)電機在碧蔚藍天空的映襯下,顯得蔚為壯觀,分外奪目。酒泉是中國風能資源豐富的地區(qū)之一,境內(nèi)的瓜州縣被稱為“世界風庫”,玉門市被稱為“風口”。
2008年8月,甘肅酒泉千萬KW級風電基地建設(shè)全面啟動,這標志著我國正式步入了打造“風電三峽”工程階段。這是國家繼西氣東輸、西油東輸、西電東送和青藏鐵路之后,西部大開發(fā)的又一標志性工程。
據(jù)氣象部門最新風能評估結(jié)果表明,酒泉風能資源總儲量為1.5億千瓦,可開發(fā)量4000萬千瓦以上,可利用面積近1萬平方公里。10米高度風功率密度均在每平方米250-310瓦以上,年平均風速在每秒5.7米以上,年有效風速達6300小時以上,年滿負荷發(fā)電小時數(shù)達2300小時,無破壞性風速,對風能利用極為有利,適宜建設(shè)大型并網(wǎng)型風力發(fā)電場。為此,國家在2008年批準了酒泉千萬千瓦級風電基地規(guī)劃。
酒泉風電開發(fā)始于1996年,經(jīng)過10多年的建設(shè),目前已建成5座大型風電場,風電裝機規(guī)模達到41萬千瓦。風力發(fā)電是可再生能源領(lǐng)域最為成熟、最具大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)開發(fā)條件的發(fā)電方式之一。
酒泉風電基地遠景風電總裝機容量為3565萬千瓦,先期計劃建設(shè)裝機容量1065萬千瓦。國家發(fā)展和改革委員會主管能源的負責人認為,酒泉千萬千瓦級風電基地建設(shè)在世界上尚屬首例。
目前酒泉風能資源已吸引了國內(nèi)20多家大型企業(yè)前來投資和考察。
據(jù)測定,酒泉市境內(nèi)可開發(fā)利用的風能在8000萬千瓦以上,可開發(fā)利用的光熱面積達5萬平方公里,屬國家光伏光熱資源分布一類地區(qū)。截至目前,全市建成、在建及開展前期工作的風電項目達1020萬千瓦,并網(wǎng)風電裝機容量達到605萬千瓦;建成光電裝機容量突破1000兆瓦,達1012兆瓦。
去年酒泉市風光電發(fā)電量達102億千瓦時,比2012年增長19%,占全市總發(fā)電量的67%,相當于葛洲壩水電站全年的發(fā)電量。
風是一種潛力很大的新能源,利用風力發(fā)電的嘗試,早在20世紀初就已經(jīng)開始了。20世紀30年代,丹麥、瑞典、蘇聯(lián)和美國應(yīng)用航空工業(yè)的旋翼技術(shù),成功地研制了一些小型風力發(fā)電裝置。這種小型風力發(fā)電機,廣泛地應(yīng)用在多風的海島和偏僻的鄉(xiāng)村,它所獲得的電力成本比小型內(nèi)燃機的發(fā)電成本低得多。不過,當時的發(fā)電量較低,大都在5千瓦以下。1978年1月,美國在新墨西哥州的克萊頓鎮(zhèn)建成的200千瓦風力發(fā)電機,其葉片直徑為38米,發(fā)電量足夠60戶居民用電。而1978年初夏,在丹麥日德蘭半島西海岸投入運行的風力發(fā)電裝置,其發(fā)電量則達2000千瓦,風力高57米,所得發(fā)電量的75%送入電網(wǎng),其余供給附近的一所學(xué)校用。
風力發(fā)電機組,大體上可分風輪(包括尾舵)、發(fā)電機和鐵塔3部分。風輪是把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件,它由兩只或更多只螺旋槳形的葉輪組成。當風吹向槳葉時,槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風輪轉(zhuǎn)動。槳葉對材料要求強度高、質(zhì)量小,目前多用玻璃鋼或其他復(fù)合材料如碳纖維來制造。
由于風輪的轉(zhuǎn)速比較低,而且風力的大小和方向經(jīng)常變化著,這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定;所以,在帶動發(fā)電機之前,還必須附和一個把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱,再加一個調(diào)速機構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定,然后再連接到發(fā)電機上。為保持風輪始終對準風向以獲得最大的功率,還需在風輪的后面裝一個類似風向標的尾舵。
鐵塔是支承風輪、尾舵和發(fā)電機的構(gòu)架。它一般修建得比較高,為的是獲得較大的和較均勻的風力,又要有足夠的強度。鐵塔高度視地面障礙物對風速影響的情況以及風輪的直徑大小而定,一般在6—20米范圍內(nèi)。發(fā)電機的作用是把由風輪得到的恒定轉(zhuǎn)速,通過升速傳遞給發(fā)電機均勻運轉(zhuǎn),因而把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>
一般說來,3級風就有利用的價值。但從經(jīng)濟合理的角度出發(fā),風速大于4米/秒才適宜于發(fā)電。據(jù)測定,1臺55千瓦的風力發(fā)電機組,當風速為9.5米/秒時,機組的輸出功率為55千瓦;當風速為8米/秒時,功率為38千瓦;風速為6米/秒時,只有16千瓦;而風速為5米/秒時,僅為9.5千瓦??梢婏L力愈大,經(jīng)濟效益也愈大。我國的風力資源極為豐富,絕大多數(shù)地區(qū)的平均風速都在3米/秒以上,特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼,平均風速更大;有的地方一年1/3以上的時間都是大風天。在這些地區(qū),發(fā)展風力發(fā)電是很有前途的。