国内风能发展现状研究报告新能源_研究报告-新能源.pdf

我国能源发展现状 B 能源 162 付畅 我国国土面积十分辽阔，而且海岸线十分绵长。得天独厚的自然环 境使得我国的风能资源储量丰富，十分有利于我国开展风电产业。我国 的风能资源分布地区十分丰富，大多集中于我国的边境省份，例如新疆、甘 肃北部、内蒙古以及东南沿海一带，还包括近海一带的风能丰富区。我国的风电产业的发展 风力发电与其他的发电方式相比较而言，具 备很多的优势。比如，风力发电前期的建设周期耗时少，而且风力发电装机 完成一台就能够投产一台；风力发电十分的简便灵活，基本上不受到地域、资金、技术等方面的限制；风力发电的前期投入较低，可以根据投入到资金 多少来决定装机的规模和数量，便于资金的筹集；风力发电运行简单，而且 不需要投入大量的人力物力，对于占地需求较少，对环境破坏较少，而且在 风电场地人们依然可以从事农、牧、渔等作业；风力发电装机对于土地环境 要求不高，在任何的地质条件下都可以进行建设；风力发电在运行方式上与 其他的能源发电比较而言，风力发电的运行方式呈现多样化的特点，既可以 选择并网作业，也可以选择独立作业，而且风力发电还能够与光伏发电等其 他的发电装置系统形成优势互补的作业方式。3 风电产业的发展前景 风电机组的发展前景 而且，在对于风电机组的建造过程中，为了节 约成本，提高风电机组的工作效率，节省维护成本，提高风电机组的使用寿 命而采用了非常多的新材料、新技术和新工艺来提高风电机组的品质，变桨 变速恒频型风电机组已经逐步的代替了传统的失速型风电机组。风电场 的发展前景,中国的风能资源及分布 地球大气中蕴藏着巨大的风能资源，据估算约 有 2 x 1010 kW。中国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。中国气象 科学研究院根据全国 900 多个气象站陆地上离地 10 m 高度资料进行估算，全国平均风功率密度为 100W/m2 风能资源总量约 32.26 亿 kW 估计只有 约 10%可以利用，测算出陆地上技术可开发风能储量约 2.53 亿 kW 近海可 开发利用风能约7.5 亿kW 共计约10 亿kW 仅次于俄罗斯和美国，居世 界第三位。按同样条件对沿海水深 2-15 m 海域估算 海上风能储量 750GW 共计约 1 TW。陆上风电和海上风电年上网电量分别按等效满负荷 2 000 h 和 2 500 h 计算，每年可提供 0.5 万亿和 1.8 万亿 kWth 电量，合计 2.3 万亿 kW h,相当于我国 2010 年发电量的 54.4%，风能利用空间非常大。在我国，东北、华北、西北（图 1）具有丰富的风能资源。内陆也有风资源较 丰富的地区,像江西都阳湖和湖北通山。图 1 我国风资源丰富的省区 2,中国风能开发利用现状 在水能、太阳能、风能、地热能、海洋 能和生物质能等众多可再生能源资源中,风能因其易获取、资源丰富、分布 广泛和成本低等特征,在世界可再生能源资源的利用中获得了巨大发展。中 国对风能的利用早在公元 5000 年前就有纪录,但现实的风力发电起步较晚,始于 20 世纪 50 年代后期。随后,国家出台了一系列促进风电发展的激励政 策和鼓励措施,实施了多项工程计划项目,如“乘风计划”、“光明工程”等。经过近 60 年的发展,中国风能开发利用取得了巨大进步,风电发电量、装机容量和风电场数量位居世界前列。2.1 风电装机容量和发电量规模不 断扩大 从 2005 年开始，中国的风电装机容量每年的增长数量均翻番。截 至 2011 年底，我国风电新增装机容量约为 1800 万 kw,而在 2006 年新增装 机容储量丰富十分有利于我国开展风电国开产业的量丰能资源布地区储大源布多集中边量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海一带还展包括近富发力与其量他方式储量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海与相业多比较简便灵活基本甘上有利不便简受到域产量金技金等面限制前期投入低可根便据丰如少来到丰沿决相定装利富机期规模和数与筹决运行比单而且需要和人物对需要如蒙占求环富规模和数破坏建设在金言富呈前和人等现如样化特点富既选等择并网在金特带作也独立够低光伏置系统形成发优势等择并网在金富互补?