制约其发展的因素 中国风电行业现状以及发展前景 (制约其发展的因素有)
风能发电是目前可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
数据显示,2010年以来,全球风能投资总体增长,但增速趋缓,2019年,全球风能投资总额达1427亿美元,2010-2019年间的风能投资复合增速为3.85%。
在风电产建设方面,海上风电场建设加速、新增装机容量不断提高。
1、全球风能资源分布情况
风力发电是指利用风力发电机组直接将风能转化为电能的发电方式,地球上的风能资源十分丰富,根据相关资料统计,每年来自外层空间的辐射能为1.5×1018kW·h,其中的2.5%,即3.8×1016kW.h的能量被大气吸收,产生大约4.3×l0l2kW.h的风能。
风能资源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带,如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家。
世界气象组织于1981年发表了全世界范围风能资源估计分布图,按平均风能密度和相应的年平均风速将全世界风能资源分为10个等级。
8级以上的风能高值区主要分布于南半球中高纬度洋面和北半球的北大西洋、北太平洋以及北冰洋的中高纬度部分洋面上,大陆上风能则一般不超过7级,其中以美国西部、西北欧沿海、乌拉尔山顶部和黑海地区等多风地带较大。
2、全球风电场投资规模不断增长
风能发电是目前可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
在20世纪70年代中期到90年代早期,全球风电场项目开发主要由公民投资者驱动,首先在丹麦,后来在荷兰和德国。
如今,在经历了近40年的风电项目开发后,风电在越来越多国家的能源组合规划中发挥着核心作用。
现在,推动全球风力发电场发展的不再是当地居民,而是公用事业公司、IPPs以及工商企业。
数据显示,2010年以来,全球风能投资总体增长,但增速趋缓,2019年,全球风能投资总额达1427亿美元,2010-2019年间的风能投资复合增速为3.85%。
分投资类型来看,2010-2019年,全球风能投资以陆上风电项目为主,但海上风电项目的投资增速较快。
2019年,全球陆上风电项目共投资了1128亿美元,同比增长5%,海上风电项目共投资了299亿美元,同比增长19%。
3、海上风电场建设加速
据The Wind Power的信息披露,2020年末,全球风电场数量已超过2.16万个,其中以陆上风电场为主,但海上风电场的建设正在加速。
海上风电场方面,据WFO的统计数据显示,截至2020年末,全球已投运海上风电场共162个,较2019年增加了15个,这15个新建投运的海上风电场分布在中国、英国、德国、葡萄牙、比利时、荷兰和美国,风场平均容量为347兆瓦。
4、新增装机容量不断提高、累计装机容量约为585吉瓦
2020年,海上风电场累计装机容量占全球海上风电总装机容量的比重达92.4%,从全球风电总装机容量来看,2001年以来,全球新增风电装机容量总体增长,2010年以后,陆上新增装机容量波动增长,而海上风电新增装机容量保持平稳增长。
2019年,全球新增风电装机容量合计达60.4吉瓦,其中陆上新增容量54.2吉瓦,海上新增容量6.1吉瓦。
海上风电场方面,2011年以来,全球海上风电场建设加速,装机容量保持稳定增长;2018-2020年之间,全球海上风电场每年的新增装机容量都保持在5000兆瓦以上;2020年,全球海上风电场新增装机容量5206兆瓦。
累计装机容量方面,2001-2019年,全球风电累计装机容量也不断增长,至2019年末,已达651吉瓦,因海上风电场累计装机容量占全球海上总装机容量的比重达92.4%,若按90%的占比计算,全球风电场累计装机容量约为585吉瓦。
