一、風電行業(yè)一些基礎知識
風能是一種干凈的、儲量豐碩、可再生的能源。風能發(fā)電的主要形式有三種:一是獨立運行;二是風力發(fā)電與其他發(fā)電方式(如柴油機發(fā)電)相結合;三是風力并網發(fā)電。
小型獨立風力發(fā)電系同一般不并網發(fā)電,只能獨立使用,單臺裝機容量約為100瓦-5千瓦,通常不超過10千瓦。它的構成為:風力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。葉片用來接受風力并通過機頭轉為電能;尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能;轉體能使機頭靈活地滾動以實現(xiàn)尾翼調整方向的功能;機頭的轉子是永磁體,定子繞組切割磁力線產生電能。因風量不不亂,故小型風力發(fā)電機輸出的是13~25v變化的交流電,須經充電器整流,再對蓄電瓶充電,使風力發(fā)電機產生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變電源,把電瓶里的化學能轉變成交流220v市電,才能保證不亂使用。<
德國、丹麥、西班牙等國家的企業(yè)開發(fā)建立了評估風力資源的丈量及計算機模擬系統(tǒng),發(fā)展變槳距控制及失速控制的風力機設計理論,采用新型風力機葉片材料及葉片翼型,研制出變極、變滑差、變速恒頻及低速永磁等新型發(fā)電機,開發(fā)了由微機控制的單臺及多臺風力發(fā)電機組成的機群的自動控制技術,從而大大進步了風力發(fā)電的效率及可靠性。在此基礎上,風力發(fā)電機單機裝機容量可以達到600千瓦以上。不少國家建立了眾多的中型及大型風力發(fā)電場,并實現(xiàn)了與大電網的對接?! ?nbsp;現(xiàn)代風力發(fā)電機多為水平軸式。一部典型的現(xiàn)代水平軸式風力發(fā)電機包括葉片、輪轂(與葉片合稱葉輪)、機艙罩、齒輪箱、發(fā)電機、塔架、基座、控制系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓裝置等。其工作原理是:當風騷過葉片時,因為空氣動力的效應帶動葉輪滾動,葉輪透過主軸連結齒輪箱,經由齒輪箱(或增速機)加速后帶動發(fā)電機發(fā)電。目前也有廠商推出無齒輪箱式機組,可降低震驚、噪音,進步發(fā)電效率,但本錢相對較高。
風力發(fā)電機并不能將所有流經的風力能源轉換成電力,理論上最高轉換效率約為59%,實際上大多數(shù)的葉片轉換風能效率約介于30-50%之間,經由機電設備轉換成電能后的總輸出效率約為20-45%。一般市場優(yōu)勢力發(fā)電機的啟動風速約為2.5-4米/秒,于風速12-15米/秒時達到額定的輸出容量。當風速更高時,風力發(fā)電機的控制機構將電力輸出不亂在額定容量左右,為避免過高的風速損壞發(fā)電機,大多于風速達20-25米/秒范圍內停機。一般采用旋角節(jié)制或失速節(jié)制方式來調節(jié)葉片之氣念頭能及葉輪的輸出。依據(jù)目前的技術,3米/秒左右的風速(輕風的程度)便可以進行發(fā)電。但在進行風場評估時,通常要求離地10米高的年均勻風速達到5-5.5米/秒以上。
風機葉片從風的活動獲得的能量與風速的三次方成正比。風速之外,葉輪直徑決定了可擷取風能的多寡,約與葉輪直徑平方成正比。葉片的數(shù)目也會影響到風機的輸出。一般來說,2葉、3葉風機效率較高,力矩較低,合用于發(fā)電。此外。現(xiàn)代風機的葉片多采用機翼的翼型。
近年來,風電機組技術改進的主要方向是降低制造本錢、進步單機容量、進步風能轉換效率、自動控制等。主流風電機組的單機容量為600-2000千瓦,容量越大,發(fā)電效率越高,技術難度越大。目前,海內單機容量750-2000千瓦的機組最受歡迎。國外正在開發(fā)、應用的機組單機容量是3000-5000千瓦。2003年,德國enercon公司安裝了第一臺4500千瓦的風電機組樣機。
風電的優(yōu)劣之處-----------
風電的長處包括:(1)、利用天然界的可再生能源,干凈無污染,無須燃料;(2)、運行本錢低,風電機組的設計壽命約為20-25年,運行和維護的用度通常相稱于機組總本錢的3%-5%;(3)、建設周期短,若不計測風,快者一年左右可建成。它的主要不足有三:
(1)、選址時對天然環(huán)境(風速)要求較高,光測風階段就要歷時一年以上;風場占地面積通常在幾百畝到幾千畝,與火電比擬,單位土地面積的發(fā)電出力相差較大(盡管風機塔架附近的土地仍可進行其它利用);風力大的地區(qū)通凡人口稀少,離電力負荷中央較遠,對電網輸送要求較高;
(2)、出力不不亂(取決于不可控的風速),利用小時數(shù)低(通常為2000小時/年左右),通常以為風力發(fā)電量占電網總電量的比重不能過高(10-12%,也有人說是20%),否則會影響電網不亂。
2003年德國曾經過于風電出力驟減導致電價上漲20%。有些人以為,丹麥的經驗表明,風電能占到電網20%以上的發(fā)電量比重。實在不盡然。丹麥也有它的特殊情況。它的風電夏季發(fā)電量僅為冬季的一半,而夏季用電需求弱于冬季;夏季白天發(fā)電量較夜間大,白天用電需求正好也高于夜間;冬季夜間發(fā)電量最大,此時的用電需求正好也在高位。而在臺灣,夏天白天是全年用電高峰,此時風電出力反而最低,僅及冬季的10%左右。我國大陸多數(shù)地區(qū)也是冬春季節(jié)風速高,夏季風速小;沿海地區(qū)還常常受到臺風的侵擾(臺風風速過大,不利于發(fā)電)。
