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摘要：风电在全球范围内呈现快速扩张的态势。日本对风电寄予厚望，正在推进布局，不过其中还存在着不少问题。本文将详细介绍风电的动向、问题和技术开发的主题等。

关键词：环境技术、风力发电、装机容量、并网、风电选址、陆上/海上风电

※刊登内容基于2016年3月的信息

目录

1. 不断扩张的风电布局

1.1 全球风电装机容量

1.2 日本风电装机容量

2. 风电的配套技术

3. 风电的问题

3.1 并网措施

3.2 噪声措施

3.3 强风措施

3.4 防雷击措施

3.5 其他措施

4. 并网措施

4.1 为什么需要采取措施

4.2 可采取何种措施

5. 围绕选址的问题和期望

5.1 陆上问题及措施

5.2 对海上风电的期待

1

不断扩张的风电布局

在日本乃至全世界各地，风电装机容量都在迅速扩大。所谓装机容量不是指实际发电的电量（单位为Wh），而是表示最大可发电量（单位为W）。

1.1 全球风电装机容量

19世纪末，风电在欧美投入实际使用后，以丹麦为中心，相关研发一直在稳步推进。1977年第一次石油危机后，丹麦开始了大规模的风电项目。自1990年代以来，风电作为一种强大的自然能源迅速受到人们的关注，并在全球范围内得到了积极的开发和推广（图1）。

千禧年后风电的扩张仍在继续，尤其是2010年代以来，在亚洲地区尤其是中国的快速增长更是带动了风电的扩张步伐。截至2014年年底，全球已装机风力发电设备达约3.7亿kW（累计）（图2和图3）。

图1 全球风电装机容量（累计）趋势

来源：全球风能委员会(GWEC)《全球风能报告2014》（2015年3月）（p.11）

http://www.gwec.net/publications/global-wind-report-2/global-wind-report-2014-annual-market-update/

图2 各地区风电装机容量（2006-2014）趋势

（来源同上）

图3 全球和前10个国家在2014年的装机容量（左）和累计装机容量（右）

（来源同上）

1.2 日本风电装机容量

截至2014年3月末，日本风电装机容量为294万kW，装机数量为2034台（图4）。

从发电功率来看，2003年以后占比超过70%的是1000kW级及以上，但是从2010年以后，却是2000kW级及以上占比居多（图5）。就选址而言，2014年青森县的装机容量最大，而北海道的装机数量最多（图6）。

除了环保意识的提高，人们还认为装机容量的扩大是由于日本政府和新能源·产业技术综合开发机构（NEDO）推出了促进装机的政策以及FIT（固定价格收购制度）等措施。

另一方面，就供电比例而言，风电仅占日本全部电力的0.5%（2014年）。从世界装机容量占比来看，日本以0.8%（截至2014年年底）的成绩位居世界第19位。

图4 日本风电装机容量趋势（截至2015年3月末）

来源：国立研究开发法人新能源·产业技术综合开发机构（NEDO）《日本风电设备和装机实绩》http://www.nedo.go.jp/library/fuuryoku/pdf/02_dounyuu_suii.pdf

图5 不同功率等级的装机数量趋势（截至2015年3月末）

（来源同上）

图6 各都道府县的发电装机容量（截至2015年3月末）

（来源同上）

2

风电配套技术

目前主流的大型风机（一般容量在1000kW以上被认为是大型）大多是螺旋桨式风力发电系统。配置示例（图7）和每个设备的功能和技术背景（表1）如下所示。

图7 螺旋桨式风力发电系统的配置示例

来源：国立研究开发法人新能源·产业技术综合开发机构（NEDO）《风电指南（2008年2月修订第9版）》（p.60）http://www.nedo.go.jp/content/100079735.pdf

来自风能的机械能的最大百分比（功率因数）约为60%（Betz理论）。但是实际上，由于增速机、发电机存在摩擦损失等，因此发电效率约为30%。

另一方面，一般来说，风车越大，效率越高。由于尺寸增加叶片会变长，塔架也变高，能够接收上空稳定的风，因此优势会增加。然而，风车的叶片要求轻量和高强度，因此设计难度大，还需要整体成型制造大叶片的设备和技术。而且叶片必须原样运输到施工现场，这需要难度非常高的长物体运输技术。

因此，通过使用实际数据的分析和基于模拟的研究等促进构件和设备的机械和电气的改善和材料的选择等。

（未完待续。。。）

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【专题：环境技术解说】风力发电（上）