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它使众多的游客 驻足相观
浏览: 发布日期:2019-03-15

  风能(wind energy) 空气流动所产生的动能。太阳能的一种转化形式。由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀,引起大气层中压力分布不平衡,在水平气压梯度的作用下,空气沿水平方向运动形成风。

  风能是一种开发中的洁净能源,它分布广泛、就地可取;取之不尽、用之不竭;周而复始、可以再生。我国很早就开始了风力发电的研究、试验和推广工作。今天就带大家去看看我国的四大陆上风力发电场。建风力发电场首先应考虑气象条件和社会自然条件。风能属于可再生的清洁能源,储量大、分布广,但它的能量密度低(只有水能的1/800),并且不稳定。

  由图可知,风能资源欧洲特别是欧洲西部(欧洲西部常年盛行西风)最多,亚洲(东亚、东南亚、南亚季风区和温带大陆内部)其次,北美(东西高,中部大平原南北贯通,有利于夏季来自于墨西哥湾的暖湿气流北上,冬季来自于北冰洋的冷气流南下)第三。

  这是新疆最早的风力发电场,也是全国规模开发风能最早的实验场。1989年10月,发电厂并入乌鲁木齐电网发电,当时无论是单机容量和总装机容量,均居全国第一。此后,发电厂不断扩大,雄居全国首位。

  这里曾经是亚洲最大的风力发电场,地处内蒙古高原,海拨高,又是一个风口,风力资源非常丰富,10米高度年平均风速7.2米/秒,风力发电场为草原新景,被誉为“中国最美的风力发电场”,它使众多的游客驻足相观,留连忘返。

  这里是华东地区规模最大、全国第四大、世界相对海拔最高的风力发电场,总投资23430.5万元,共安装风力发电机组33台,每台600千瓦,总装机容量1.98万千瓦。

  这里是我国第一个千万千瓦级风电基地,也是目前世界上最大的风力发电基地。酒泉千万千瓦级风力电场是国家继西气东输、西油东输、西电东送和青藏铁路之后,西部大开发的又一标志性工程,被誉为“风电三峡”。截至2016年底,酒泉市风电装机达915万千瓦,占全省风电装机的71.6%,全国的6.2%;光伏发电装机165万千瓦,占全省的24%,占全国的2.5%。

  弃风限电:是指风机可以正常运作,但因为电网消纳能力不足、风力发电不稳定、建设工期不匹配等而使得风电机组停止运作的现象。

  风能作为可再生能源,虽然装机容量不断地提高,但是对风能的有效利用仍然在固步不前。甚至一部分学者将风能称为“垃圾电”,在全国多个地区出现了“弃风限电”的不良发展困境。“弃风限电”是指在风电机组设备状态正常、风况良好的情况下,由于种种原因风电场被迫暂停部分机组发电的现象。而三北(华北、东北、西北)是“弃风限电”重灾区。

  按照国家能源局政策,对于“弃风限电”较严重的地区,在问题解决前原则上不再扩大风电建设规模。本是告诉发展的风能产业却遭遇如此困境,而造成这一现象主要有以下原因:

  欧美国家近年来的风电产业占比可以达到30%,而丹麦则有近40%的电力来源于风能。由于中国幅员辽阔,有着较好的风能开发环境,如上图所示,中国西北、华北、东北的风能资源均十分丰富。

  风能并不是一个能够长久储存的能源,所以中国的并网思路是“大基地建设,大规模送出”,欧美则是“”分散接入,就地消纳“的思路。这就需要风电地区具有电力长途运输的能力。而长距离的运输势必要引起电力的消耗。这就为风电的运输和并网带来了巨大的挑战。在此方面。欧美并无成熟的经验,这就为中国电力输送的技术带来了较为迟缓的发展速度。中国大规模风场指的是千万千瓦级风场,而欧美的“大规模”则指的是几十万千瓦级的风场,中国的电力传输要克服几百上千公里的输送,欧美在此方面一般只需一百公里左右。所以风能的传输和并网是目前造成“弃风限电”困境的一个较大原因。

  欧洲燃气、燃油发电和水电比例大,调峰能力强。以丹麦为例,丹麦地理位置优越,北有水力发电站,南有火电发电厂。当风力不够时,可以从挪威引进环保的水电。电力互送非常频繁。而中国幅员辽阔,电源负荷分布不均,电源以火电为主,调节能力相对较差。