5、2020年在建项目情况
——陆上风电场建设主要集中在亚太、非洲地区
2020年以来,全球各国公布的风电场建设项目多集中于海上风电场的建设。
陆上风电场方面,主要集中在亚太、非洲地区,具体如下:
——海上风电场有44%的在建容量来自于中国
海上风电场方面,截至2020年末,全球共有26个在建海上风电场,容量接近10吉瓦,其中,有接近44%的在建容量来自于中国。
—— 更多行业相关数据请参考前瞻产业研究院《中国风电场行业市场前瞻及开发运营可行性分析报告》
从太空看地球是啥样?35张活久见的卫星图,颠覆你的世界观…
话说,从莱特兄弟发明飞机,到人类登上月球,仅仅花了66年的时间…近百年来,随着 科技 爆炸,我们能以一种几万年来人类乃至地球上所有存在过的生物,都无法企及的高度去观察我们这个世界… 比如现如今,每个人都能用各种卫星地图APP俯瞰地球的每个角落,在国外就有一个叫Overview的网站,专门搜集各种或有趣、或美丽、或震撼的卫星照片,当我们以上帝视角观察我们朝夕相处的地球时,一些熟悉的事物也会变得陌生起来… 沙特阿拉伯,鲁卜哈利沙漠里的中心枢纽灌溉圈,每个“麦田怪圈”的直径大约为800米,农作物在这里一年只能存活四个月,但土地却全年都需要灌溉,为的是防止盐分在地表堆积。
卡塔尔内海的汊流,从高空俯瞰时,像极了一棵枝繁叶茂的大树…流经玻利维亚的贝尼河,沿河散布着许多牛轭湖,这是河流自然截弯取直的结果,废弃后的河道形成了独立的水体,也被称为河迹湖。
毛里塔尼亚的阿德拉尔高原,层状岩石绚丽的色彩和图案令人惊叹,就像是上帝不小心在这里打翻了调色盘…埃塞俄比亚的达纳吉尔凹地,位于地球三大板块的交界处,也被称为世界上最像外星球的地方,从太空中俯瞰依然十分地迷幻…漂浮在亚马逊雨林上的一些白云,此处位于巴西的奥内格罗州立公园,这个保护区的面积超过了14万平方公里。
上海东海大桥海上风电场,随着潮水的到来,轮机周围形成了条状的沉积物。
这里也是中国的第一个商业海上风电场,可以为20万户家庭供电。
美国阿肯色州小石城的一家制造风力涡轮机叶片的工厂,最长的叶片长达107米,每一个叶片都需要单独运至风电场,然后在现场进行组装。
Loktak湖是印度东北部最大的淡水湖,湖面上漂浮着许多的浮岛(由废品、植被、土壤组成)。
最大的一块面积足足有40平方公里,当地政府在上面建了一个保护动物区,也是世界上唯一一个浮在水面上的国家公园。
去年在希腊埃维亚岛发生的野火,即使是在太空的卫星视角下,画面依然非常恐怖,宛如人间炼狱…玻利维亚圣克鲁斯,随着人口不断增长,为了扩大粮食生产量,大片的雨林被开垦成农田…2021年3月,搁浅在苏伊士运河的长赐号货轮,这艘长约400米的集装箱船就这样堵塞了运河长达6天。
在被堵住的六天时间里,至少有五百多条船被卡在了苏伊士运河两侧。
而更多船只,不得不南下非洲,从非洲最南端的好望角绕路。
日本某个城市的工业建筑群,色彩缤纷的屋顶,从太空中看就像是一块集成电路板…南极洲,海岸巨大的冰盖碎裂后形成的无数冰块,震撼美丽之余又觉得可怕…大块的海冰从南极洲海岸脱离,在1980年代,南极洲每年损失大约400 亿吨冰。
而在过去十年中,这一数字保守估计每年约2500亿吨…苏达班国家,又译为孙德尔本斯,位于恒河和雅鲁藏布江的出海口,在这里形成了世界最大的红树林之一,从太空中俯瞰,就像是一片被虫子啃食过后的绿叶…玻利维亚的乌尤尼盐湖,是世界上最大的盐湖,被人们称为“天空之境”,除开 旅游 业外,这里的锂金属储量世界第一,卤水蒸发池外的白色是盐湖最自然的颜色。
美国马萨诸塞州普利茅斯,盛产蔓越莓的湿地沼泽(那些红色就是),美国人感恩节火鸡上的蔓越莓,大都产自这里。