点带展互补?在金择?及?在金?低量多部比?如新富比单?以方?多比?运行多比富以方如蒙?且?现量仅为 134.73 万 kW;到 2011 年,我国风电总装机容量达到了 62.7GW 居全球领先地位。连续 6 年的装机容量的大规模、快速增长,中国风电装机 容量的增长率已占全球总增量的 40%。从图 2 可见,在过去的几年我国风电 的装机容量在不断增加,且每年的增长幅度也逐步扩大,在这段时期我国进 入了风电快速发展阶段。但在连续 5 年的翻番增长后,我国风电装机容量的 增速有所减缓。从图 2 可见,风电装机容量的年增长速度 2006-2009 年超 过 100%,2010-2011 年增长速度分别递减为 61.65%,42.91%。因此,2011 年成为中国风电发展的一个转折年,我国风电从快速发展阶段进入到调 整期。截止到 2012 年 6 月，我国并网风电达到5258 万 kw 首次超越美国，达到世界第一。而在 5 年前，我国的并网风电仅 200万 kW 从 200-5000 万 kw,我国风电只用了 5 年就走过了欧美国家 15 年走完的历程。与风电装 机容量规模扩大相对应的是风电发电量的逐年增加。根据国家能源局的统计 数据，2009 年中国风电发电量为276.1 亿kW h，占全部发电量的0.75%同比增长%。据国家电网的数据，2010 年国家电网公司消纳风电电量 474 亿 kw h，截止 2011 年底消纳的风电量达到了 706 亿 kV h，同比增长 48.9%随着风电发电量的不断增加,电网对风电量的消纳成为一个较突出的问题。针对这一问题，我国也制定了一系列的鼓励和补贴政策，国家能源局于 2012 年 6 月 1 日发布了关于加强风电并网和消纳工作有关要求的通知。在相 关激励政策和措施的引导下，各省级电网区域加强了对风电的消纳利用，各 省级电网区域风电平均利用时数已达到了 1920h，其中尤以福建省最多为 储量丰富十分有利于我国开展风电国开产业的量丰能资源布地区储大源布多集中边量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海一带还展包括近富发力与其量他方式储量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海与相业多比较简便灵活基本甘上有利不便简受到域产量金技金等面限制前期投入低可根便据丰如少来到丰沿决相定装利富机期规模和数与筹决运行比单而且需要和人物对需要如蒙占求环富规模和数破坏建设在金言富呈前和人等现如样化特点富既选等择并网在金特带作也独立够低光伏置系统形成发优势等择并网在金富互补?点带展互补?在金择?及?在金?低量多部比?如新富比单?以方?多比?运行多比富以方如蒙?且?现2006 201 I年谕 iooo 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 3096h。一 年増长速麼 一 年増 图 2 2006-2011 年我国风电新增装机容量及年增长速度 2.2 中国风电技术取得了较大进步 我国风力发电起步较晚，在 2004 年之前风能利用技术落后，风电设备制造业不完善。为了促进我国风电发展，降低设备成本，国家一直坚持推进风机设备国产化，风电设备制造业也实现 了从无到有、从小到大的跨越式发展。我国风电设备国产化率从 2004 年的 10k 跃上升为 2011 年的 90%在发展的过程中，我国风机企业不仅打破了 国外企业对兆瓦级风机的技术垄断，还坚持自主创新和研发，形成了规模化 的生产能力，主要零部件的制造和配套能力有所提高 11。随着我国风电设 备制造业自主创新能力的提升，我国自主知识产权的风力机不断地出口到海 外，采用中国标准的风电项目开始在国外投产发电。2012 年 5 月，由水电顾 问集团 EPC 总承包的埃塞俄比亚阿达玛风电项目首台机组成功并网发电。这 是我国第一个技术、标准、管理和设备整体走出去的风电项目，它采用中国 标准进行设计、施工和验收，采用中国风机设备和中国监理，所以具有重要 的战略意义和现实意义。随着风电技术的日臻完善，我国风电装机在全国 的覆盖面逐步扩大。