  风电具有波动性的,从一年中风电场每天平均输出功率看,每天最大和最少发电量至少相差约40~50倍。从微观上分析一天内的输出功率变化,风电在24小时内仍处于非常不稳定状态,输出功率(兆瓦)在0~100之间随机波动。且夜晚用电负荷处于低谷时段风电发电出力往往较大,即使常规电源降出力,当风电规模达到一定程度(大于低谷用电负荷),难免出现限电弃风。下图为风电出力曲线和负荷需求曲线对照。

  风电的波动性带来的是它需要对应合理的电源进行调峰,从而来满足负荷平衡。而中国以煤电为主的电网难以为风电做深度调峰的。2012年中国煤电发电量占总发电量的73.9%。即便如此,美国、丹麦等西方国家也已遭遇大规模风电上网难的制约。这是“弃风限电”的本质因素。

  中国的电力部门是由国有企业主导的自然垄断部门。在电力管理体制中,电力投资、生产和分配仍然由政府主导,电力相关的决策大部分由省级政府完成和实施。政府在2002和2015年启动了两轮电力领域市场化改革,迄今为止,市场价格机制的影响还比较有限。近年来电力体制一直受到计划管理和市场力量的双重影响,而电力市场的角色正变得越来越重要。

  在“十一五”和“十二五”时期,电力管理体制的碎片化严重影响了电力规划的制定和跨省的电力输送。电力规划的权力分散于若干个政府部门和大型国企,增加了协调难度,并因此产生了线路输送能力不足、调峰问题、产能过剩等与弃风密切相关的问题。电力输送的省间壁垒是现行电力管理体制下的另一个典型问题。

  现行制度安排将一省的电力生产和分配限制在该省电网范围之内,而在电力跨省或跨区域传输时,容易产生省间壁垒,给省级和地区之间的电力传输带来很多困难。尤其是在电力需求增速放缓的情况下,电力输入省更加倾向于保护本省的电力生产,而不愿意接受外来电力。该问题在一定程度上激化了“弃风限电”情况的发生。

  一直以来,不管是科学家还是平常百姓都认为风力发电是绿色环保的能源。但是最近有研究表明,尽管风力发电厂已被用作应对全球变暖的战略,但风力发电厂实际上加快了全球变暖的进程。

  该研究的研究人员说,因为风力发电厂需要的土地比先前想象的要多很多,大概是计划中的5~20倍左右。虽然风力发电存在这样的缺点,但是很多人都认为风能比化石燃料更环保。

  来自美国哈佛大学的科学家大卫·基思也是这项研究的参与者,他认为能源生产就没有“免费午餐”,没有完美的事物存在的。他还说了,由于环保的优势,我们慢慢地将能源方式从化石燃料变成了风能,但这并不说明使用风能就没有缺点。所有的低碳技术将或多或少地影响社会和环境,因此我们必须在各种不同的低碳技术之间做出选择。

  研究人员通过计算机进行了一系列的模拟运算,最后得到了风能是怎样影响美国地区气候问题的。简单地说,通过研究已经安装好的风力涡轮机来研究风能是如何影响大气层的,这些风力涡轮机能够满足现在美国电力的需求。研究人员发现,这些大型的风力发电会让美国大陆的气温上升0.24℃左右,这是由于发电机会在大气层中散发极大的热量。

  参与该研究的李·米勒博士认为,通过风力发电也能够将大气的流量改变。而且这会影响到大气中一些热量和水分的分配,进而影响到了气候。目前他们正在美国大陆范围内模拟这些可能发生的影响。

  米勒博士认为,太阳能在应对全球变暖方面可能是一种更好的能源。每单位能量的太阳能温差比风能的要小10倍之多。当然还有其他因素要考虑,比如太阳能农场是集约化的,风力涡轮机之间的土地也可以用于农业。

  弃风率是指统计周期内风电场弃风电量与计划发电量的百分比;弃风率的存在,反映了风电场常常弃风停机(大量的风力发电机停止运转)。读我国2016年部分省份风电占比与弃风率的对比表格,完成下列各题。

  1.2.读统计表可知,宁夏风电比高于甘肃,但是弃风率低于甘肃,A错。甘肃位于西北地区,B错。西北地区的甘肃风电比低于东北的吉林,C错。风电占比在5.8%以上的省份,都有较为明显的弃风,D对。故选D。

  3.4.风电是清洁能源,新疆可以通过逐步减少煤电比例,降低弃风率,A对。内蒙古地区距离东部经济发达地区较近,可以将富余电能通过超高压输电技术跨区域输电,B对。压缩供热电厂发电供热容量,与弃风关系不大,C错。山西为我国能源基地,以煤炭为主,可以适当控制风电项目,D对。故选C。