(3)、一次性投資較火電大,上網電價高于火電、水電。目前海內風電場的千瓦造價通常要8000----12000元,比西方還高,原因之一是入口設備價格較貴。2002年,采用當時提高前輩的風電機組在最佳前提下,歐洲每千瓦裝機的投資本錢為832歐元(現(xiàn)價折人民幣8428元),每度電的本錢為0.0388歐元合人民幣不到0.4元/度,我國火電本錢通常為0.15-0.25元/度左右)。跟著技術的提高,風電本錢將會下降。有研究稱,預期風電本錢會從0.04歐元/度,下降至2010年的0.03歐分/度(假設裝機本錢降至628歐元/千瓦);到2020年,再降低至0.0234歐元/度(裝機本錢為497歐元/千瓦)。屆時,風力發(fā)電的本錢已跟燃煤機組的本錢相近。
二、世界風電及風電設備發(fā)展概況
2006年全球新裝風電設備價值達230億美元,已經形成了一個很大的工業(yè),行業(yè)規(guī)模的增大和快速發(fā)展吸引了更多的企業(yè)投入風電設備制造行業(yè)。預計至2010年和2020年全球風電設備市場容量將分別達到320億美元和1200億美元。
世界風能資源儲量豐碩---------
斯坦福大學土木和環(huán)境系根據(jù)國家境象形象數(shù)據(jù)中央和預警實驗室1998-2002年的風速和溫度數(shù)據(jù),得出:按80米高度處6.9米/秒的風速計算,全球風能可利用資源量為72萬億千瓦時。預計到2020年世界電力需求上升到約26萬億千瓦時,到時即使只成功利用了三分之一的風能資源,即可知足世界電力需求。目前,風能利用已經取得很大進展,但仍舊有很多技術挫折需要克服,才能真正充分施展利用風能的潛力。
風電本錢持續(xù)下降------------
因為技術的提高和產品批量的增加,風電的本錢持續(xù)下降,每千瓦時風電本錢由20世紀80年代的20美分下降到21世紀初的5美分左右。跟著技術的提高和風機制造中規(guī)模效應的施展,風力發(fā)電本錢尚有很大的下降空間。預計到2010年,風力發(fā)電本錢還可以下降30%,風電本錢持續(xù)下降,已經接近常規(guī)能源本錢。根據(jù)風電發(fā)展的迅猛勢頭,機構預計2020年前,全球風電累計裝機將以20%的復合增長率增長。歐洲風能協(xié)會和綠色和平組織曾發(fā)表題為《風力12:關于2020年風電達到世界電力總量12%的藍圖》的講演,這份情景講演以為,世界風能資源足夠,風電上網沒有實質性障礙,到2020年風電裝機可達到12.6億千瓦,風電電量達3.1萬億千瓦時,占2020年總發(fā)電量的12%;這是一個驚人的數(shù)字,是目前風電總裝機的17倍,能否實現(xiàn)取決于世界各國政府的決議計劃。
2006年全球新裝風電設備價值達230億美元,已經形成了一個很大的工業(yè),行業(yè)規(guī)模的增大和快速發(fā)展吸引了更多的企業(yè)投入風電設備制造行業(yè)。預計至2010年和2020年全球風電設備市場容量將分別達到320億美元和1200億美元。
世界各國風電發(fā)展現(xiàn)狀--------
世界風電裝機容量的增長,20世紀80年代主要集中在美國。但從1986年起,美國過早地休止了對發(fā)展風電的優(yōu)惠政策,而90年代初,歐洲一些國家卻建立了較全面的支持可再生能源政策,所以,90年代以后,歐洲取得了更快的發(fā)展,至2006年底,約48000mw風機安裝在歐洲,占全球64.67%。另外在發(fā)展中國家,印度的風力發(fā)電也得到了迅速發(fā)展,2006年以6270mw的總裝機容量居全球第四。
盡管全世界風能發(fā)電去年增長幅度很大,但各地區(qū)發(fā)展并不平衡,與其他地區(qū)比擬,歐洲的風能發(fā)電發(fā)展最快,其中,德國的風能發(fā)電能力為1.03兆瓦,占全歐洲風能發(fā)電能力的一半左右。
美國:施展技術和裝備上風。據(jù)報道,美國將利用其技術和裝備上風,使風能發(fā)電施展更重要的作用。美國能源部新能源治理機構最近指出,盡管目前風能發(fā)電僅占全美電力出產比重的1.5%,但這一比重在2010年可達9.5%,2020年后可達15%。
近年來,美國風力發(fā)電技術已有重大改進,主要表現(xiàn)在:改進了風力發(fā)電設備的葉片設計,普遍使用風向傳感元件、采用自動控制系統(tǒng),減少了人力和降低了本錢。
據(jù)報道,美國政府正在鼎力推動風力發(fā)電設備制造業(yè),使其成為21世紀重要基礎能源裝備工業(yè)。據(jù)猜測,2010年以前,美國以及歐洲將泛起風力發(fā)電設備更新?lián)Q代熱潮,屆時將有大批陳舊的風力發(fā)電設備被淘汰,因此風力發(fā)電設備市場遠景十分樂觀。
歐洲:進入快速增長時期
在歐洲很多國家,人們均可看到高高矗立的風力發(fā)電設備。它們如同超級電線桿,悄悄地站在路旁、河邊、農田里或山崗上。近年來,歐洲國家不斷促進風能的發(fā)展,風能利用在一些國家已初具規(guī)模。德國事發(fā)展和利用風能較早的國家,自上世紀90年代以來,德國總共建立了6600座風力電站。德國政府計劃,今后每年都將以30%的速度增長,每年增長的風力發(fā)電量超過1000兆瓦。
丹麥靠近北海,是多風之國,也是最早發(fā)展風力發(fā)電站的國家。20多年來,丹麥在利用風能方面一直處于領先地位。20世紀90年代以來,特別是近10年,丹麥風力發(fā)電量的增長率均在30%以上。
