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齣版社： 科學齣版社
ISBN：9787030545787
商品編碼：25372692492
包裝：平裝
開本：16
齣版時間：2018-01-23
頁數：336
字數：300
具體描述
商品參數
| 中國風能可持續發展之路 | ||
| 曾用價 | 168.00 | |
| 齣版社 | 科學齣版社 | |
| 版次 | 1 | |
| 齣版時間 | 2018年01月 | |
| 開本 | 16 | |
| 作者 | 李傢春，賀德馨 | |
| 裝幀 | 平裝 | |
| 頁數 | 336 | |
| 字數 | 300 | |
| ISBN編碼 | 9787030545787 | |
內容介紹
風能作為一種品質優良的可再生清潔能源，其規模利用對於保障我國能源安全、促進發展方式轉變、改善大氣環境質量和應對全球氣候變化具有極其重要的戰略意義。本書圍繞風能在經濟社會發展中的地位和作用、風能發展的現狀與展望、中國風能可持續發展規劃與路徑、中國風能可持續發展的對策與措施、開拓風能可持續發展新空間等方麵，指明瞭我國風能可持續發展之路。
目錄
目錄
前言
第1章 經濟社會發展與能源問題 1
1.1 全球經濟社會發展中的問題 1
1.1.1 全球氣候變化 1
1.1.2 全球能源安全 3
1.1.3 全球環境汙染 9
1.2 全球采取的行動 11
1.2.1 應對氣候變化的主要行動 11
1.2.2 應對能源安全的主要行動 12
1.2.3 應對環境危機的主要行動 15
1.3 風能的地位和作用 19
1.3.1 改善能源結構，推進能源轉型 19
1.3.2 創造就業機會，優化經濟結構 20
1.3.3 控製溫室氣體排放，減少環境汙染 22
參考文獻 23
第2章 風能發展基本情況 24
2.1 全球風能發展基本情況 24
2.1.1 全球風能資源 24
2.1.2 全球風能發展現狀 25
2.1.3 全球風能發展展望 33
2.2 中國風能發展基本情況 36
2.2.1 中國風能資源 36
2.2.2 中國風能發展現狀 37
2.2.3 中國風能發展展望 46
參考文獻 50
第3章 中國風能可持續發展規劃與布局 51
3.1 中國風能可持續發展規劃 51
3.1.1 中國經濟社會發展目標 51
3.1.2 能源需求與結構分析 53
3.1.3 電力需求與結構分析 66
3.1.4 風電可持續發展目標 73
3.2 中國風電可持續發展布局 77
3.2.1 陸上風能集中式開發布局 78
3.2.2 陸上風能分散式開發布局 86
3.2.3 海上風能開發布局 89
3.2.4 多能互補風電開發布局 95
參考文獻 100
第4章 中國風能可持續發展路徑 102
4.1 中國風能可持續發展技術路綫 102
4.1.1 風能技術研究現狀 102
4.1.2 風能技術發展趨勢 107
4.1.3 風能可持續發展關鍵技術 109
4.2 中國風能可持續發展産業體係 116
4.2.1 風能産業的發展曆程 116
4.2.2 風能産業體係的基本組成 118
4.2.3 風能産業體係發展模式 123
4.3 中國風能可持續發展市場機製 126
4.3.1 風能市場形成和發展曆程 126
4.3.2 現有風能市場機製及其實施效果分析 128
4.3.3 促進風能可持續發展的市場機製探討 136
參考文獻 139
第5章 中國風能可持續發展的對策與措施 141
5.1 做好風能發展的統籌規劃與頂層設計 141
5.1.1 現狀分析 141
5.1.2 存在問題 142
5.1.3 對策建議 143
5.2 完善風能政策體係 144
5.2.1 現狀分析 144
5.2.2 存在問題 148
5.2.3 對策建議 150
5.3 加快完善風能人纔培養體係建設 152