  丹麦是一个致力于摆脱石油依赖,以清洁能源和可再生能源为主要生命线的国家,其人均风电装机容量长期居世界第一位,目前风电满足全国电力需求的42%。丹麦风电的主要备用电源在周边国家,与瑞典、挪威、德国之间电脑互联,能根据风电变化,调度电力进出口,“削峰补谷”平衡电力供需。丹麦历届政府对风电都给予大力支持,如为风电设备安装、风电生产提供财政补贴;强制风电上电网与电力公司购买;电力消费者必须购买固定额度的绿色能源等。下图示意丹麦地理位置。

  风电弃用主要是指由于电网接纳能力不足、风电不稳定等原因导致的风机停止发电的现象。2016年前三季度,我国风力弃风量达394.7亿度,全年平均弃风率为19%,尤其是西北风电规模化开发地区弃风现象严重。

  【答案】(1)丹麦濒临海洋,常年受西风带影响,风能资源丰富;地形以平原为主,地势平坦;河流较短、落差小,水能资源匮乏;纬度较高,阴天多,太阳能资源匮乏 (2)风电具有不稳定的特点,当风力较弱时,需要备用电源“补谷”,维持电网的稳定运行;当风力较弱时,可出口风电到周边国家进行“削峰” (3)(明确风电作为新能源的战略发展地位;)加强电网基础设施建设,提高输电能力;建设火电、热点等调节电站,或与周边地区火电、水电联网,弥补风电不稳点的缺陷;政府给予政策支持与经济补贴,推动风电产业的发展(或利用法律手段强制规定电网收购一定比例的风电)

  (1)丹麦地处欧洲西部濒临海洋,常年受西风带影响,风能资源丰富;地形以平原为主,地势平坦,国土面积小,河流较短、落差小,水能资源匮乏;纬度较高,温带海洋性气候为主阴天多,太阳能资源匮乏。

  (2)风电具有不稳定的特点,当风力较弱时,需要备用电源“补谷”,维持电网的稳定运行;丹麦风电的主要备用电源在周边国家,与瑞典、挪威、德国之间电脑互联,当风力较强时,可出口风电到周边国家进行“削峰”;能根据风电变化,调度电力进出口,“削峰补谷”平衡电力供需。

  (3)风电弃用主要是指由于电网接纳能力不足、风电不稳定等原因导致的风机停止发电的现象。风能是可再生能源,我国西北地区风能资源丰富,应加强电网基础设施建设,提高输电能力;建设火电、热点等调节电站,或与周边地区火电、水电联网,弥补风电不稳点的缺陷;政府给予政策支持与经济补贴,推动风电产业的发展(或利用法律手段强制规定电网收购一定比例的风电)

  本题考查丹麦的风能及利用。分析丹麦选择发展风电的原因是对比水能和太阳能,要从影响水能、太阳能及风能的因素上进行分析,即地形、河流、气候及风带。说明丹麦风电要利用备用电源进行“削峰补谷”的原因,主要考虑风能的不稳定性,补谷是要用其他能源补充,削峰是把多余的能源送出,来平衡国家能源发展。探讨我国西北风电规模化开发地区弃风问题的途径,可借鉴丹麦的做法,弥补风电不稳点的缺陷,加强电网基础设施建设等。

  6.据统计,近年我国新增风电装机容量、累计装机量两项指标均居世界第一。但与此同时,我国弃风限电现象也很严重。弃风限电,是指在风电发展初期,风机处于正常情况下,某些原因导致部分风电场风机暂停的现象。读我国风能资源分布图和国内煤电、风电平均成本比较表,完成下列问题。

  (1)距冬季风源地近;海陆热力性质差异大,水平气压梯度力大;整体地形平坦,摩擦力小。

  (2)风电是一种清洁能源,发展风电有利于改善能源消费结构,改善大气环境;增加能源供应,减少对薪柴的需求,有利于植被保护,减轻土地荒漠化等。

  (4)风能资源地区分布不均,风电生产与电力消费市场不一致;风力不稳定性导致风电不稳定;风电成本电价相对较高,煤电环境成本计算不到位;风电生产地当地市场小,电网建设不足等。

  第(1)题,内蒙古风能资源丰富的原因,即风力大、多风的原因,主要可从与冬季风源地的距离、水平气压梯度力和摩擦力的角度分析。第(2)题,大力发展风力发电对内蒙古生态环境的积极影响,可从风电部分替代化石能源对大气环境的影响和利于保护植被等角度分析。第(3)题,与浙江相比,内蒙古开发风电的制约条件主要可从市场、资金、技术等角度分析。第(4)题,弃风限电的原因,可从能源的生产和消费地不一致、当地能源消费市场小、电网建设不完善、风电成本高等角度分析。

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