歐洲近年來風力發(fā)電設備出產已進入快速增長時期。除德國外,荷蘭、丹麥、瑞典、法國、挪威、芬蘭、意大利和西班牙等國家也出臺了5年、10年風力發(fā)電普及計劃。
亞洲、拉美:落后北美洲和西歐
亞洲風力發(fā)電的發(fā)展目前顯著落后于北美洲和西歐。但國際能源專家以為,這并不意味著亞洲的風力發(fā)電設備市場就碌碌無為。日本政府一再重申發(fā)展再生能源的重要性,僅1999~2003年日本與西歐有關風能開發(fā)技術、開展合作的項目就達55個。此外,亞洲的印度、中國、巴基斯坦、泰國、印尼、韓國和菲律賓等國家,最近5年在風能開發(fā)應用方面的投資也有較大增長。印渡過去3年利用世界銀行4.55億美元的貸款,用于建造風力發(fā)電設備制造工廠和引進技術。
拉美也是世界上近幾年風能開發(fā)利用進展較快的地區(qū)。該地區(qū)的巴西、阿根廷、智利、委內瑞拉和巴拉圭,過去5年在風能開發(fā)方面的投資年均增長18.5%,高于亞洲地區(qū)。
全球風力發(fā)電-----------
2003年以前的5年里,風電本錢下降約20%,是可再生能源技術中本錢降低最快的技術之一。1997-2006年,全球風電裝機容量年均勻增長率約為25%。至2006年底,全球風電裝機容量約為7400萬千瓦,其中歐洲最多,占比略高于50%。2006年全球風電新增裝機1500萬千瓦。目前,風力發(fā)電量約占世界總電量的0.7%,預計到2020年風力發(fā)電量比重可升至12%。
丹麥btm咨詢公司2005年5月所做的市場猜測講演稱,全球2005年至2009年新安裝機組容量年均勻增長率為16.6%;亮點主要在于美國市場和亞洲主要市場的增長;2009年之后預計2010-2014年的年增長率為10.4%。
從全球范圍來看,風力發(fā)電發(fā)展較好、較快的國家有德國、西班牙、美國、丹麥、印度等,它們同時也是風電設備的制造大國。其中,德國裝機已超過1700萬千瓦。2005年底我國居全球第七。
世界風力發(fā)電設備工業(yè)狀況--------------
在風電場造價構成中,風電機組造價通常占60-70%以上,海內甚至有占85%以上的情況。德國的工業(yè)數(shù)據(jù)顯示,風電機組本身的本錢占陸優(yōu)勢電項目的65%,其余的本錢是電氣系統(tǒng)設備、地價、基礎設備、輸電線路建設等。有研究稱,2006年全球風電設備市場總值超過70億美元。
全球風電設備市場的集中度比較高,前四名廠商份額約為70-80%。
并網風電設備制造業(yè)的下游是風力發(fā)電,上游則是一些零部件,主要有葉片、齒輪箱、發(fā)電機、偏航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、塔筒等。風機葉片的材料為玻璃纖維增強樹酯、碳纖維,其余部件的主要原材料為鋼材。
印度是發(fā)展中國家發(fā)展風電的典范。2004年印度風力發(fā)電裝機容量達298.5萬千瓦,位居全球第五,而且建立了風電設備工業(yè),能出產70%的風機零部件及1000千瓦以上級別的風機整機,風機及部件出口歐美。因為我國海內市場龐大、機械制造業(yè)較印度發(fā)達,預計我國也將步印度后塵。
世界風力發(fā)電設備制造業(yè)加強國際合作
世界風電設備國際間合作------------
全球化經濟浪潮正在推動世界風力發(fā)電設備制造業(yè)加強國際間的合作,以加速新技術的商品化和開拓市場空間。例如,歐洲的荷蘭、丹麥、瑞典和挪威四國通力合作,正在發(fā)展適合民用住宅的太陽能一風能發(fā)電組合設備,以充分利用陽光以及風力發(fā)電。另一個明顯特點是,很多大型企業(yè)和跨國公司已經開始通過吞并、合作等手段力求壟斷世界風力發(fā)電設備市場。日益眾多的國家正在將風力發(fā)電設備制造業(yè)為重點攙扶的新興工業(yè),以促進本國經濟的振興。據(jù)分析,國際風力發(fā)電設備制造業(yè)及相關領域的市場遠景十分廣闊,風力發(fā)電設備制造業(yè)的迅猛發(fā)展,不僅能使企業(yè)取得良好的效益,還將為人們創(chuàng)造出眾多的就業(yè)機會。
風力發(fā)電是可再生能源中最具規(guī)?;_發(fā)前提和貿易化發(fā)展遠景的新型能源,具有十分顯著的環(huán)保效益和綜合效益。國際綠色和平組織和世界風能協(xié)會發(fā)布的一份講演。這份全球工業(yè)藍皮書指出,2020年風力發(fā)電將達到總裝機容量12.5億千瓦,將為世界提供12%的電力。與此同時,這種清潔能源將向地球大氣層減少將近110億噸的二氧化碳排放。
這份講演中列舉了全球風電市場未來發(fā)展中將扮演領軍角色的13個國家,中國名列其中。此外,美國、加拿大、澳大利亞、英國、法國、日本、意大利、法國、巴西、印度、菲律賓、土耳其、波蘭也榜上有名。風電在這些國家尚處于早期發(fā)展階段,但它們是實現(xiàn)12%目標的但愿所在。
2010年后,中國將成為世界上最大的風電市場和風能設備制造中央。中國正逢發(fā)風電的大好時機。按“十一五”規(guī)劃,到2010年,我國風電裝機容量將達到500萬千瓦,2015年達到1000萬千瓦,2020年達到3000萬千瓦。中國風電市場將越來越大,成為世界最大的風電市場指日可待。
世界風電設備技術發(fā)展趨勢-------------
