店铺： 科学出版社旗舰店
出版社： 科学出版社
ISBN：9787030545787
商品编码：25372692492
包装：平装
开本：16
出版时间：2018-01-23
页数：336
字数：300
具体描述
商品参数
| 中国风能可持续发展之路 | ||
| 曾用价 | 168.00 | |
| 出版社 | 科学出版社 | |
| 版次 | 1 | |
| 出版时间 | 2018年01月 | |
| 开本 | 16 | |
| 作者 | 李家春，贺德馨 | |
| 装帧 | 平装 | |
| 页数 | 336 | |
| 字数 | 300 | |
| ISBN编码 | 9787030545787 | |
内容介绍
风能作为一种品质优良的可再生清洁能源，其规模利用对于保障我国能源安全、促进发展方式转变、改善大气环境质量和应对全球气候变化具有极其重要的战略意义。本书围绕风能在经济社会发展中的地位和作用、风能发展的现状与展望、中国风能可持续发展规划与路径、中国风能可持续发展的对策与措施、开拓风能可持续发展新空间等方面，指明了我国风能可持续发展之路。
目录
目录
前言
第1章 经济社会发展与能源问题 1
1.1 全球经济社会发展中的问题 1
1.1.1 全球气候变化 1
1.1.2 全球能源安全 3
1.1.3 全球环境污染 9
1.2 全球采取的行动 11
1.2.1 应对气候变化的主要行动 11
1.2.2 应对能源安全的主要行动 12
1.2.3 应对环境危机的主要行动 15
1.3 风能的地位和作用 19
1.3.1 改善能源结构，推进能源转型 19
1.3.2 创造就业机会，优化经济结构 20
1.3.3 控制温室气体排放，减少环境污染 22
参考文献 23
第2章 风能发展基本情况 24
2.1 全球风能发展基本情况 24
2.1.1 全球风能资源 24
2.1.2 全球风能发展现状 25
2.1.3 全球风能发展展望 33
2.2 中国风能发展基本情况 36
2.2.1 中国风能资源 36
2.2.2 中国风能发展现状 37
2.2.3 中国风能发展展望 46
参考文献 50
第3章 中国风能可持续发展规划与布局 51
3.1 中国风能可持续发展规划 51
3.1.1 中国经济社会发展目标 51
3.1.2 能源需求与结构分析 53
3.1.3 电力需求与结构分析 66
3.1.4 风电可持续发展目标 73
3.2 中国风电可持续发展布局 77
3.2.1 陆上风能集中式开发布局 78
3.2.2 陆上风能分散式开发布局 86
3.2.3 海上风能开发布局 89
3.2.4 多能互补风电开发布局 95
参考文献 100
第4章 中国风能可持续发展路径 102
4.1 中国风能可持续发展技术路线 102
4.1.1 风能技术研究现状 102
4.1.2 风能技术发展趋势 107
4.1.3 风能可持续发展关键技术 109
4.2 中国风能可持续发展产业体系 116
4.2.1 风能产业的发展历程 116
4.2.2 风能产业体系的基本组成 118
4.2.3 风能产业体系发展模式 123
4.3 中国风能可持续发展市场机制 126
4.3.1 风能市场形成和发展历程 126
4.3.2 现有风能市场机制及其实施效果分析 128
4.3.3 促进风能可持续发展的市场机制探讨 136
参考文献 139
第5章 中国风能可持续发展的对策与措施 141
5.1 做好风能发展的统筹规划与顶层设计 141
5.1.1 现状分析 141
5.1.2 存在问题 142
5.1.3 对策建议 143
5.2 完善风能政策体系 144
5.2.1 现状分析 144
5.2.2 存在问题 148
5.2.3 对策建议 150
5.3 加快完善风能人才培养体系建设 152
5.3.1 现状分析 152
5.3.2 存在问题 154
5.3.3 政策建议 154