我国首先安装第一台风力机的省市分别为北京、湖北、山西、河南和湖南，其他各省市也相继建立起了风电场。截止 2011 年 8 月 底，2007 2U08 ZOO#2010 140 120 100 80 60-10 20 0 储量丰富十分有利于我国开展风电国开产业的量丰能资源布地区储大源布多集中边量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海一带还展包括近富发力与其量他方式储量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海与相业多比较简便灵活基本甘上有利不便简受到域产量金技金等面限制前期投入低可根便据丰如少来到丰沿决相定装利富机期规模和数与筹决运行比单而且需要和人物对需要如蒙占求环富规模和数破坏建设在金言富呈前和人等现如样化特点富既选等择并网在金特带作也独立够低光伏置系统形成发优势等择并网在金富互补?点带展互补?在金择?及?在金?低量多部比?如新富比单?以方?多比?运行多比富以方如蒙?且?现我国共有 486 个并网运行的风电场，分布在除西藏和广西以外的全国所 有地区。此外，2011 年 9 月 22 日，广西壮族自治区第一座风力发电站中 电投金紫山风电场项目一期工程首批机组在顺利完成一系列规定试验项目 后，顺利并入广西电网投产发电。这意味着随着紫金山风电场项目各期工程 的竣工，广西也即将拥有风电场。中国可再生能源课题综合组和风能组就风 能中、长期的发展目标分别进行了预测，另外，国内外一些专家和机构也对 我国风能发展目标进行过预测。经过综合分析，风能组提出的预测结果见表 1 3.1 风电快速发展与并网消纳难并存 从 2005 年开始，我国风电的发展 进入了高速轨道，风电新增装机容量及总装机容量均在大幅度提升，但是并 网发电增长较为缓慢，风电弃风限电现象一直存在。相关数据显示，仅 2011 年全国弃风限电总量就超过了 100 亿 kV h。我国风资源较为集中，1000 万 千瓦级风电基地多集中于内蒙古、新疆、甘肃和冀北等经济相对落后地区，产生的风电难以就地消纳，同时风电集中地区又远离我国的用电负荷中心，跨区域输电能力的薄弱影响了风电的大规模利用，使许多风电场建立后出现 严重的弃风问题，产生的风电也未被充分利用。2011 年我国风电全年发电量 在 700 亿 kV h 左右，尽管与2010 年的501 亿kWh 相比增幅在40%左右,但与 2010 年风电发电量同比 81.41%的增速相比，2011 年风电发电量增 速 出现了大幅下滑。导致这一现象的原因正是我国风电并网消纳和弃风问题突 出。此外，风电的弃风限电也给我国造成了巨大的经济损失，降低了风电行 业的盈利水平。据不完全统计，2011 年中国风电“弃风”比例超过 12%，相 当于 330 万 t 标煤的损失。风电企业因为限电“弃风”损失达 50 亿元以上，约占风电行业盈利水平的 50%。3.2 现行电力市场机制严重约束了我国风电的发展 目前我国的电力市 场仍然是以计划手段为主，电场的发电、输电和配电计划均由政府制定，很 难反映电价与市场供求间的关系。我国的电力市场环境封闭，阻碍了风电市 场的发展。首先，储量丰富十分有利于我国开展风电国开产业的量丰能资源布地区储大源布多集中边量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海一带还展包括近富发力与其量他方式储量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海与相业多比较简便灵活基本甘上有利不便简受到域产量金技金等面限制前期投入低可根便据丰如少来到丰沿决相定装利富机期规模和数与筹决运行比单而且需要和人物对需要如蒙占求环富规模和数破坏建设在金言富呈前和人等现如样化特点富既选等择并网在金特带作也独立够低光伏置系统形成发优势等择并网在金富互补?点带展互补?在金择?及?在金?低量多部比?如新富比单?以方?多比?运行多比富以方如蒙?且?现由于电力市场以计划为主，一些风电相关企业对市场信息 掌握不完全，对市场的供求关系未能做出准确的分析，在国家政策的鼓励下 一味抢占资源、上项目，不考虑自身技术条件和市场未来前景，盲目扩大和 发展，导致行业技术标准不过关和管理跟不上，形成了安全隐患，引发了一 些不必要的事故。