大型化:現(xiàn)在世界上兆瓦級的風電機組已具備了貿易化價值,其單機容量可達2~3兆瓦。目前,單機容量最大的風電機組是德國repower公司出產的容量為5兆瓦(海上單機容量可達到5兆瓦)。
變速運行:與恒速運行的風力發(fā)電機組比擬,變速運行的風機具有發(fā)電量大、對風速變化的適應性好、出產本錢低、效率高等長處。德國enercon公司是出產變速風電機組最多的公司。
變槳距:定槳距在向變槳距方向發(fā)展,變槳距調節(jié)的長處是機組起念頭能好,輸出功率不亂,機組結構受力小,停機利便安全。但其缺點是增加了變槳裝置與故障幾率,控制程序比較復雜。
無齒輪箱(直驅式):因為采用無齒輪箱的直驅方式有效地進步了系統(tǒng)的效率以及運行的可靠性,無齒輪箱系統(tǒng)的市場份額迅速擴大。德國enercon公司在開發(fā)直驅發(fā)電機方面居于世界領先地位,已批量出產1.8兆瓦的直驅發(fā)電機組。
國外風電機組單機容量不斷增大,2~3mw以上的風電機組已經貿易化,5mw的風電機組已經投入運行,為了降低本錢,進步效率,減少維護,增加壽命,在風電機組的設計中泛起了很多立異的理念,采用了很多新工藝,新材料和新技術。目前傳統(tǒng)的失速型風電機組被變槳變速恒頻型風電機組所取代,直驅型風電機組和半直驅型風電機組具有很好的市場及發(fā)展遠景。另外,海優(yōu)勢電場已是國際優(yōu)勢電發(fā)展的一個新的領域,歐盟提出了到2020年達到1800萬的kw戰(zhàn)略目標,3.6mw的海優(yōu)勢電場已經研發(fā)成功。
世界各國風電機組的均勻裝機容量在不斷的增大。跟著裝機容量的增大,風電的單位本錢也在不斷下降。截至04年,我國風電機組的均勻容量為750kw,為主要風電國家中的最低水平,最高的丹麥均勻容量已高達2mw以上。未來我國風電機組均勻單機容量還有很大的晉升空間。
葉片材料由玻璃纖維增強樹脂發(fā)展為強度高、質量輕的碳纖維。
控制與監(jiān)控技術不斷完善。包括提高前輩控制規(guī)律的應用、快速無沖擊并網技術、遠程監(jiān)控技術、獨立槳葉控制技術、孤立風機或弱電網運行技術以及風電與光伏混合控制技術等。
直接驅動技術。齒輪傳動不僅降低了風電轉換效率和產生噪音,同時是造成機械故障的主要原因,而且為了減少機械磨損需要潤滑清洗等按期維護。采用無齒輪箱的直驅方式固然進步了電機的設計本錢,但卻有效地進步了系統(tǒng)的效率以及運行可靠性。
離岸風力發(fā)電。海優(yōu)勢速大且不亂,利用小時數(shù)可達到3000小時以上。同容量裝機,海上比陸上本錢增加60%,電量增加50%以上。風速較陸上大20%,獲得風能增加72%,且塔架不必太高;氣流較陸上不亂,機組疲憊載荷小,壽命較陸上長25%;闊別陸地,噪音及光影題目小,可自由進步轉速;取用地較陸上單純,不易發(fā)生爭端,還會引來魚群棲息;靜風期少,每年滿負荷小時數(shù)較陸上長,有利于增加發(fā)電量;未來機組可更大型化,易形成規(guī)模經濟,縮短回收期。
世界風電設備制造競爭格式----------
有資料統(tǒng)計,在風電設備制造工業(yè)逐漸成熟之后,國外風電制造企業(yè)經由20余年的發(fā)展,迫于市場競爭壓力以及降低本錢的要求,整合之勢已躍然呈現(xiàn)。在2001—2004年間,丹麥的micon公司先后與nordtank公司合并成neg-micon公司又收購了荷蘭nedwind公司。2003年底,丹麥的vestas并購了neg-micon成為全球最大的風電機組制造公司——新vestas。此外,德國西門子收購了丹麥的bonus公司;西班牙gamesa并購了made公司;美國的ge收購了enron的風電部等??梢?,受市場規(guī)律的調控,全球擁有20年以上歷史的出產廠家發(fā)展至今只剩3~5家。
丹麥和印度模式及啟迪------------
行業(yè)政策促進風電工業(yè)發(fā)展國外風電工業(yè)在政府政策支持下得到繁榮發(fā)展以丹麥為例,解析國外風電工業(yè)政策。就技術的提高前輩性和全球市場據(jù)有率來說,丹麥風電設備制造商是目前世界上最成功的,丹麥已安裝風機的99%都來自本國,06年全球市場據(jù)有率28.2%,居第一位。
目標明確的研發(fā)與嚴格的認證尺度相結合是發(fā)展大型風機制造業(yè)首要的驅動力,而政府擔保貸款和出口援助項目是第二驅動力。丹麥政府在風機技術開發(fā)的最初階段資助了重要的研發(fā)流動,目的是為了降低大型風力發(fā)電系統(tǒng)的本錢,使得風電可以與傳統(tǒng)電力競爭。倡導合用風機技術的質量認證和采用尺度化系統(tǒng);風機擔保項目為合用丹麥風機的項目提供了長期的融資和擔保貸款,明顯降低了風電場的風險。在購電法政策體系的基礎上,風電工業(yè)進一步壯大,從79年起就要求風電強制上網,要求電力公司支付部門的并網本錢;為丹麥的風機提供資金,補貼他們的安裝本錢;為風力發(fā)電提供補貼,要求電力公司提供一個固定的上網電價。在不亂的政策環(huán)境下,通過政府有效分配的研發(fā)資金、較早建立的質量尺度、對外助助項目和補貼等各種激勵因素相結合而建立起來,為風電提供了一個不亂而又具有吸引力的風電價格。政府通過開展風電資源評價的方式支持海內風電場的開發(fā),同時政府的貸款擔保也創(chuàng)建了一個不亂的投資環(huán)境。
我們再來看看印度風電工業(yè)的發(fā)展,印度suzlon經由多年發(fā)展,06年市場據(jù)有率7.7%,居世界第五位。
