风力发电的优势与不足

当前中国风电装机容量较大,但在中国电源总装机容量中所占的比例依然很小,风能利用在中国依然有相当大的发展前景。风力发电被广泛关注并且不断发展,主要有以下方面原因:

(1)可再生、无污染。风能资源取之不尽用之不绝,利用风力发电可以减少环境污染,节省煤炭、石油等常规能源。

(2)建设周期短。一个万千瓦级的风电场建设期不到一年。

(3)装机规模灵活。可根据当下的资金情况决定。装机的规模,有一台风电机组的资金就可安装投产一台。

(4)可靠性高。把现代科技应用于风电机组可使风力发电可靠性大大提高。中大型风电机组可靠性从20世纪80年代的50%提高到98%,高于火力发电,并且机组寿命可达20年。

(5)造价低。从国外建成的风电场看,单位千瓦造价和单位千瓦时电价都低于火力发电,和常规能源发电相比具有竞争力。

(6)运行维护简单。现在中大型风电机组自动化水平很高,由于采用了远程监控技术,实现了风电机组自诊断功能,安全措施更加完善,并且实现了单台风电机组独立控制,多级群控和遥控,完全可以无人值守,只需定期进行必要的维护,不存在火力发电中的大修问题。

(7)实际占地面积小。据统计,风电机组监控、变电等建筑仅占火电场1%的土地。

(8)发电方式多样化。风电既可并网运行,也可与其他能源,如柴油发电、太阳能发电、水力发电等组成互补系统,还可以独立运行,对于边远无电地区的用电问题提供了多种解决方案。

此外,风力发电仍存在以下问题:

(1)风力发电较强的地域性。由于风能受天气、气候、地形和海陆等影响很大,在空间和时间分布上有非常明显的地域性和时间性,所以选择品位较高的风电场是有规律可循的。国际上规定年平均风速 6m/s、7m/s、8m/s,分别为一般、较佳、最佳风电场。也就是说风电场最低风速为年平均风速在6m/s以上,中国2000多个气象台站,气象台站测得年平均风速在6m/s以上,再排除高山站外,所剩无几,选址仍是很突出的问题。

(2)“弃风率”高。中国的弃风情况比其他国家严重得多。2011年的有些省电力公司的数据显示,有10%~20%的电量未能并入电网,仅仅一年之后,这个比例在部分地区已经超过 50%。反观美国,德州电力可行性委员会公布的数据显示,该州弃风比例在2009年达到顶峰,为17%,而到2012年则大减至3.7%。造成如此巨大差距的原因有两个:一是中国对煤炭的过度依赖,导致适应电力产能变化的能力有限而迟缓,逐渐增加的燃煤电厂让这个现象愈加明显;二是自 2006年实施“上大压小”政策以来,新的燃煤电厂都被设计成热电联供,即能同时满足居民供暖和工业用电需求,所以在风力强劲的冬季夜晚,为保障居民家中的温度,燃煤电厂的最小输出提高了,风电的空间随之被压缩。

(3)对环境的影响。陆上风电场对环境的不利影响主要包括水环境影响、大气环境影响、噪声影响、固体废弃物影响、电磁环境影响、生态影响、鸟类及其生境影响等内容。

1)水环境影响。陆上风电场水环境影响主要来自施工废水和生活污水,由于污废水量较小,影响程度有限。

2)大气环境影响。陆上风电场大气环境影响主要来自施工车辆机械废气和扬尘。

3)噪声影响。陆上风电场的噪声影响分为施工期和营运期。施工期施工机械的运行和车辆运输产生的噪声会对周围声环境造成恶劣影响。营运期风电机组运转和升压站变压器等设备运行时产生的噪声均会对周围声环境造成影响。

4)固体废弃物影响。陆上风电场固体废弃物影响主要来自土方开挖和平整场地多余的弃土弃渣和施工人员及运行人员产生的生活垃圾。

5)电磁环境影响。陆上风电场电磁辐射影响包括升压变电站和输电线路两部分,风电场在运行过程中产生的电磁辐射及无线电干扰对当地居民、无线电和电视等设备影响较小。

6)生态影响。陆上风电场建设对生态环境的影响主要表现为施工期地基开控、施工道路、取土场、弃土场、施工机械车辆碾压及风电机组基础压占等对风电场周边地区地表植被的破坏以及由此引发的水土流失;对风电场周围土地利用格局的影响;对动物、植物物种迁移的阻隔的影响等。

7)鸟类及其生境影响。陆上风电场对鸟类的影响主要包括对周边鸟类栖息、觅食的影响,鸟类碰撞风电机组致死的影响,风电机组对直接迁徙过境鸟类迁飞的影响等方面。陆上风电场对鸟类生境的影响应分析施工期和营运期可能扰动和占用的鸟类生境类型,特别是特定鸟种生境类型,并分析影响范围、面积。

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