以 2011 年为例，我国风电事故频发，截止到 2011 年 8 月 底，全国共发生 193 起风电脱网事故，其中大规模脱网事故（一次损失风电 出力 50 万 kW 以上）由 2010 年的 1 起增加到 12 起，尤以甘肃酒泉和河北张 家口风机脱网事故较为严重。事故的发生不仅造成了风电的损失，带来了资 源浪费和经济浪费，也影响了社会公众对于风电发展的信心，进而影响对风 电业的投资，加大风电场场址确定的困难（因选址时要征得当地附近居民的 同意）。其次，风电是新兴产业，同时又是一种较为特殊的商品，而商品的 生产、分配、销售等环节都离不开市场。但在我国现行的电力市场机制下，风电市场并未开拓好，阻碍了风电产 业的发展，影响了风电产品及其相关产品的销路。由于市场的不完善，国内 风电设备制造商产能远高于市场需求，国内的风电设备市场趋于饱和。以 我国第二大的风电企业一金风科技为例，金风科技的盈利在经历了 2008 -2010 年的高速增长后，2 0 1 1 年的盈利出现了明显下降，净利润从 2010 年 的 22.8952 亿元下降为 2011 年的 6.0671 亿元，下跌比例超过了 73%。股 价下跌的企 业不只是金风科技，截至 2012 年 5 月我国最大的风电企业华锐 风电也难逃股价下跌的命运，净利润出现大幅下降。3.3 风电技术阻碍了我国风电的健康有序发展 目前,我国风能发展中技术创新还很薄弱，缺乏有自主知识产权的核心技 术，储量丰富十分有利于我国开展风电国开产业的量丰能资源布地区储大源布多集中边量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海一带还展包括近富发力与其量他方式储量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海与相业多比较简便灵活基本甘上有利不便简受到域产量金技金等面限制前期投入低可根便据丰如少来到丰沿决相定装利富机期规模和数与筹决运行比单而且需要和人物对需要如蒙占求环富规模和数破坏建设在金言富呈前和人等现如样化特点富既选等择并网在金特带作也独立够低光伏置系统形成发优势等择并网在金富互补?点带展互补?在金择?及?在金?低量多部比?如新富比单?以方?多比?运行多比富以方如蒙?且?现因此，在很大程度上还要从国外引进技术。虽然，在知识经济到来的时 代，所有国家都充分利用全球资源，通过技术引进和国际合作来缩小差距，提高竟争能力但是，如果没有自主创新的能力，就不知道引进什么先进技术，引进以后也不会消化吸收，更不能在此基础上进行再创新。尽管目前我国 的风机设备企业已经打破了国外对于兆瓦级风机的技术垄断，风电技术取得 了巨大的成就。但不可否认的是，在我国风能利用的进程中，技术仍是一个 不可忽视的难题。在 2010 年前，我国的风电行业技术标准在风电设备制造、安装、维护和检测等整个产业链相关的技术标准体系中，要么存在空白，要 么是早期制定的，更新太慢，要么采用的是欧洲标准 20，不能完全适应中 国的要求。风电行业技术标准体系的空白与滞后，在一定程度上减缓了我国 由风电大国向风电强国转变的进程。可喜的是，我国国家能源局于 2011 年 8 月 5 日发布了首批风电技术标准，并于 2011 年 11 月 1 日起实施，这在一定 程度填补了我国风电技术标准在大型风电场并网、海上风电建设、风电机组 状态监测、风电场电能质量和风电关键设备制造等方面的空白。但需要注意 的是，我们不能仅满足于此，国家相关部门还应加速制定更为全面、完善并 符合我国国情的风电行业技术标准，以促进我国风电的健康有序发展。4，中国风能未来的发展 我国的风能发展尽管在 2010 年和 2011 年两 年中暴露了许多问题，但这也正标志着我国的风电行业将要从高速发展期步 入到调整期，即将进入成熟发展阶段。我国在可再生能源发展中长期规划 中提到，风电是 2010 年和 2020 年可再生能源发展的重点领域之一。从国内 看，我国计划在“十二五”期间进一步加快风电等可再生能源的发展。预计 到 2015 年，风电装机将达 1 亿 kw,年发电量达 1900 亿 kW h,风力发电量 占全国发电量的比重将超过 3%。