风力发电厂
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风力发电厂（英语：wind farm, wind park, wind power plant, wind power station）也称为风场或风电厂，指以风能来产生电力的发电厂，并可能由多组风力发电机组成。根据风力发电厂的位置，可分为岸上风力发电与离岸风力发电两种。
风力发电属于可再生能源的一种。目前，由于联合国的关系，世界各国相继将发展再生能源列为重要目标，而在此情形下，风力发电厂也就成为各国首选的能源发展重点。在风力发电厂装置容量上，现阶段世界上装置容量超过大型风力发电厂主要位于中国、美国、印度等国家，目前对大多数国家而言，风力发电厂的装置容量对整体供电影响不大。近几年随着风场风力观测技术进步而使风力发电量预估准确性提高，使得部分国家或地区的风力发电使用率快速增加。在2017年，风力发电于欧盟地区已占总发电量的11.7%，并首次超过水力发电量成为欧盟最大的再生能源电力来源[2]，而其中在丹麦的风力发电已占丹麦用电量43.4%。
风力发电机
编辑
风力发电机可简称风机，是构成风力发电厂的必要条件之一，主要由塔架、叶片、发电机等三大部分所构成。运转的风速必须大于每秒2至4米（依发电机不同而有所差异）不等，但是风速太强（约每秒25米）也不行，当风速达每秒10至16米时，即达满载发电，根据风机类别的不同，IEC标准对最大耐风速有不同规定，其中I类风机约为每秒70米，所以好的风场不但要一年四季吹风的日子多，风速的大小和稳定也很关键。
由于每座风力发电机皆可独立运转，故每座风力发电机均可视为单独的风力发电厂，是属于一种分散式发电系统。
风力发电机的发展历史
编辑早在19世纪末，丹麦的气象学家保罗·拉·库尔（Poul La Cour）就已经制造出第一部风力发电机，但当时由于经济效益过低，风力发电机并没有受到重视，直到最近几年，能源危机与环保意识抬头带动了风力发电机的发展，1980年代有55瓩的风机，到了1985年则开发出110瓩，到了1990年代，发展到了250瓩，1990年代中期有600瓩，2000年后则有2000瓩以上等级的风机出现。目前，全球安装的风力发电机组超过了60000部以上，机组容量大多为600至3000瓩不等，目前主流机组为2000瓩，最大机组为5000瓩。
风力发电机的结构与规格
编辑一般常见的风力发电机主要结构可分为叶片（Blade）、主发电机（Primary generator）、塔架（Tower），除此之外，还具备自动迎风转向、叶片旋角控制及监控保护等功能。
风力发电机制造商
编辑- Bonus（丹麦）：于2004年底被西门子（Siemens）并购。
- Enercon（德国）
- Bard（德国）
- Repower（德国）
- Repower（德国）：最近已被印度Suzlon收购近90%股份
- Enron（美国）
- Clipper（美国）
- Gamesa（西班牙）
- MADE（西班牙）
- Mitsubishi 三菱（日本）
- Nordex（德国）
- NEG Micon（丹麦）：已在2003年时被Vestas并购。
- AUSSIEWIND
- Siemens（德国）
- Suzlon（印度）
- Vestas（丹麦）：在全球风力发电市场市占率达三成以上，海上风力涡轮发电机市场更高达七成，为目前风力发电机市占率最高的制造厂商。[3]
- 青岛格林风新能源设备
- 金风科技（中国）
- 华锐风电（中国）
- 东方电气（中国）
- 国电联合动力（中国）
- 广东明阳风电（中国）
- 上海电气（中国）：2010年末与西门子合作成立西门子上海电气风电，公司是否仍然存在不明
- 湘电风能（中国）
- 远景新能源（中国）
- 沈阳华创（中国）
- 浙江运达（中国）
- 三一重工（中国）
- 重庆海装（中国）
- 常牵（中国）
- GINOTEX (台湾)
风力发电机制造商2010市占
编辑- 陆上风力发电机制造商全球市占（Based on Onshore Installations （World）, 2010)
- 离岸风力发电机制造商全球市占（Based on Offshore Installations (World), 2010）
- 50%~55% : Vestas（丹麦）
- 30%~35%: Siemens（德国）
- 5%~10%: Sinovel Wind Group Co., Ltd（中国）
资料来源：《Global Wind Power Markets》Frost & Sullivan （页面存档备份，存于互联网档案馆） analysis（2011年4月）