5.4 推进风能公共技术服务平台建设 155
5.4.1 现状分析 156
5.4.2 存在问题 158
5.4.3 对策建议 159
5.5 健全风能发展监管与服务体系 160
5.5.1 现状分析 160
5.5.2 存在问题 163
5.5.3 对策建议 164
5.6 促进风能领域国际交流与合作 166
5.6.1 现状分析 166
5.6.2 存在问题 167
5.6.3 对策建议 170
参考文献 170
第6章 开拓风能可持续发展新空间 172
6.1 规模化风电并网运行技术 172
6.1.1 概述 172
6.1.2 风电功率预测 173
6.1.3 风电并网运行控制 177
6.1.4 风电优化调度及风险防御 180
6.1.5 结语 183
参考文献 183
6.2 分布式风电与微电网 184
6.2.1 概述 184
6.2.2 国内外现状 187
6.2.3 需求分析 192
6.2.4 技术路线和发展方向 194
6.2.5 结语 196
参考文献 198
6.3 互联网与智能风电场 198
6.3.1 概述 198
6.3.2 互联网在风功率预测系统中的应用 199
6.3.3 互联网与风电场维护系统 200
6.3.4 互联网在能源管理系统中的应用 210
6.3.5 结语 217
参考文献 217
6.4 风电机组可靠性设计 217
6.4.1 概述 217
6.4.2 风电机组可靠性设计现状 222
6.4.3 风电机组可靠性设计基本情况 224
6.4.4 风电机组可靠性设计关键技术 231
6.4.5 结语 232
参考文献 233
6.5 大型风电叶片的设计、制造与运维 234
6.5.1 大型风电叶片产业现状 235
6.5.2 大型风电叶片设计 236
6.5.3 大型风电叶片制造 243
6.5.4 大型风电叶片运维 245
6.5.5 结语 246
参考文献 247
6.6 大型风电机组传动系技术 248
6.6.1 概述 248
6.6.2 风电机组传动系技术现状 250
6.6.3 风电机组中速传动系技术 254
6.6.4 中速传动系的关键技术 262
6.6.5 结语 263
参考文献 263
6.7 海上风电机组的环境、载荷与响应 265
6.7.1 概述 265
6.7.2 海上风电场环境特性 266
6.7.3 海上风电机组支撑结构 271
6.7.4 海上风电机组支撑结构的水动力载荷 274
6.7.5 海上风电系统的流固耦合 277
6.7.6 结语 283
参考文献 284
6.8 风电装备制造绿色化与智能化 285
6.8.1 风电设备制造绿色化 286
6.8.2 风电设备制造智能化 290
6.8.3 结语 295
参考文献 295
6.9 风能多元化应用 296
6.9.1 多能互补 296
6.9.2 风电供热 302
6.9.3 风电制氢 305
6.9.4 风电储能 308
6.9.5 风电海水淡化 313
6.9.6 结语 316
参考文献 316
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第1章 经济社会发展与能源问题
1.1 全球经济社会发展中的问题
1.1.1 全球气候变化
早在19世纪初，法国物理学家约瑟夫·傅里叶就已认识到了地球大气的重要性，并将大气比作一个能够截留部分太阳辐射热量的温室。1859年，爱尔兰物理学家约翰·廷德尔发现，太阳短波辐射可穿透大气层将能量传到地表，但地球的长波逆辐射会被二氧化碳所截留，因此，地球可以保持温度并维持生命。根据这个观念，他认为或许可以解释地球历史上的气候变化。1896年，瑞典诺贝尔化学奖得主斯万特·奥古斯特·阿累尼乌斯教授估算，如果大气中的二氧化碳含量增加两倍，可使地球气温上升5-6摄氏度。