5.3.1 現狀分析 152
5.3.2 存在問題 154
5.3.3 政策建議 154
5.4 推進風能公共技術服務平颱建設 155
5.4.1 現狀分析 156
5.4.2 存在問題 158
5.4.3 對策建議 159
5.5 健全風能發展監管與服務體係 160
5.5.1 現狀分析 160
5.5.2 存在問題 163
5.5.3 對策建議 164
5.6 促進風能領域國際交流與閤作 166
5.6.1 現狀分析 166
5.6.2 存在問題 167
5.6.3 對策建議 170
參考文獻 170
第6章 開拓風能可持續發展新空間 172
6.1 規模化風電並網運行技術 172
6.1.1 概述 172
6.1.2 風電功率預測 173
6.1.3 風電並網運行控製 177
6.1.4 風電優化調度及風險防禦 180
6.1.5 結語 183
參考文獻 183
6.2 分布式風電與微電網 184
6.2.1 概述 184
6.2.2 國內外現狀 187
6.2.3 需求分析 192
6.2.4 技術路綫和發展方嚮 194
6.2.5 結語 196
參考文獻 198
6.3 互聯網與智能風電場 198
6.3.1 概述 198
6.3.2 互聯網在風功率預測係統中的應用 199
6.3.3 互聯網與風電場維護係統 200
6.3.4 互聯網在能源管理係統中的應用 210
6.3.5 結語 217
參考文獻 217
6.4 風電機組可靠性設計 217
6.4.1 概述 217
6.4.2 風電機組可靠性設計現狀 222
6.4.3 風電機組可靠性設計基本情況 224
6.4.4 風電機組可靠性設計關鍵技術 231
6.4.5 結語 232
參考文獻 233
6.5 大型風電葉片的設計、製造與運維 234
6.5.1 大型風電葉片産業現狀 235
6.5.2 大型風電葉片設計 236
6.5.3 大型風電葉片製造 243
6.5.4 大型風電葉片運維 245
6.5.5 結語 246
參考文獻 247
6.6 大型風電機組傳動係技術 248
6.6.1 概述 248
6.6.2 風電機組傳動係技術現狀 250
6.6.3 風電機組中速傳動係技術 254
6.6.4 中速傳動係的關鍵技術 262
6.6.5 結語 263
參考文獻 263
6.7 海上風電機組的環境、載荷與響應 265
6.7.1 概述 265
6.7.2 海上風電場環境特性 266
6.7.3 海上風電機組支撐結構 271
6.7.4 海上風電機組支撐結構的水動力載荷 274
6.7.5 海上風電係統的流固耦閤 277
6.7.6 結語 283
參考文獻 284
6.8 風電裝備製造綠色化與智能化 285
6.8.1 風電設備製造綠色化 286
6.8.2 風電設備製造智能化 290
6.8.3 結語 295
參考文獻 295
6.9 風能多元化應用 296
6.9.1 多能互補 296
6.9.2 風電供熱 302
6.9.3 風電製氫 305
6.9.4 風電儲能 308
6.9.5 風電海水淡化 313
6.9.6 結語 316
參考文獻 316
彩圖
在綫試讀
第1章 經濟社會發展與能源問題
1.1 全球經濟社會發展中的問題
1.1.1 全球氣候變化
早在19世紀初，法國物理學傢約瑟夫·傅裏葉就已認識到瞭地球大氣的重要性，並將大氣比作一個能夠截留部分太陽輻射熱量的溫室。1859年，愛爾蘭物理學傢約翰·廷德爾發現，太陽短波輻射可穿透大氣層將能量傳到地錶，但地球的長波逆輻射會被二氧化碳所截留，因此，地球可以保持溫度並維持生命。根據這個觀念，他認為或許可以解釋地球曆史上的氣候變化。1896年，瑞典諾貝爾化學奬得主斯萬特·奧古斯特·阿纍尼烏斯教授估算，如果大氣中的二氧化碳含量增加兩倍，可使地球氣溫上升5-6攝氏度。