建置风力发电厂
编辑建置风力发电厂除了需要丰沛的风能与足够的资金外，还需要注意建置地点、土地的取得、维修的便利度、风力发电机的高度（对飞航安全可能造成威胁）、与供电区域的距离与法令等相关问题的产生。风力发电厂并不会产生废热，亦没有温室气体的问题，只需稳定风力即可顺利发电。
一般来说，平均风速较小（小于3m/s）的地区，因缺乏经济效益，较不适合设置风力发电厂。
建置地点
编辑由于风遇障碍物时会消耗其能量，所以风力发电厂最好设置在开阔区域以增加能量转换效率，此外，风向的稳定性亦十分重要，除可增加风能的取得外，更能延长风机的寿命。目前，风力发电厂的建置地点大致可以归为以下两类
成本与减碳
编辑在特定地点（如美国中西部），风力发电的成本已经低于燃煤发电。
- 建置成本
- 发电成本
- 备援电力成本：风能大多不稳定，需要有备援成本，水力及抽蓄发电与风力的配合度最高，许多情况下风能跟太阳能多可互补。
| 发电方法 | 简述 | 每单位电量所产生的二氧化碳 (g CO2/kWhe))（百一分段价） |
|---|---|---|
| 水力发电 | 假设利用水塘，不含水坝建设 | 4 |
| 风力发电厂 | 位于低成本陆地的情境，不含海上型 | 12 |
| 核电 | 以普遍的第二代核反应堆计算 不含更新型科技 |
16 |
| 生质燃料 | 18 | |
| 聚光太阳能热发电 | 22 | |
| 地热发电 | 45 | |
| 太阳能电池 | 多晶硅太阳能电池 生产过程的碳排放 |
46 |
| 燃气发电 | 假设加装燃气涡轮 联合废热回收蒸汽发生器 |
469 |
| 燃煤发电 | 1001 | |
| 备注：这些数据的原始来源是由1989~2010年间的各种相关研究报告整理而成[4]。 | ||
产生与需克服的问题
编辑世界各国离岸风力发电装置容量（Installed Capacity）
编辑2010年世界各国离岸风力发电装置容量（Installed Capacity）
- 英国1,535MW（44.5% Market Share）
- 丹麦900MW（26.1% Market Share）
- 荷兰356MW（10.3% Market Share）
- 比利时194MW（5.6% Market Share）
- 瑞典193MW（5.6% Market Share）
- 中国106MW（3.1% Market Share）
- 其他（含德、日、芬兰、爱尔兰、挪威等）166MW（4.8% Market Share）
- 数据为四舍五入后数据；基年为2010年
资料来源：<<Global Wind Power Markets >> Frost & Sullivan （页面存档备份，存于互联网档案馆） analysis（2011年4月）
世界各国风力发电厂概况
编辑目前世界上有超过70个国家拥有风力发电厂，大多位于欧洲、北美洲、亚洲等地；而风力发电较发达（技术、设备等）的国家包括：丹麦、西班牙、德国、美国等。若依据装置容量来分，2015年前五名的国家依序分别为中国、美国、德国、印度、西班牙。
- 1985年全球总装机容量为102.0万瓩（1020MW）,装置容量超过1GW
- 1991年全球总装机容量为217.0万瓩，装置量超过2GW，世界第一座商转的离岸风电厂（Vindeby Offshore Wind Farm）在丹麦启用
- 1995年全球总装机容量为482.1万瓩，年度新增装置容量超过1GW
- 1998年全球总装机容量为1015.3万瓩，装置容量超过10GW
- 2002年全球总装机容量为3122.8万瓩，年发电量超过500亿度(53TWh)
- 2005年全球总装机容量为5917.1万瓩，年度新增装置容量超过10GW，年发电量超过1000亿度
- 2008年全球总装机容量为12178.6万瓩，装置容量超过100GW，风电年发电量占全球总发电量超过1%
- 2012年全球总装机容量为28469.8万瓩，年发电量超过5000亿度，风电年发电量占全球总发电量超过2%
- 2014年全球总装机容量为37189.3万瓩，年度新增装置容量超过50GW，风电年发电量占全球总发电量3%
- 2015年全球总装机容量为43472.2万瓩，欧盟地区(EU28)的风电年发电量占欧盟总发电量10%