印度風電工業(yè)的繁榮與國家的激勵政策和財政支持緊密親密相關。印度政府劃定,在風電項目裝機第一年,答應風電設備按100%進行折舊,電量銷售的前五年免稅;用不同關稅鼓勵入口風機零部件,對風機制造所需的專用軸承、齒輪箱、零部件、傳感器和葉片出產所需部件及原材料免征關稅,對用于風機制造所需的液壓剎車部件、萬向聯(lián)軸器、剎車鉗、風機控制器和葉片減征關稅,對發(fā)電機制造所需的部件免征消費稅?;诋a業(yè)狀況,在某些州給予風電補助津貼,通過州際電力委員會以有利的價格購買后備電力等。
印度政府在政策上對風電的傾斜和支持,還通過一系列詳細、有效的措施加以保證。1995年7月,印度制定了為風電項目清除障礙的國家指導方針,強制要求所有地方電力部分以及所屬單位都必需確保已規(guī)劃風電項目接入電網;在批復項目前,禮聘獨立咨詢公司,對規(guī)劃裝機容量大于1000千瓦的風電開發(fā)項目進行投資本錢、風力資源及可發(fā)電量等科學評估。
除國家政策這一主要驅動力外,還包括一些其他因素:一是成立風能技術中央,主要目標是建立和加強實驗研究室,進步風電領域研發(fā)能力,進行風力資源評估、風電項目選址及提供風電信息,搞好培訓和監(jiān)測,建立風機檢測機構、認證機構及準備尺度。二是建立213個風力監(jiān)測站,同時安裝530個風能輿圖站,正確丈量20-30米間隔外的風速,用精密的微處理器控制處理記實下來的風速、風向等數(shù)據(jù)。三是在非常規(guī)能源部協(xié)助下,由相關機構制訂總體規(guī)劃,配以現(xiàn)有風能監(jiān)測手段,將風力發(fā)電所需各方面的信息進行細節(jié)化。
世界前十風機供給商------------
根據(jù)丹麥btm咨詢公司2007年3月26日發(fā)布的統(tǒng)計講演,金風已成為世界排名第10的風機供給商.
2006年全球前10位風電機組供給商依次為: vestas 28.2% 、gamesa 15.6%、 ge wind 15.5%、 enercon 15.4%、 suzlon 7.7%、 siemens 7.3%、 nordex 3.4% 、repower 3.2% acciona 2.8%、goldwind(金風科技) 2.8%。
全球風電設備短期供不應求:需求的不斷增長、現(xiàn)有產能的不足兩大因素導致近兩年國際市場優(yōu)勢機整體上供不應求。產能方面的制約主要在于大型齒輪箱和主軸這兩個零部件的出產能力不足。
2006年全球前10位風電機組供給商依次為: vestas 28.2% 、gamesa 15.6%、 ge wind 15.5%、 enercon 15.4%、 suzlon 7.7%、 siemens 7.3%、 nordex 3.4% 、repower 3.2% acciona 2.8%、goldwind(金風科技) 2.8%。
全球風電設備短期供不應求:需求的不斷增長、現(xiàn)有產能的不足兩大因素導致近兩年國際市場優(yōu)勢機整體上供不應求。產能方面的制約主要在于大型齒輪箱和主軸這兩個零部件的出產能力不足。
三、我國風電及風電設備業(yè)概況
在我國電源、發(fā)電量中,火電占比最大,06年分別達到77.82%、83.17%的水平,而水電、核電、風電占比都非常小,其中風電占裝機容量、發(fā)電量的比例分別僅為0.3%、0.1%。出于改善過于依靠煤炭資源以及考慮到環(huán)保壓力,我國電源結構調整將是未來電力投資的方向之一。由此,可再生能源、清潔能源等新能源發(fā)電方式迎來發(fā)展機會,未來裝機容量將快速增長,并在電力結構中占據(jù)日益重要的地位。
在各類新能源開發(fā)中,風力發(fā)電是技術相對成熟、并具有大規(guī)模開發(fā)和貿易開發(fā)前提的發(fā)電方式。跟著本錢下降,風電已經合用于大規(guī)模并網發(fā)電。相對于其他發(fā)電方式,風電具有裝機容量增長空間大,本錢下降快,安全、能源永不耗竭等上風。而且,我國風力資源較為豐碩,具備發(fā)展風電的基本前提。
2004年以來,我國風力發(fā)電發(fā)展十分迅速,三年的增長率分別達到34.7%、65.7%、90.9%,呈現(xiàn)加速增長的態(tài)勢。我國風能的發(fā)展碰到了非常好的機遇。2006年,我國新增裝機容量中金風占據(jù)近三分之一的市場份額,首次超越vestas、gamesa等國外同行業(yè)的龍頭企業(yè),躍居第一。同時,我們還可以看到,華銳、運達、東汽等海內企業(yè)占總市場份額的44.9%,改變了過去80%市場份額由國外企業(yè)占據(jù)的局面,海內風機制造企業(yè)競爭力逐漸晉升。
我國風力發(fā)電的潛力---------
根據(jù)中國景象形象科學研究院繪制的全國均勻風功率密度分布圖,中國陸地10m高度層的風能總儲量為32.26億kw,這個儲量稱作“理論可開發(fā)總量”,實際可開發(fā)的風能資源儲量為2.53億kw,近海風場的可開發(fā)風能資源是陸上的3倍,據(jù)此,我國可開發(fā)的風能資源約為10億kw。
中國風能資源主要分布在東南沿海及四周島嶼,新疆、內蒙古和甘肅走廊、東北、西北、華北和青藏高原等部門地區(qū),每年風速在3m /s以上的時間近4000小時左右,一些地區(qū)年均勻風速可達7m/s以上,具有很大的開發(fā)利用價值。我國面積泛博,地形地貌復雜,故而風能資源狀況及分布特點隨地形、地輿位置不同而有所不同,據(jù)此可將風能資源劃分為四個區(qū)域(包括海上建設的風電場)。