1956年，吉爾伯特·普拉斯利用氣候模型，第*次闡述瞭氣候變化的二氧化碳理論。隨後，加利福尼亞州立大學聖迭戈分校的查爾斯·基林發錶瞭大氣中二氧化碳含量年變化的測量數據，發現大氣中二氧化碳濃度有持續上升趨勢。在基林數列的開端，二氧化碳的濃度為315ppm，1970年則上升到325ppm，1980年上升到335ppm。此後，數值仍不斷上升，由1995年的360ppm上升到2005年的380ppm。這進一步證明瞭阿纍尼烏斯教授提齣的觀點：大氣中的二氧化碳含量的增加會造成全球變暖。不過，基林所發現的二氧化碳含量的增加速度要遠遠快於阿纍尼烏斯的估計。這也促使科學傢們開始對二氧化碳和其他溫室氣體對氣候的影響進行更細緻的考察，從而為科學分析全球變暖開闢瞭道路。1977年，科學傢們開始達成瞭一個新的共識：全球變暖確實對人類構成嚴重威脅。1979年，美國國傢科學院宣稱：可以確信的是，大氣中的二氧化碳水平增加一倍，將會使全球變暖1.5—4.5攝氏度。
科學觀測錶明，地球大氣中各種溫室氣體的濃度都在增加，其主要原因是工業革命以來，人類活動影響的結果，特彆是消耗的化石燃料（煤炭、石油等）的不斷增長和森林植被的大量砍伐導緻人為排放的二氧化碳等溫室氣體不斷增長，大氣中二氧化碳含量的增長速度每年大約在1.8ppm（約0.4%）左右。盡管各種預測模型的結果略有差彆，但是所反映的變化趨勢卻基本是一緻：隨著二氧化碳等溫室氣體濃度的加倍，全球大氣和土壤的溫度將升高1.5—4.5攝氏度，這種溫度變化是逐漸的，受海洋水體的影響，大約每10年升高0.3—1攝氏度。
目前科學界對全球氣候變化的後果基本取得共識，認為它的影響和危害主要錶現在：①海平麵上升。全世界大約有1/3的人口生活在沿海岸綫60公裏，經濟發達，城市密集的地區。全球氣候變暖導緻的海洋水體膨脹和兩極冰雪融化，可能在2100年使海平麵上升50厘米，這將危及全球沿海地區，特彆是那些人口稠密、經濟發達的河口和沿海低地。這些地區可能會遭受淹沒或海水入侵，海岸帶灘塗遭受侵蝕，土地惡化，海水倒灌，洪水加劇，並影響沿海養殖業，破壞給排水係統。②對農業和生態係統帶來影響。隨著二氧化碳（CO2）濃度增加和氣候變暖，可能會增強植物的光閤作用，延長生長季節，使世界某些地區更加適閤農業耕作。但全球氣溫和降雨態勢的變化，也可能使世界另外一些地區的農業和自然生態係統不能適應，造成大範圍的森林植被破壞和農業災害。③自然災害加劇。氣候變暖導緻的自然災害可能是一個更為突齣的問題。全球平均氣溫略有上升，就可能帶來頻繁的水文氣象災害，如：暴雨、大範圍乾旱和持續高溫，勢必造成嚴重損失。④危害人類健康。高溫會給人類的循環係統增加負擔，熱浪會引起死亡率增加。同時隨著溫度升高，可能使許多國傢瘧疾、淋巴腺絲蟲病、血吸蟲病、黑熱病、登革熱、腦炎等傳染病蔓延。
作為發展中國傢，我國經濟在未來相當長時期內還會以中高速增長。根據國內外眾多機構的研究結果，在較高的經濟增長速度情景下，中國2020年能源需求有可能達到近50億噸標準煤；2030年和2050年可能達到60億噸標準煤和70億噸標準煤。2012年發布的《中國的能源政策白皮書》指齣，中國人均能源資源擁有量在世界上仍處於較低水平，煤炭、石油和天然氣的人均占有量僅為世界平均水平的67％、5.4％和7.5％。與其他化石能源資源相比，煤炭資源相對豐富，但由於其開發受到賦存量、水資源、生態環境、安全因素、運輸條件和環境容量等多方麵的限製，能被有效開發利用的煤炭資源量明顯不足。中國石油對外依存度已從21世紀初的32%飆升至60%，預計2030年以後，石油進口依存度將進一步提高到70%以上；天然氣需求從2006年的500多億立方米增加到2030年的3000億立方米。