1956年，吉尔伯特·普拉斯利用气候模型，第*次阐述了气候变化的二氧化碳理论。随后，加利福尼亚州立大学圣迭戈分校的查尔斯·基林发表了大气中二氧化碳含量年变化的测量数据，发现大气中二氧化碳浓度有持续上升趋势。在基林数列的开端，二氧化碳的浓度为315ppm，1970年则上升到325ppm，1980年上升到335ppm。此后，数值仍不断上升，由1995年的360ppm上升到2005年的380ppm。这进一步证明了阿累尼乌斯教授提出的观点：大气中的二氧化碳含量的增加会造成全球变暖。不过，基林所发现的二氧化碳含量的增加速度要远远快于阿累尼乌斯的估计。这也促使科学家们开始对二氧化碳和其他温室气体对气候的影响进行更细致的考察，从而为科学分析全球变暖开辟了道路。1977年，科学家们开始达成了一个新的共识：全球变暖确实对人类构成严重威胁。1979年，美国国家科学院宣称：可以确信的是，大气中的二氧化碳水平增加一倍，将会使全球变暖1.5—4.5摄氏度。
科学观测表明，地球大气中各种温室气体的浓度都在增加，其主要原因是工业革命以来，人类活动影响的结果，特别是消耗的化石燃料（煤炭、石油等）的不断增长和森林植被的大量砍伐导致人为排放的二氧化碳等温室气体不断增长，大气中二氧化碳含量的增长速度每年大约在1.8ppm（约0.4%）左右。尽管各种预测模型的结果略有差别，但是所反映的变化趋势却基本是一致：随着二氧化碳等温室气体浓度的加倍，全球大气和土壤的温度将升高1.5—4.5摄氏度，这种温度变化是逐渐的，受海洋水体的影响，大约每10年升高0.3—1摄氏度。
目前科学界对全球气候变化的后果基本取得共识，认为它的影响和危害主要表现在：①海平面上升。全世界大约有1/3的人口生活在沿海岸线60公里，经济发达，城市密集的地区。全球气候变暖导致的海洋水体膨胀和两极冰雪融化，可能在2100年使海平面上升50厘米，这将危及全球沿海地区，特别是那些人口稠密、经济发达的河口和沿海低地。这些地区可能会遭受淹没或海水入侵，海岸带滩涂遭受侵蚀，土地恶化，海水倒灌，洪水加剧，并影响沿海养殖业，破坏给排水系统。②对农业和生态系统带来影响。随着二氧化碳（CO2）浓度增加和气候变暖，可能会增强植物的光合作用，延长生长季节，使世界某些地区更加适合农业耕作。但全球气温和降雨态势的变化，也可能使世界另外一些地区的农业和自然生态系统不能适应，造成大范围的森林植被破坏和农业灾害。③自然灾害加剧。气候变暖导致的自然灾害可能是一个更为突出的问题。全球平均气温略有上升，就可能带来频繁的水文气象灾害，如：暴雨、大范围干旱和持续高温，势必造成严重损失。④危害人类健康。高温会给人类的循环系统增加负担，热浪会引起死亡率增加。同时随着温度升高，可能使许多国家疟疾、淋巴腺丝虫病、血吸虫病、黑热病、登革热、脑炎等传染病蔓延。
作为发展中国家，我国经济在未来相当长时期内还会以中高速增长。根据国内外众多机构的研究结果，在较高的经济增长速度情景下，中国2020年能源需求有可能达到近50亿吨标准煤；2030年和2050年可能达到60亿吨标准煤和70亿吨标准煤。2012年发布的《中国的能源政策白皮书》指出，中国人均能源资源拥有量在世界上仍处于较低水平，煤炭、石油和天然气的人均占有量仅为世界平均水平的67％、5.4％和7.5％。与其他化石能源资源相比，煤炭资源相对丰富，但由于其开发受到赋存量、水资源、生态环境、安全因素、运输条件和环境容量等多方面的限制，能被有效开发利用的煤炭资源量明显不足。中国石油对外依存度已从21世纪初的32%飙升至60%，预计2030年以后，石油进口依存度将进一步提高到70%以上；天然气需求从2006年的500多亿立方米增加到2030年的3000亿立方米。