沿海及其島嶼地區(qū)風能豐碩帶沿海及其島嶼風能豐碩帶,年有效風功率密度在200w/m2以上,風功率密度線平行于海岸線,沿海島嶼風功率密度在500w/m2以上,如臺山、平潭、東山、南鹿、大陳、嵊泗、南澳、馬祖、馬公、東沙等,可利用小時數(shù)約在7000~8000小時。這一地區(qū)特別是東南沿海,由海岸向內陸是丘陵連綿,風能豐碩地區(qū)僅在距海岸50km之內。
東南沿海受臺灣海峽的影響,每當冷空氣南下到達海峽時,因為狹管效應使風速增大。冬春季的冷空氣、夏秋的臺風,都能影響到沿海及其島嶼,是我國風能最佳豐碩區(qū)。
我國有海岸線約1800km,島嶼6000多個,這是風能大有開發(fā)利用遠景的地區(qū)。
北部(東北、華北、西北)地區(qū)風能較豐碩帶風功率密度在200~300w/m2以上,有的可達500w/m2以上,如阿拉山口、達坂城、輝騰錫勒、錫林浩特的灰騰梁、承德圍場等,可利用的小時數(shù)在5000小時以上,有的可達7000小時以上。這一風能較豐碩帶的形成,主要是因為北部地區(qū)處于中高緯度的地輿位置。
因為歐亞大陸面積泛博,北部地區(qū)氣溫又低,是北半球冷高壓流動最頻繁的地區(qū),而我國地處歐亞大陸東岸,恰是冷高壓南下必經之路。北部地區(qū)是冷空氣入侵我國的前沿,在冷鋒(冷高壓前鋒)過境時,在冷鋒后面200km四周常??煞浩?~10級(10.8~24.4m/s)大風。對風能資源利用來說,就是可以有效利用的高質量大風。這一地區(qū)的風能密度,雖較東南沿海為小,但其分布范圍較廣,是我國連成一片的最大風能資源區(qū)。
內陸局部風能豐碩區(qū)在兩個風能豐碩帶之外,風功率密度一般在100w/m2以下,可利用小時數(shù)3000小時以下。但是在一些地區(qū)因為湖泊和特殊地形的影響,風能也較豐碩,如鄱陽湖四周較附近地區(qū)風能就大,湖南衡山、湖北的九宮山、河南的嵩山、山西的五臺山、安徽的黃山、云南太西岳等也較平地風能為大。
青藏高原海拔4000m以上,這里的風速比較大,但空氣密度小,如在海拔4000m的空氣密度大致為海平面的67%,也就是說,同樣是8m/s的風速,在海平面風功率密度為313.6w/m2,而在海拔4000m只有209.9w/m2。這里年均勻風速3~5m/s,風能仍屬一般地區(qū)。
海優(yōu)勢能豐碩區(qū)海優(yōu)勢電場的特點是風速高、發(fā)電量大,湍流強度小,可減少機組疲憊載荷,延長使用壽命,如陸上20年,海上可能25年;但是接入電力系統(tǒng)和機組基礎本錢高。我國海優(yōu)勢能資源豐碩,東部沿海水深2m到15m的海疆面積遼闊,按照與陸優(yōu)勢能資源同樣的方法估測,10m高度可利用的風能資源約是陸上的3倍,即7.5億kw,而且間隔電力負荷中央很近,跟著海優(yōu)勢電場技術的發(fā)展成熟,經濟上可行,將來必定會成為重要的電源。
中國陸地10米高度層實際可開發(fā)的風能儲量為2.53億千瓦,風能資源豐碩的地區(qū)主要集中在北部、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東南部的沿海地帶和島嶼上。風電項目通常要求年利用小時數(shù)高過2000小時,目前中國已經建成的風電場均勻利用小時約2300小時,主要位于“三北”地區(qū)(西北、東北和華北)及東南沿海。我國并網風電建設規(guī)模較大的省份為:新疆、內蒙古、廣東、遼寧、浙江、江蘇、寧夏、甘肅、福建等。累計裝機前三名為新疆、內蒙古、廣東。
中國陸地10米高度層實際可開發(fā)的風能儲量為2.53億千瓦,風能資源豐碩的地區(qū)主要集中在北部、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東南部的沿海地帶和島嶼上。風電項目通常要求年利用小時數(shù)高過2000小時,目前中國已經建成的風電場均勻利用小時約2300小時,主要位于“三北”地區(qū)(西北、東北和華北)及東南沿海。我國并網風電建設規(guī)模較大的省份為:新疆、內蒙古、廣東、遼寧、浙江、江蘇、寧夏、甘肅、福建等。累計裝機前三名為新疆、內蒙古、廣東。
中國風電真正開始有較大規(guī)模的發(fā)展是從1996年、1997年開始的。截至2006年底,中國有80家風電場,總裝機約230萬千瓦(指已吊裝,不要求并網發(fā)電),當年新增約120來萬千瓦,年度裝機增長超過77%(以2005年底并網機組105.59萬千瓦為基礎,居世界第七位)。另有統(tǒng)計稱,2006年當年投運風電裝機(運行發(fā)電)92萬千瓦。
另據(jù)中國風能協(xié)會統(tǒng)計,2005年底中國(除臺灣省外)累計風電機組有1864臺,裝機容量(指已吊裝,不要求并網發(fā)電)126.6萬千瓦,裝機增長率為65.6%,風電場62個,分布在15個省。與2004年累計裝機76.4萬kw比擬,2005年累計裝機增長率為65.6%。2005年風電上網電量約15.3億千瓦時,均勻利用小時數(shù)約為1500小時。