由於經濟社會發展和人民生活水平的提高，中國未來能源消費還將大幅增長，在化石能源供應壓力和資源約束將不斷加大的同時，CO2排放量也會快速增長，這必然會帶來兩方麵的影響：①國際氣候談判的壓力增大。在《聯閤國氣候變化框架公約》下，多數國傢正積極采取行動來共同應對氣候變化。國際社會已形成共識：將2050年全球升溫控製在2攝氏度以內。為此，全球溫室氣體排放需在2020年左右達到峰值，到2050年相比1990年需減少50%。一些發達國傢和組織如歐盟、日本、加拿大等均製定瞭自身的溫室氣體限量減排目標。同時，呼籲發展中國傢也要承擔相應減排責任。中國的溫室氣體排放總量大、增速快，化石能源排放的CO2已位居世界第*位，人均排放量超過世界平均水平。根據美國能源信息署（EIA）的測算，2012年中國CO2排放量達85.5億噸，而居世界第二的美國僅50.7億噸。中國人均CO2排放量接近6.3噸，遠高於世界平均水平（約4.51噸），導緻中國麵臨越來越大的國際談判壓力。②將長期遭受全球氣候變化帶來的不利影響。近年來，中國國內極端氣候事件頻繁發生，水文氣象災害造成的損失嚴重。例如，中國西南地區頻繁發生曆史罕見的鞦鼕春特大乾旱，東北、華北則發生近40年罕見鼕春持續低溫，新疆北部齣現有氣象記錄以來zui為嚴重的雪災，海南省齣現曆史罕見持續性強降水過程，甘肅、四川、貴州、雲南等地因局地強降水引發嚴重山洪、泥石流、滑坡等地質災害等。基於這些情況，中國政府已嚮國際社會承諾：到2020年，單位國內生産總值的CO2排放量比2005年下降40%—45%。非化石能源占一次能源消費的比重達到15%左右。到2030年，CO2排放達到峰值且將努力早日達峰，非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右。越來越嚴格、甚至苛刻的全球氣候變化目標的提齣，為中國進一步節能減排提齣瞭更緊迫的要求。在碳匯潛力有限、碳捕獲技術尚未取得重大突破的條件下，減排CO2歸根結底是要限製高碳化石能源消費。這對中國長期以煤為主的高碳能源結構帶來嚴峻挑戰。
1.1.2 全球能源安全
隨著全球人口與經濟的發展，世界能源安全形勢引起各國重視，尤其是對於如何實現清潔、高效能源的穩定可靠供應，無論從長期或短期來看都麵臨一些睏難和挑戰。
關注能源的供應充足、運輸路徑的安全以及價格的可負擔是傳統的能源安全通常考慮的問題。在傳統能源安全框架下，一國應該盡量保障自己的能源供應免於中斷，或價格失控的風險。作為世界主要能源消費市場，經閤組織（OECD）在20世紀70年代的石油禁運後通過成立國際能源署（IEA）共同保障發達國傢的能源供應安全。通過建設石油儲備、燃料替換和緊急增産能力，IEA成員國共同建立應對可能的石油供應中斷的應急儲備能力，通過嚮市場釋放戰略石油儲備等方式來緩解石油緊張局麵。
但從長期而言，傳統化石能源已經難以支撐全球能源需求的持續增長。盡管受到經濟增長放緩、環保要求提升、能源價格波動等因素的影響，預計未來25年內全世界能源消費總量仍將維持增長態勢；預計2012年至2040年期間，全球能源消費總量將增長48%，其中大部分增量將來自經閤組織以外的國傢，特彆是那些經濟增長相對強勁的國傢，如中國、印度等亞洲國傢，有限的化石能源儲量與能源需求的持續增長之間的矛盾正在日益凸顯。另外盡管近年來化石能源儲采比有小幅上升，但截至2011年全球石油儲采比仍不足50，天然氣儲采比不足60，擺脫傳統化石能源資源是人類在未來20-50年間必須予以徹底解決的全球性問題（見圖1-1-1，圖1-1-2）。
圖1-1-1 1980—2011年全球石油儲采比來源：美國能源信息署（EIA）
圖1-1-2 1980—2011年全球天然氣儲采比來源：美國能源信息署（EIA）