由于经济社会发展和人民生活水平的提高，中国未来能源消费还将大幅增长，在化石能源供应压力和资源约束将不断加大的同时，CO2排放量也会快速增长，这必然会带来两方面的影响：①国际气候谈判的压力增大。在《联合国气候变化框架公约》下，多数国家正积极采取行动来共同应对气候变化。国际社会已形成共识：将2050年全球升温控制在2摄氏度以内。为此，全球温室气体排放需在2020年左右达到峰值，到2050年相比1990年需减少50%。一些发达国家和组织如欧盟、日本、加拿大等均制定了自身的温室气体限量减排目标。同时，呼吁发展中国家也要承担相应减排责任。中国的温室气体排放总量大、增速快，化石能源排放的CO2已位居世界第*位，人均排放量超过世界平均水平。根据美国能源信息署（EIA）的测算，2012年中国CO2排放量达85.5亿吨，而居世界第二的美国仅50.7亿吨。中国人均CO2排放量接近6.3吨，远高于世界平均水平（约4.51吨），导致中国面临越来越大的国际谈判压力。②将长期遭受全球气候变化带来的不利影响。近年来，中国国内极端气候事件频繁发生，水文气象灾害造成的损失严重。例如，中国西南地区频繁发生历史罕见的秋冬春特大干旱，东北、华北则发生近40年罕见冬春持续低温，新疆北部出现有气象记录以来zui为严重的雪灾，海南省出现历史罕见持续性强降水过程，甘肃、四川、贵州、云南等地因局地强降水引发严重山洪、泥石流、滑坡等地质灾害等。基于这些情况，中国政府已向国际社会承诺：到2020年，单位国内生产总值的CO2排放量比2005年下降40%—45%。非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右。到2030年，CO2排放达到峰值且将努力早日达峰，非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。越来越严格、甚至苛刻的全球气候变化目标的提出，为中国进一步节能减排提出了更紧迫的要求。在碳汇潜力有限、碳捕获技术尚未取得重大突破的条件下，减排CO2归根结底是要限制高碳化石能源消费。这对中国长期以煤为主的高碳能源结构带来严峻挑战。
1.1.2 全球能源安全
随着全球人口与经济的发展，世界能源安全形势引起各国重视，尤其是对于如何实现清洁、高效能源的稳定可靠供应，无论从长期或短期来看都面临一些困难和挑战。
关注能源的供应充足、运输路径的安全以及价格的可负担是传统的能源安全通常考虑的问题。在传统能源安全框架下，一国应该尽量保障自己的能源供应免于中断，或价格失控的风险。作为世界主要能源消费市场，经合组织（OECD）在20世纪70年代的石油禁运后通过成立国际能源署（IEA）共同保障发达国家的能源供应安全。通过建设石油储备、燃料替换和紧急增产能力，IEA成员国共同建立应对可能的石油供应中断的应急储备能力，通过向市场释放战略石油储备等方式来缓解石油紧张局面。
但从长期而言，传统化石能源已经难以支撑全球能源需求的持续增长。尽管受到经济增长放缓、环保要求提升、能源价格波动等因素的影响，预计未来25年内全世界能源消费总量仍将维持增长态势；预计2012年至2040年期间，全球能源消费总量将增长48%，其中大部分增量将来自经合组织以外的国家，特别是那些经济增长相对强劲的国家，如中国、印度等亚洲国家，有限的化石能源储量与能源需求的持续增长之间的矛盾正在日益凸显。另外尽管近年来化石能源储采比有小幅上升，但截至2011年全球石油储采比仍不足50，天然气储采比不足60，摆脱传统化石能源资源是人类在未来20-50年间必须予以彻底解决的全球性问题（见图1-1-1，图1-1-2）。
图1-1-1 1980—2011年全球石油储采比来源：美国能源信息署（EIA）
图1-1-2 1980—2011年全球天然气储采比来源：美国能源信息署（EIA）