| 排名 | 国家 | 2008（百分比）[5] | 2007（百分比）[6] | 2006（百分比）[7] | 2005[8] | 2004[9] | 2003[10] | 2002[11] | 2001 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| - | 世界总和 | 120,791MW（100%） | 94,122MW（100%） | 74,223MW（100%） | 59,084MW | 47,317MW | 39,431MW | 31,228MW | 24,390MW |
| 1 | 美国 | 25,170MW（20.8%） | 16,818MW（17.9%） | 11,603MW（15.6%） | 9,149MW | 6,725MW | 6,374MW | 4,685MW | 4,275MW |
| 2 | 德国 | 23903MW（19.78%） | 22247MW（23.6%） | 20621MW（27.18%） | 18428MW | 16629MW | 14609MW | 11994MW | 8754MW |
| 3 | 西班牙 | 16,754MW（13.87%） | 15,145MW（16.1%） | 11,615MW（15.6%） | 10,027MW | 8,263MW | 6203MW | 4,825MW | 3,337MW |
| 4 | 中国 | 12,210MW（10.10%） | 6,050MW（6.4%） | 2,604MW（3.5%） | 1,260MW | 764MW | 567MW | 468MW | 400MW |
| 5 | 印度 | 9,645MW（7.98%） | 8,000MW（8.5%） | 6,270MW（8.4%） | 4,430MW | 3,000MW | 2,125MW | 1,702MW | 1,502MW |
| 6 | 意大利 | 3,736MW（3.09%） | 2,726MW（2.9%） | 2,123MW（2.9%） | 1,717MW | 1,265MW | 905MW | 788MW | 682MW |
| 7 | 法国 | 3,404MW（2.81%） | 2,454MW（2.6%） | 1,567MW（2.1%） | 757MW | 386MW | 253MW | 148MW | 85MW |
| 8 | 英国 | 3,241MW（2.68%） | 2,389MW（2.5%） | 1,963MW（2.6%） | 1,353MW | 907MW | 667MW | 552MW | 474MW |
| 9 | 丹麦 | 3,180MW（2.63%） | 3,125MW（3.3%） | 3,136MW（4.2%） | 3,122MW | 3,118MW | 3,116MW | 2,889MW | 2,489MW |
| 10 | 葡萄牙 | 2,862MW（2.36%） | 2,150MW（2.3%） | 1,716MW（2.3%） | 1,022MW | 522MW | 296MW | 195MW | 127MW |
| - | 前十总和 | 104104MW（86.2%） | 81,104MW（86.2%） | 63,217MW（85.2%） | 51,783MW | 42,686MW | 36,163MW | 29,010MW | 22,673MW |
| 11 | 加拿大 | 2,369MW（1.96%） | 1,846MW（1.96%） | 1,459MW（1.96%） | 683MW | 444MW | 321MW | 238MW | 207MW |
| 12 | 荷兰 | 2,225MW（1.84%） | 1,746MW（1.86%） | 1,560MW（2.1%） | 1,219MW | 1,079MW | 910MW | 693MW | 486MW |
| 13 | 日本 | 1,880MW（1.55%） | 1,538MW（1.63%） | 1,360MW（1.83%） | 1,078MW | 936MW | 687MW | 414MW | 274MW |
| 14 | 澳大利亚 | 1,306MW（1.08%） | 824MW（0.88%） | 817MW（1.1%） | 708MW | 380MW | 198MW | 105MW | 73MW |
| 15 | 瑞典 | 1,021MW（0.84%） | 788MW（0.84%） | 572MW（0.77%） | 510MW | 442MW | 399MW | 345MW | 290MW |
| 16 | 爱尔兰 | 1,002MW(0.82%) | 805MW（0.86%） | 745MW（1.0%） | 496MW | 339MW | 186MW | 137MW | 125MW |