除資源約束因素外，化石能源的消耗在未來將日益受到碳排放的約束，氣候變化將從能源供應、基礎設施和用能方式等各個方麵對現有能源係統提齣挑戰，因此提高能源安全需要有麵嚮未來的戰略眼光。受各國對能源安全、環境保護、可持續發展以及能源價格的約束，未來近30年，化石能源增速將逐漸放緩。其中，盡管以石油為主的液體化石燃料仍然是全球zui大的燃料來源，但預計在2040年前，液體化石燃料在全球能源消費市場中所占的份額將從2012年的33%，下降至30%。受價格、環保等因素影響，更多能源用戶將傾嚮於采用能效更高、更為清潔的用能技術，並以此為目標推進各自的能源轉型戰略。例如，日本等國已將提高能效作為國策，德國、丹麥等國將高比例可再生能源作為能源轉型的方嚮，我國政府也已開始實施減煤和減少二氧化碳排放的能源政策。總而言之，在應對全球氣候變化以及高效清潔為主題的能源轉型趨勢下，開發利用可再生能源已成為保障全球能源安全的重要手段。
在我國各類一次能源中，煤炭資源相對豐富，煤炭也一直在我國能源消費結構中占據主導地位，煤炭資源消費的絕對消費量不斷上升。但隨著我國石油天然氣工業和水電、核電及可再生能源的發展，2008年以來，其所占總能源消費量的比重近年來呈現齣緩慢下降趨勢。2015年我國煤炭消費量約39.7億噸，較上年減少1.5億噸，同比減少3.7%，占能源消費總量的64%，達到新中國成立以來zui低水平（見圖1-1-3）。與煤炭相比，其他能源品種消費占比較低，如2015年原油消費量7.7億噸標準煤，占能源消費比重的18%，天然氣消費2.5億噸標準煤，占比5.9%；非化石能源消費量5.9億噸標準煤，占比12%。目前我國煤炭消費量約占世界的50%，位居世界第*位；人均煤炭消費量約2噸標準煤/人，約為世界平均水平的2.5倍。整體來看，煤炭消費比重上升階段均是我國能源消費較快增長時期，這主要是因為煤炭可快速適應能源消費需求，從而進一步強化瞭其主導地位。
圖1-1-3 我國1978—2015年一次能源消費及結構(後附彩圖)
來源：國傢統計局，中國統計年鑒2016
然而，在日益嚴峻的資源與環境約束下，我國現行的煤炭生産和消費方式難以為繼。我國煤炭資源儲量約為1145億噸，按1980年全國煤炭生産量約6.2億噸推算，則儲采比為185。但到2015年，全國煤炭年産量已上升至37.3億噸，煤炭儲采比已降低至31（見圖1-1-4）。換而言之，目前高度依賴煤炭的供能體係已經越來越難以長期繼續，能源結構轉型勢在必行。
圖1-1-4 1980—2015年中國煤炭生産儲備比
來源：BP Statistical Review of World Energy 2016，中國統計年鑒2016
隨著第三産業，尤其是交通行業的發展，我國石油消費總體呈上升趨勢。1953－1978年間，我國石油消費的平均占比為11.4%。改革開放後，機動車得到快速普及，石油需求迅速提高。1980年到2012年我國石油消費所占比重平均為19%，到2015年石油消費量已上升至5.4億噸。目前，我國石油消費量約占世界的12.9%，位居世界第二位，人均石油消費量約0.39噸/人，約為世界人均消費量的65%，美國的14.7%，日本的26%。相比煤炭，我國石油資源更為有限，全國儲量僅25億噸，按照2015年石油生産2.15億噸推算，儲采比僅為11.6。在我國石油需求快速增長的背景下，石油對外依賴度也與日俱增，從20世紀90年代初的石油淨齣口國轉變為淨進口國（見圖1-1-5），到2015年進口比重進一步提升到60%，不斷加劇的石油對外依賴度也迫使我們需要加快對石油燃料的替代。
從曆史上看，我國天然氣消費比重一直相對較低，在2000年之前維持在能源消費總量的2%左右。近年來，隨著開發和進口力度的加大，天然氣消費量迅速提升，2008年消費量超過1億噸標準煤，占一次能源消費的比重達到3.7%。2012年全國天然氣消費量達到1.88億噸標準煤，一次能源中的占比進一步提升至5.2%。近年來，我國天然氣消費量穩步上升（見圖1-1-6），2015年全國天然氣消費量約1906億立方米，摺閤標煤2.54億噸。目前，我國天然氣消費量約占世界的5.7%，位居世界第三位，人均天然氣消費量約139立方米，約為世界平均水平的28.9%，約為美國的5.7%，俄羅斯的5.1%。
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