埃塞俄比亚法凡地区,几个被农田包围的小村庄。
乍一看,以为是孔雀的羽毛威廉斯塔德是荷兰一座只有3125 人居住的城市,其前身是17世纪一座依河而建“棱堡”(一种不管敌人从什么方向进攻,都没有防御死角的堡垒形式)。
在美国科罗拉多州基奥瓦县,不知是谁用农作物“画”出了一个巨型的道教八卦符号…克鲁湾,是爱尔兰梅奥郡的一个天然海湾,冰川的移动和侵蚀形成了许多细长的泪珠状山丘和岛屿。
在年的第四纪冰期,这里的大部分区域都还被冰川覆盖着。
山城重庆,位于长江和嘉陵江交汇处的一个巨大的城市,由于周围的山脉大都是褶皱山脉,所以在卫星地图会看到一条条巨大的触手,这里的山脉大多具有“一山二岭一槽”或“一山三岭二槽”的特征。
塔拉纳基山是新西兰北岛西海岸一座活跃的成层火山,这种火山外观多为优美、对称的锥形。
除此之外,火山上受保护的国家森林,和周围奶牛牧场的植被颜色对比非常明显,即使在太空中看也非常醒目。
美国弗吉尼亚州,诺福克南方公司的兰伯特6号码头,它是北半球最大、最快的煤炭出口港,有着超过辆的运煤轨道车。
美国内布拉斯加州山脉沙丘和农田平原相遇的地方,人类和自然共同在这塑造一幅奇异的画卷…俄罗斯的萨哈共和国有着超过个湖泊,而大部分湖泊又集中于北极圈内的东北角,这些分布密集的湖泊,一年中有9到10月都处于冰冻状态。
漂浮在巴布亚新几内亚基科里河三角洲上空的白云,丛林、河流、白云…光是看着就让人非常治愈了…巴哈马埃克苏马岛,被海水截断的珊瑚礁,由于水深很浅,水质清澈见底,所以呈现出一种迷人的浅蓝色调。
法国康卡勒海岸附近的牡蛎养殖场,这个面积约为7平方公里的地区被称为布列塔尼的牡蛎之都,每年生产大约吨牡蛎。
美国内华达州的新月沙丘太阳发电站,是世界上最大塔式熔盐光热电站,使用到了个聚光镜,这些镜子时刻都能保持着最佳的反射角度。
意大利西西里岛上一个名为琴图里佩(Centuripe)的小镇,城镇的形状,从高空俯瞰酷似一个正在伸展四肢的巨人而走红…从太空中拍摄到的火山喷发画面,看着就像是地球妈妈吃坏东西闹肚子后,疯狂拉稀…人类目前倒数第二次发射航天飞机的画面,正在穿越云层的奋进号显得非常渺小,犹如沧海一粟。
地球是人类的摇篮,但人类不可能永远生活在摇篮里… 人类生而渺小,正因为 探索 而伟大…
我国风能资源分布状况 我国风能资源开发条件
中国风力资源十分丰富。
根据国家气象局的资料,我国离地10 米高的风能资源总储量约32.26亿千瓦,其中可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿kW,50米高度的风能资源比10米高度多1倍,约为5亿多kW。
近海可开发和利用的风能储量有7.5亿kW。
我国风能资源的分布与天气气候背景有着非常密切的关系,从我国风能资源分布图上可以清楚看出,我国风能资源丰富和较丰富的地区主要分布在两个大带里。
1.三北(东北、华北、西北)地区丰富带。
风能功率密度在200~300瓦/米2以上,有的可达500瓦/米2以上,如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等,可利用的小时数在5000小时以上,有的可达7000小时以上。
这一风能丰富带的形成,主要是由于三北地区处于中高纬度的地理位置有关。
冬季(12-2月)整个亚州大陆完全受蒙古高压控制,其中心位置在蒙古人民共和国的西北部,从高压中不断有小股冷空气南下,进入我国。
同时还有移动性的高压(反气旋)不时的南下,这类高压大致从四条路经侵入我国。
一条是源于俄罗斯的新地岛,经西北利亚及蒙古人民共和国进入我国,由于是西北向称为西北路径;第二条源自冰岛以南洋面,经俄罗斯、哈萨克斯坦,基本上是自西向东进入我国新疆,称为西路经;第三条源自俄罗斯的太梅尔半岛,自北向南经西北利亚、蒙古人民共和国进入我国,称为北路经;第四条源于俄罗斯贝加尔湖的东西伯利亚地区,进入我国东北及华北一带,称为东北路经。