| 17 | 奥地利 | 995MW（0.82%） | 982MW（1.04%） | 965MW（1.3%） | 819MW | 606MW | 415MW | 140MW | 64MW |
| 18 | 希腊 | 985MW（0.81%） | 871MW（0.92%） | 746MW（1.0%） | 573MW | 465MW | 375MW | 297MW | 272MW |
| 19 | 波兰 | 472MW（0.39%） | 276MW（0.29%） | 153MW（0.26%） | - | - | - | - | - |
| 20 | 土耳其 | 433MW（0.35%） | 147MW（0.16%） | - | - | - | - | - | - |
| ~ | 挪威 | 428MW（0.35%） | 333MW（0.35%） | 314MW（0.42%） | 267MW | 160MW | 101MW | 97MW | 17MW |
| ~ | 比利时 | 384MW（0.31%） | 287MW（0.30%） | 194MW（0.26%） | - | - | - | - | - |
| ~ | 埃及 | 365MW（0.30%） | 310MW（0.33%） | 230MW（0.30%） | - | - | - | - | - |
| ~ | 台湾 | 358MW（0.29%） | 282MW（0.30%） | 188MW（0.25%） | 104MW | 13MW | 8MW | 3MW | 3MW |
| ~ | 巴西 | 341MW（0.28%） | 247MW（0.26%） | 237MW（0.32%） | 29MW | 29MW | 22MW | 20MW | 20MW |
| ~ | 新西兰 | 326MW（0.26%） | 322MW（0.34%） | 171MW（0.23%） | - | - | - | - | - |
| ~ | 韩国 | 236MW（0.19%） | 191MW（0.20%） | 173MW（0.23%） | 98MW | 69MW | 8MW | 8MW | 8MW |
| 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 装置量(MW) | 17,304 | 23,976 | 30,980 | 38,392 | 46,917 | 58,452 | 73,166 | 91,511 | 115,363 | 150,181 |
| 发电量(GWh) | 31,420 | 38,390 | 52,331 | 62,916 | 85,117 | 104,085 | 132,859 | 170,682 | 220,572 | 275,949 |
| 占全球发电量比 | 0.20% | 0.24% | 0.32% | 0.37% | 0.48% | 0.56% | 0.69% | 0.85% | 1.08% | 1.36% |
| 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | ||
| 装置量(MW) | 180,941 | 220,129 | 267,113 | 300,303 | 349,699 | 416,739 | 467,578 | 515,178 | 564,347 | |
| 发电量(GWh) | 341,614 | 436,786 | 523,809 | 645,302 | 712,031 | 831,384 | 956,873 | 1,127,989 | 1,269,953 | |
| 占全球发电量比 | 1.58% | 1.96% | 2.30% | 2.75% | 2.98% | 3.42% | 3.83% | 4.39% | 4.77% | |
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台湾风力发电厂概况
编辑台湾风力发电产业始于1980年代初期的能源危机，政府委托工研院陆续开发小型风力发电机，但在能源危机解除后就停止研发。直到公元2000年，台湾电力公司、台朔重工和正隆公司在政府的鼓励之下，分别在澎湖、云林和新竹设置三个总容量共8.64百万瓦特（MW）的风力发电系统[18]。目前风力发电为政府的重要政策之一[19]。台湾大电力研究试验中心表示台湾风力发电能量密度含量居全球排名第二、仅次于新西兰。而且台湾坐拥全球最优良的海上海场。但是陆域优良风场大都开发殆尽，因此必需发展离岸风力发电[20]。台湾有发展风力发电之先天优势条件。因为台湾有明显的东北季风吹拂与西南气流交替，而且由于台湾中央山脉与大陆东南的丘陵形成台湾海峡峡管效应增强东北季风风速，使得台湾冬季之风力资源丰富[21]，在空气质量较差的冬季、可以借此让燃煤发电厂降载甚至关机。但是台湾电力的主要尖峰负载在炎夏期间，此时离岸风力的发电量平均只有装置容量的6%左右[22]，此时可以使用太阳能及燃煤补足，台湾夏季污染物扩散条件良好，因此燃煤发电全力运转空气质量仍佳。而且风太强时，机器停止运转，避免风机损坏 [23]。此外风机也需留意沙害[24]。