除资源约束因素外，化石能源的消耗在未来将日益受到碳排放的约束，气候变化将从能源供应、基础设施和用能方式等各个方面对现有能源系统提出挑战，因此提高能源安全需要有面向未来的战略眼光。受各国对能源安全、环境保护、可持续发展以及能源价格的约束，未来近30年，化石能源增速将逐渐放缓。其中，尽管以石油为主的液体化石燃料仍然是全球zui大的燃料来源，但预计在2040年前，液体化石燃料在全球能源消费市场中所占的份额将从2012年的33%，下降至30%。受价格、环保等因素影响，更多能源用户将倾向于采用能效更高、更为清洁的用能技术，并以此为目标推进各自的能源转型战略。例如，日本等国已将提高能效作为国策，德国、丹麦等国将高比例可再生能源作为能源转型的方向，我国政府也已开始实施减煤和减少二氧化碳排放的能源政策。总而言之，在应对全球气候变化以及高效清洁为主题的能源转型趋势下，开发利用可再生能源已成为保障全球能源安全的重要手段。
在我国各类一次能源中，煤炭资源相对丰富，煤炭也一直在我国能源消费结构中占据主导地位，煤炭资源消费的绝对消费量不断上升。但随着我国石油天然气工业和水电、核电及可再生能源的发展，2008年以来，其所占总能源消费量的比重近年来呈现出缓慢下降趋势。2015年我国煤炭消费量约39.7亿吨，较上年减少1.5亿吨，同比减少3.7%，占能源消费总量的64%，达到新中国成立以来zui低水平（见图1-1-3）。与煤炭相比，其他能源品种消费占比较低，如2015年原油消费量7.7亿吨标准煤，占能源消费比重的18%，天然气消费2.5亿吨标准煤，占比5.9%；非化石能源消费量5.9亿吨标准煤，占比12%。目前我国煤炭消费量约占世界的50%，位居世界第*位；人均煤炭消费量约2吨标准煤/人，约为世界平均水平的2.5倍。整体来看，煤炭消费比重上升阶段均是我国能源消费较快增长时期，这主要是因为煤炭可快速适应能源消费需求，从而进一步强化了其主导地位。
图1-1-3 我国1978—2015年一次能源消费及结构(后附彩图)
来源：国家统计局，中国统计年鉴2016
然而，在日益严峻的资源与环境约束下，我国现行的煤炭生产和消费方式难以为继。我国煤炭资源储量约为1145亿吨，按1980年全国煤炭生产量约6.2亿吨推算，则储采比为185。但到2015年，全国煤炭年产量已上升至37.3亿吨，煤炭储采比已降低至31（见图1-1-4）。换而言之，目前高度依赖煤炭的供能体系已经越来越难以长期继续，能源结构转型势在必行。
图1-1-4 1980—2015年中国煤炭生产储备比
来源：BP Statistical Review of World Energy 2016，中国统计年鉴2016
随着第三产业，尤其是交通行业的发展，我国石油消费总体呈上升趋势。1953－1978年间，我国石油消费的平均占比为11.4%。改革开放后，机动车得到快速普及，石油需求迅速提高。1980年到2012年我国石油消费所占比重平均为19%，到2015年石油消费量已上升至5.4亿吨。目前，我国石油消费量约占世界的12.9%，位居世界第二位，人均石油消费量约0.39吨/人，约为世界人均消费量的65%，美国的14.7%，日本的26%。相比煤炭，我国石油资源更为有限，全国储量仅25亿吨，按照2015年石油生产2.15亿吨推算，储采比仅为11.6。在我国石油需求快速增长的背景下，石油对外依赖度也与日俱增，从20世纪90年代初的石油净出口国转变为净进口国（见图1-1-5），到2015年进口比重进一步提升到60%，不断加剧的石油对外依赖度也迫使我们需要加快对石油燃料的替代。
从历史上看，我国天然气消费比重一直相对较低，在2000年之前维持在能源消费总量的2%左右。近年来，随着开发和进口力度的加大，天然气消费量迅速提升，2008年消费量超过1亿吨标准煤，占一次能源消费的比重达到3.7%。2012年全国天然气消费量达到1.88亿吨标准煤，一次能源中的占比进一步提升至5.2%。近年来，我国天然气消费量稳步上升（见图1-1-6），2015年全国天然气消费量约1906亿立方米，折合标煤2.54亿吨。目前，我国天然气消费量约占世界的5.7%，位居世界第三位，人均天然气消费量约139立方米，约为世界平均水平的28.9%，约为美国的5.7%，俄罗斯的5.1%。
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