我國風電裝機占總裝機的比重不外0.39%左右。我國風電發(fā)展較早的新疆地區(qū),該比重也僅為2%左右。故,發(fā)展?jié)摿Ψ浅4?,長遠占比可晉升至5-10%;但是,縱到2015年,預計該比例也會低于4%。國家發(fā)改委規(guī)劃,“十一五”期間擬建成30個10萬千瓦級的風電項目,在內蒙、河北、江蘇、甘肅(當?shù)赜忻裰V:天上不飛鳥,地下不長草,風吹石頭跑,大姑娘一年不洗澡,足見風能之潛力,其中安西縣為世界三大風口之一)等地形成4個百萬千瓦級的風電場。按規(guī)劃,到2010年我國風電裝機容量可達800萬千瓦,但照目前各地區(qū)的建設勢頭,若政策面進一步向好(風電上網定價更為優(yōu)惠等),終極結果可能達到或超過1000萬千瓦,甚至超過1200萬千瓦,目前已有業(yè)界專家樂觀猜測至2000千瓦(取決于風電上網電價及國家的審批政策,若政策放開、電價優(yōu)惠,完全有可能)。除蒙、冀、蘇、甘之外,廣東、山東等風力資源較為豐碩的省份“十一五”規(guī)劃建設風電規(guī)模也可達到100萬千瓦左右。
風能資源的優(yōu)劣并不是從單純景象形象學的角度來衡量,重要的仍是看可利用開發(fā)的(好比發(fā)電)的程度,因此,在風電場建設的初期,“測風”環(huán)節(jié)就顯得至關重要。盡管沒有直接的證據(jù)說明哪些省份最適合從事風力發(fā)電,但是已有的風電場分布情況,反映了風能資源可開發(fā)利用的優(yōu)劣程度。
我國風電裝機占總裝機的比重不外0.39%左右。我國風電發(fā)展較早的新疆地區(qū),該比重也僅為2%左右。故,發(fā)展?jié)摿Ψ浅4?,長遠占比可晉升至5-10%;但是,縱到2015年,預計該比例也會低于4%。國家發(fā)改委規(guī)劃,“十一五”期間擬建成30個10萬千瓦級的風電項目,在內蒙、河北、江蘇、甘肅(當?shù)赜忻裰V:天上不飛鳥,地下不長草,風吹石頭跑,大姑娘一年不洗澡,足見風能之潛力,其中安西縣為世界三大風口之一)等地形成4個百萬千瓦級的風電場。按規(guī)劃,到2010年我國風電裝機容量可達800萬千瓦,但照目前各地區(qū)的建設勢頭,若政策面進一步向好(風電上網定價更為優(yōu)惠等),終極結果可能達到或超過1000萬千瓦,甚至超過1200萬千瓦,目前已有業(yè)界專家樂觀猜測至2000千瓦(取決于風電上網電價及國家的審批政策,若政策放開、電價優(yōu)惠,完全有可能)。除蒙、冀、蘇、甘之外,廣東、山東等風力資源較為豐碩的省份“十一五”規(guī)劃建設風電規(guī)模也可達到100萬千瓦左右。
風能資源的優(yōu)劣并不是從單純景象形象學的角度來衡量,重要的仍是看可利用開發(fā)的(好比發(fā)電)的程度,因此,在風電場建設的初期,“測風”環(huán)節(jié)就顯得至關重要。盡管沒有直接的證據(jù)說明哪些省份最適合從事風力發(fā)電,但是已有的風電場分布情況,反映了風能資源可開發(fā)利用的優(yōu)劣程度。
相關政策及規(guī)劃-------------
2003年以來,我國加快了風電發(fā)展步伐。主要政策包括:(1)、電價市場化改革方案明確風電不介入市場競爭,電量由電網企業(yè)按政府定價或招標價格優(yōu)先購買;(2)、財稅上攙扶考慮到現(xiàn)階段可再生能源開發(fā)利用的投資本錢比較高,為加快技術開發(fā)和市場形成,《可再生能源法》還分別就設立可再生能源發(fā)展專項資金,為可再生能源開發(fā)利用項目提供有財政貼息優(yōu)惠的貸款,對列入可再生能源工業(yè)發(fā)展指導目標的項目提供稅收優(yōu)惠等攙扶措施作了劃定。增值稅減半等稅收優(yōu)惠(免所得稅);(3)、《可再生能源法》劃定,國家建立可再生能源總量目標軌制,規(guī)劃出指標,分解到各??;實行可再生能源配額制,明確電網、電源企業(yè)的責任和義務?!犊稍偕茉捶ā返念C布和《京都議定書》的生效使中國風電發(fā)展進入了高速成長期。
2005年7月,發(fā)改委《關于風電建設治理有關要求的通知》中明確劃定:風電設備國產化率要達到70%以上,未知足國產化率要求的風電場建設不許建設,入口設備要按章納稅。2006年風電特許權招標原則劃定:每個投標人必需有一個風電設備制造商介入,而且風電設備制造商要向招標人提供保證供給符合75%國產化率風電機組的承諾函。投標人在中標后必需并且只能采用投標書中所確定的制造商出產的風機。
目前我國風電電價分為兩類,政府審批電價和招標電價。在現(xiàn)階段,采用招標電價可以促使運營商采用國產設備,有利于培育攙扶海內還處在低級階段的風電設備制造業(yè)。從長期角度以及國外經驗來看,偏低的中標風電電價又會壓低設備報價,使得風電設備制造企業(yè)的盈利空間不大。海內外專家建議將風電定價方式改為固定電價,經由前幾年引進技術并消化吸收,我國風電設備制造商具備一定的大型風力發(fā)電機制造能力,未來幾年風電定價有可能朝著最有利于我國風電工業(yè)發(fā)展的方向發(fā)展。
《可再生能源法》:風電工業(yè)發(fā)展的基本保障《可再生能源法》于2006年1月1日起施行??稍偕茉?,是指風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能、海洋能等非化石能源。法規(guī)要點包括以下幾個方面:.可再生能源可列為能源發(fā)展的優(yōu)先領域;國家鼓勵和支持可再生能源并網發(fā)電;.電網企業(yè)應當全額收購取得行政許可的可再生能源發(fā)電企業(yè)電量;對列入國家可再生能源工業(yè)發(fā)展指導目錄的項目予以貸款和稅收的優(yōu)惠政策;.對取得行政許可的可再生能源發(fā)電企業(yè),電網企業(yè)未全額收購其電量,造成企業(yè)損失的,應當承擔賠償責任。固然法規(guī)無法定量良多指標,但可以肯定的是,在上網電量消納方面,風電有著火電不可相比的上風,運營方面幾乎不用考慮人為造成的利用小時下降。