台湾目前没有自主设计风机的能力[25]。目前，台湾有经营风力发电厂的公司除国营的台湾电力公司外，民营亦有德商达德能源、沃旭能源等公司。
| 风力发电厂 | 发电量（瓩） | 数量 | 总和（瓩） | 年发电量（百万度） | 完工日期 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 新北市石门 | 台电一期 | 606 | 6 | 3636 | 2005年1月 | |
| 桃园市大潭电厂 | 台电一期 | 1500 | 3 | 4500 | 11.6 | 2005年6月 |
| 桃园市大园与观音 | 台电一期 | 1500 | 20 | 30000 | 91.2 | 2006年5月 |
| 英华威 | 2300 | 19 | 43700 | 2009年12月 | ||
| 新竹市香山 | 台电一期 | 2000 | 6 | 12000 | 2008年12月 | |
| 新竹县竹北 | 2000 | 5 | 10000 | |||
| 新竹县竹北春风 | 正隆 | 1750 | 2 | 3500 | 2008年10月 | |
| 新竹县新丰 | 20000 | |||||
| 苗栗县大鹏 | 2000 | 21 | 42000 | |||
| 苗栗县竹南 | 2000 | 3 | 6000 | |||
| 1000 | 1 | 1000 | ||||
| 苗栗县后龙镇 | ||||||
| 苗栗县苑里镇 | 英华威 | 2014年 | ||||
| 台中市台中电厂 | 台电一期 | 2000 | 4 | 8000 | 2007年4月 | |
| 台中市台中港 | 台电一期 | 2000 | 18 | 36000 | 2008年12月 | |
| 台中市大安区 | 英华威 | 2300 | 20 | 46000 | 2008年12月 | |
| 彰化县线西与仑尾 | 台电二期 | 2000 | 23 | 46000 | 2007年5月 | |
| 彰化县彰滨工业区 | 英华威 | 2300 | 45 | 103500 | 2008年11月 | |
| 云林县麦寮 | 台电二期 | 2000 | 15 | 30000 | 2008年12月 | |
| 云林县四湖 | 台电二期 | 2000 | 14 | 28000 | 2010年10月 | |
| 台南市北门 | 1750 | 2 | 3500 | |||
| 屏东县恒春 | 台电一期 | 1500 | 3 | 4500 | 2005年5月 | |
| 澎湖县中屯 | 600 | 8 | 4800 | |||
| 澎湖县湖西 | 900 | 6 | 5400 |
香港风力发电厂概况
编辑香港的风力发电厂目前仅有一座，由香港电灯所拥有。由于香港地狭人稠的关系，几乎已没有多余适合发展风力发电的土地，未来，香港将朝海上风力发电厂发展。
- 南丫风采发电站：装置1台800瓩机组，共800瓩
中国大陆风力发电厂概况
编辑- 2005年：中国大陆已建成风电场59座，运行中的风力发电机组共计1869部，总装置容量达124.6万瓩（1246MW）[26]。
- 2006年：共新增134.7万瓩，总装置容量达260.4万瓩，居世界第六位。
- 2007年：总装置容量较前一年增加一倍，达605万瓩。
- 2008年：新增装置容量达616万瓩，为该年增量第二多的国家，排名亦超越印度达世界第五。
- 2010年：新增装置容量为世界该年增量第一多的国家，总装置容量居世界第一位。
美国风力发电厂概况
编辑
美国风力发电厂发展的相当早，主要集中在美国中西部各州。在2017年,美国的风力发电装置容量88.9GW与风力发电量2542亿度都居世界第二位仅次于中国，风力发电量占美国总发电量6.3%。美国能源署的报告认为到2030年美国风力发电有可能占总发电量20%[27]。
- 2000年：风力发电容量250.2万瓩，年发电量约56亿度。
- 2002年：风力发电容量460.3万瓩，年发电量超过100亿度。
- 2008年：风力发电容量2513.5万瓩，年发电量超过500亿度及美国总发电量1%。