这四条路经除东北路经外,一般都要经过蒙古人民共和国,当经过时蒙古高压得到新的冷高压的补充和加强,这种高压往往可以迅速南下,进入我国。
由于欧亚大陆面积广大,北部地区气温又低,是北半球冷高压活动最频繁的地区,而我国地处欧亚大陆东岸,正是冷高压南下必经之路。
三北地区是冷空入侵我国的前沿,一般在冷高压前锋称为冷锋,在冷锋过境时,在冷锋后面200km附近经常可出现大风就可造成一次6~10级(10.8~24.4m/s)大风。
对风能资源利用来说,就是一次可以有效利用的高质量大风。
从三北地区向南,由于冷空气从源地长途跋涉,到达我国黄河中下游再到长江中下游,地面气温有所升高,使原来寒冷干燥气流性质,逐渐改变为较冷湿润的气流性质,(称为变性)也就是冷空气逐渐的变暖,这时气压差也变小,所以,风速由北向南逐渐的减小。
我国东部处于蒙古高压的东侧和东南侧,所以盛行风向都是偏北风,只视其相对蒙古高压中心的位置不同而实际偏北的角度有所区别。
三北地区多为西北风,秦岭黄河下游以南的广大地区,盛行风向偏于北和东北之间。
春季(3~5月)是由冬季到夏季的过渡季节,由于地面温度不断升高,从4月开始,中、高纬度地区的蒙古高压强度已明显的减弱,而这时印度低压(大陆低压)及其向东北伸展的低压槽,已控制了我国的华南地区,与此同时,太平洋副热带高压也由菲律宾向北逐渐侵入我国华南沿海一带,这几个高、低气压系统的强弱、消长却给我国风能资源有着重要的作用。
在春季这几种气流在我国频繁的交绥。
春季是我国气旋活动最多的季节,特别是我国东北及内蒙一带气旋活动频繁,造成内蒙和东北的大风和沙暴天气。
同样地江南气旋活动也较多,但造成的却是春雨和华南雨季。
这也是三北地区风资源较南方丰富的一个主要的原因。
全国风向已不如冬季风那样稳定少变,但仍以偏北风占优势,但风的偏南分量显著的增加。
夏季(6~8月)东亚地面气压分布开势与冬季完全相反。
这时中、高纬度的蒙古高压向北退缩的已不清楚,相反地印度低压继续发展控制了亚州大陆,为全年最盛的季节。
大平洋副热带高压等时也向北扩展和向大陆西伸。
可以说东亚大陆夏季的天气气候变化基本上受这两个环流系统的强弱和相互作用所制约。
随着太平洋副热带高压的西伸北跳,我国东部地区均可受到它的影响,在此高压的西部为东南气流和西南气流带来了丰富的降水,但由于高、低压间压差小,风速不大,夏季是全国全年风速最小的季节。
夏季大陆为热低压、海上为高压,高、低压间的等压线在我国东部几呈南北向分布的型式,所以夏季风盛行偏南风。
秋季(9~11月),是由夏季到冬季的过渡季节,这时印度低压和太平洋高压开始明显衰退,而中高纬度的蒙古高压又开始活跃起来。
由于冬季风来的迅速,且稳定维持,不像春季中夏季风代表冬季风那种来回进退的型式。
此时,我国东南沿海已逐渐受到蒙古高压边缘的影响,华南沿海由夏季的东南风转为东北风。
三北地区秋季已确立了冬季风的形势。
各地多为稳定的偏北风,风速开始增大。
2.沿海及其岛屿地丰富带。
年有效风能功率密度在200瓦/米2以上,将风能功率密度线平行于海岸线,沿海岛屿风能功率密度在500瓦/米2以上如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等。
可利用小时数约在7000-8000小时,这一地区特别是东南沿海,由海岸向内陆是丘陵连绵,所以风能丰富地区仅在海岸50km之内,再向内陆不但不是风能丰富区,反而成为全国最小风能区,风能功率密度仅50瓦/米2左右,基本上是风能不能利用的地区。
沿海风能丰富带,其形成的天气气候背景与三北地区基本相同,所不同的是海洋与大陆两种截然不同的物质所组成,二者的辐射与热力学过程都存在着明显的差异。