《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》:制訂風電工業(yè)發(fā)展的中長期目標通過大規(guī)模的風電開發(fā)和建設,促進風電技術提高和工業(yè)發(fā)展,實現(xiàn)風電設備制造自主化,盡快使風電具有市場競爭力。到2010年,全國風電總裝機容量達到500萬千瓦(后改為800萬千瓦)。重點在東部沿海和“三北”地區(qū),建設30個左右10萬千瓦等級的大型風電項目,建成1~2個10萬千瓦級海優(yōu)勢電試點項目。到2020年,全國風電總裝機容量達到3000萬千瓦。建成若干個總裝機容量200萬千瓦以上的風電大省。建成新疆達坂城、甘肅玉門、蘇滬沿海、內蒙古輝騰錫勒、河北張北和吉林白城等6個百萬千瓦級大型風電基地,并建成100萬千瓦海優(yōu)勢電。
特許權招標利于行業(yè)規(guī)范發(fā)展。
特許權招標利于行業(yè)規(guī)范發(fā)展。
從2005年起,特許權招標不再只注重招標價格,而是從投標上網電價、本地化方案、技術方案、投標人的投融資能力、項目財務方案多個方面綜合評分。另外,投標人還需捆綁一家風電設備制造商進行投標,風電設備制造商要向招標人提交保證供給符合70%國產化率風電機組的承諾函。綜合來看,目前的特許權招標更加有利于行業(yè)的規(guī)范發(fā)展。
其他詳細細則《國務院關于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》:對列入國家發(fā)展重點的重大技術裝備和產品,前提成熟時,由有關部分制定專項入口稅收政策,對海內出產企業(yè)為開發(fā)、制造這些裝備而入口的部門樞紐配套部件和原材料,免征入口關稅或實行先征后返,入口環(huán)節(jié)增值稅實行先征后返。同時,取消相應整機和成套設備的入口免稅政策。此外,為鼓勵企業(yè)增加研發(fā)投入,《意見》還提出將加大企業(yè)研發(fā)投入稅前扣除等激勵政策的力度。重點十六個領域中包括發(fā)展大型清潔高效發(fā)電設備的大功率風力發(fā)電等新型能源設備。
電監(jiān)會《電網企業(yè)全額收購可再生能源電量監(jiān)管辦法》內容包括:可再生能源發(fā)電機組與電網并網;電網企業(yè)為可再生能源發(fā)電及時提供上網服務;電力調度機構優(yōu)先調度可再生能源發(fā)電;可再生能源并網發(fā)電安全運行;電網企業(yè)全額收購可再生能源發(fā)電上網電量;可再生能源發(fā)電電費結算等。
發(fā)改委《促進風電工業(yè)發(fā)展實施意見》到“十一五”期末,完成約5000萬千瓦的風能資源具體丈量、評價和建設規(guī)劃;建立國家風電設備尺度、檢測認證體系和用于整機及樞紐零部件試驗測試的公共技術平臺;培育風電機組整機制造企業(yè)和樞紐零部件配套出產企業(yè),逐步形成自主立異能力,研發(fā)出產具有自主只是產權和品牌的風力發(fā)電設備。風電總裝機容量達到500萬千瓦。
制約因素-------------
制約因素-------------
1、是政策攙扶不到位。
從世界風電工業(yè)大國的發(fā)展經驗來看,政策法規(guī)對風電發(fā)展起到了至關重要的作用。1981年丹麥制定了第一個能源計劃,除了給予風電較高上網電價外,還給用戶購買風電機組30%的補貼。今天全世界有40%的風電機組來自丹麥,顯示出當時制定這個政策的戰(zhàn)略意義。同樣,借助于強有力的政策攙扶,德國和西班業(yè)也接踵成為全球風電工業(yè)的領跑者。我國風電工業(yè)起步雖早,但是缺乏鼎力發(fā)展風電的戰(zhàn)略意識,政府的攙扶措施一直缺乏力度。風電較火電、水電等銷售價格偏高、銷路狹窄,造成風電開發(fā)緩慢,遲遲未能工業(yè)化。
2、設備設計和制造水平落后。
中國從20世紀70年代開始研制大型并網風電機組,但直到1997年在國家"乘風計劃"的支持下,才真正從科研走向了市場。因為國家和企業(yè)投入的資金較少,缺乏基礎研究積累和人才,我國風力發(fā)電機組的研發(fā)能力嚴峻不足,總體來說還處于跟蹤和引進國外提高前輩技術的階段。目前,我國所把握的750千瓦及以下容量的風電機組制造技術,只相稱于國際上20世紀90年代中期的水平。而國際廠商提供的主要機型為單機850千瓦和1.5兆瓦機組,丹麥enercon公司可提供2兆瓦的機組。
此外,因為我國風電機組的測試和認證體系尚未建立。風電機組配套零部件的研發(fā)和工業(yè)化水平較低,增加了整機開發(fā)的難度。特別是對于變槳變速型風電機組,海內相關零部件研發(fā)、制造方面處于起步階段。如變槳距系統(tǒng)、低速永磁同步發(fā)電機、雙饋式發(fā)電機、交直交變流器及電控系統(tǒng),都需要進行科技攻關和研發(fā)。
3、風電本錢。風電本錢主要取決于風電機組的本錢,降低本錢、進步效率、增加壽命一直是風電機組發(fā)展所追求的目標。跟著風電技術不斷提高和風電工業(yè)規(guī)?;l(fā)展,風電本錢一直呈下降趨勢,從1981年到l995年風電本錢已由15.8歐分/度電下降到5.7歐分/度電,目前風電本錢約為4歐分/度電左右,在過去五年中,風電本錢下降約20%。假如在常規(guī)能源電價中,考慮了因污染環(huán)境而發(fā)生的外部本錢之后,那么風能是目前最具有與常規(guī)能源競爭的可再生能源