- 2011年：风力发电容量4677.7万瓩，年发电量超过1200亿度。
- 2016年：风力发电容量8200.5万瓩，年发电量超过2200亿度及美国总发电量5%。[28][29]
德国风力发电厂概况
编辑
德国在1980年代中期开始使用风力发电，目前(2015年)的风力发电厂装置容量达4494.6万瓩仅次于中国和美国为世界第三，其中离岸风力发电厂的装置量329.4万瓩则仅次于英国排世界第二。
- 1995年：风力发电机总容量达121.1万瓩，年发电量15亿度
- 1999年：风力发电机总容量达443.5万瓩，发电量占德国总发电量1%
- 2004年：风力发电机总容量达1661.2万瓩，发电量占德国总发电量4.1%
- 2009年：风力发电机总容量达2566.2万瓩，发电量占德国总发电量6.5%，德国第一座离岸风电厂启用
- 2015年：风力发电机总容量达4494.6万瓩，发电量占德国总发电量12.3%（占德国总用电量13.3%）
德国风力发电厂列表
编辑- Alpha Ventus离岸式风电厂：德国第一座离岸风电厂，装置12部5000瓩机组，共60 MW。
丹麦风力发电厂概况
编辑在1970年代，丹麦是发展商业风力发电的先驱，并且今天近50％的世界各地的风力涡轮机是由丹麦制造商生产，如维斯塔斯和西门子风电以及许多元件供应商。在2008年，风力发电提供丹麦发电的18.9％，和发电容量的24.1％。[31] 丹麦是世界上风力发电厂最为普及的国家，同也是全世界风力发电量占该国整体发电量比例最高的国家。在2012年，丹麦政府通过了一项计划，以增加风能电力生产的比例，到2020年达到50％。[32]
2005年，丹麦风电装机容量3,127 MW，生产23,810 TJ（6.6 TW·h）的能量，实际平均产量为755MW，在容量因子（Capacity factor）为24％条件下[31]。2010年，容量增长到3,752 MW，一年的增长大部分来自Rødsand-2离岸风电场。在2011年底，丹麦的容量达到3,927 MW，风电占该国整体发电量比例为28％。[33]
丹麦风力发电厂列表
编辑- 米德尔格伦登（Middelgrunden离岸式风电厂：装置20台2000瓩机组，共40 MW。
- Nysted Wind Farm离岸式风电厂：装置162×2.3 MW（西门子）机组，共207 MW。
参见
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- 相关条目
- 其他种类的发电厂
参考文献
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参考资料
编辑外部链接
编辑- 资料
- 绿色和平：风力发电 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 风能之旅：中华民国经济部能源委员会与财团法人工业技术研究院共同架设之风力示范推广计划网页
- 华夏风力发电信息网 (中国) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 相关风能组织
- 全球风能委员会（GWEC） （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
- 美国风能协会（AWEA） （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
- 欧洲风能协会（EWEA）（英文）
- 中国风能协会 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 青岛格林风新能源设备有限公司 (中国) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 麦寮风力发电厂 (台湾)
- 英华威公司（德国、中国、台湾、美国） （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 新疆风能有限责任公司 (中国) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Vestas风机制造公司 (丹麦) （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
- ENERCON风机制造公司 (德国) （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）