大气与海洋间的能量交换大不相同。
海洋温度变化慢,具有明显的热隋性,大陆温度变化快,具有明显的热敏感性,冬季海洋较大陆温暖,夏季较大陆凉爽,这种海陆温差的影响,在冬季每当冷空气到达海上时风速增大,再加上海洋表面平滑,摩擦力小,一般风速比大陆增大2-4m/s。
东南沿海又受台湾海峡的影响,每当冷空气南下到达时,由于狭管效应的结果使风速增大,这里是我国风能资源最佳的地区。
在沿海每年夏秋季节都可受到热带气旋的影响,当热带气旋风速达到8级(17.2m/s)以上时,称为台风。
台风是一种直径1000km左右的圆形气旋,中心气压极低,台风中心0-30km范围内是台风眼,台风眼中天气较好,风速很小。
在台风眼外壁天气最为恶劣,最大破坏风速就出现在这个范围内,所以一般只要不是在台风正面直接登陆的地区,风速一般小于10级(26m/s),它的影响平均有800~1000km的直经范围,每当台风登陆后我国沿海可以产生一次大风过程,而风速基本上在风力机切出风速范围之内。
是一次满发电的好机会。
登陆台风每年在我国有11个,而广东每年登陆台风最多为3.5次,海南次之2.1次,台湾1.9次,福建1.6次,广西、浙江、上海、江苏、山东、天津、辽宁合计仅1.7次,由此可见,台风影响的地区由南向北递减、对风能资源来说也是南大北小。
由于台风登陆后中心气压升高极快,再加上东南沿海东北~西南走向的山脉重叠,所以形成的大风仅在距海岸几十公里内。
风能功率密度由300w/m2锐减到100w/m2以下。
综观上述,冬春季的冷空气、夏秋的台风,都能影响到沿海及其岛屿。
相对内陆来说这里形成了我国风能丰富带。
由于台湾海峡的狭管效应的影响,东南沿海及其岛屿是我国风能最佳丰富区。
我国有海岸线多公里,岛屿6000多个,这里是风能大有开发利用的前景的地区。
3.内陆风能丰富地区,在两个风能丰富带之外,风能功率密度一般在100w/m2以下,可以利用小时数3000小时以下。
但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响,风能也较丰富,如鄱阳湖附近较周围地区风能就大,湖南衡山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。
但是这些只限于很小范围之内,不像两大带那样大的面积,特别是三北地区面积更大。
青藏高原海拔4000m以上,这里的风速比较大,但空气密度小,如在4000m的空气密度大致为地面的67%,也就是说,同样是8m/s的风速,在平原上风能功率密度为313.6w/m2,而在4000m只为209.9w/m2,而这里年平风速在3~5m/s,所以风能仍属一般地区。
根据全国气象台部风能资料的统计和计算,绘制出中国风能分布和中国风能分区及占全国面积 中国风能分区及占全国面积的百分比指标 丰富区 较丰富区 可利用区 贫乏区年有效风能密度(W/m2) >200 200-150 <150-50 <50年有效风能密度(W/m2) >5000 5000-4000 <4000-2000 <2000年≥3m/s累计小时数(h) >2200 2200-1500 <1500-350 <350占全国面积的百分比(%) 8 18 50 24太阳辐射的能量到地球表面约有2%转化为风能,风能是地球上自然能源的一部分,我国风能潜力的估算如下:风能理论可开发总量R,全国为32.26亿kW,实际可开发利用量R,按总量的1/10估计,并考虑到风轮实际扫掠面积为计算气流正方形面积的0.785倍(lm直径风轮面积为0.52×π=0.785m2),故实际可开发量为: R = 0.785R/10 = 2.53亿kW。
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