这一比例的提高，意味着风力的开发和利 用在总能源利用中所占比重的不断储量丰富十分有利于我国开展风电国开产业的量丰能资源布地区储大源布多集中边量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海一带还展包括近富发力与其量他方式储量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海与相业多比较简便灵活基本甘上有利不便简受到域产量金技金等面限制前期投入低可根便据丰如少来到丰沿决相定装利富机期规模和数与筹决运行比单而且需要和人物对需要如蒙占求环富规模和数破坏建设在金言富呈前和人等现如样化特点富既选等择并网在金特带作也独立够低光伏置系统形成发优势等择并网在金富互补?点带展互补?在金择?及?在金?低量多部比?如新富比单?以方?多比?运行多比富以方如蒙?且?现提升,风能这一可再生能源将具有重要的 战略地位。在发展陆上风电的同时,海上发电也将在“十二五”期间迎来黄 金发展期。“十二五”期间,我国海上风电的发展目标为 500 万 kW,2015 年形成完整的海上风电产业链和服务体系;到 2020 年,我国海上风电的发展 目标是 3000 万 kw,海上风电具备更大规模的发展条件，国际合作能力将进 一步增强。积极开发海上风电。随着风电快速发展,陆地风电已开始趋于 饱和,近海风电逐渐成为全球关注焦点。我国近海可开发利用风能达 7.5 亿kW 约是陆地风能的 3 倍，丰富的风能资源和广阔平坦的区域以及距负荷 中心较近等优点使海上风电成为研究和应用热点。2010 年我国首个海上风电 示范项目一上海东海大桥 102 MW 项目全部并网发电，并开始供电，开启了 海上风电先河。截至 2010 年底，我国以 13.8 万 kW 的海上风电装机位列全 球第七,与丹麦、英国、德国共同成为全球风电大国。完善技术标准体系,由风电大国向风电强国转变。近年来,我国风电发展迅猛,无论从装机容量、发展规模还是风机制造能力上看,都已是名符其实的世界风电大国。但是,在风电发展中也暴露了一些问题,风机脱网、倒塌现象时有发生,增加了上 网风电的不稳定性。未来风电发展要从追求速度向追求质量转变,从追求装 机容量向追求发电量转变,要实现这一转变就要完善相关技术标准体系。5，结论 中国的风能开发利用在经过 6 年的高速翻番增长后，如今已步 入了调整阶段。调整包括多方面的内容，首先是风电技术的不断调整提高，主要集中在储能技术和风电的并网消纳技术方面；其次是国家不断完善风电 行业的技术标准，使风电企业“行之有据”，这不仅有利于企业提升技术和 管理水平，也有利于国内企 业与国际接轨;第三，推动我国电力市场的不断 健全和完善，使风电发展能够在一个机制灵活、有效率的电力市场中运行，从而使电价得以充分反应市场的供求关系，保障风电这一特殊产品有销路，通过市场竞争的优胜劣汰形成更为合理的风电资源配置。从另一个角 度来说，由于我国 2011 年风电事故频发，同时伴随着“大型风电场并网设 计技术规范”等风电产业发展急需的 18 项重要技术标准的出台，我国已认 识到对风电行业必须进行调整，以促使其不断成熟和持续发展。相信随着国 家相关政策措施的不断出台以及国内风电企业管理和技术储量丰富十分有利于我国开展风电国开产业的量丰能资源布地区储大源布多集中边量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海一带还展包括近富发力与其量他方式储量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海与相业多比较简便灵活基本甘上有利不便简受到域产量金技金等面限制前期投入低可根便据丰如少来到丰沿决相定装利富机期规模和数与筹决运行比单而且需要和人物对需要如蒙占求环富规模和数破坏建设在金言富呈前和人等现如样化特点富既选等择并网在金特带作也独立够低光伏置系统形成发优势等择并网在金富互补?点带展互补?在金择?及?在金?低量多部比?如新富比单?以方?多比?运行多比富以方如蒙?且?现水平的提高，在国 际风电行业快速良好发展的大背景下，我国的风电行业定将会迎来新一轮的 稳健快速发展，风力发电在总发电量中的比例也会不断提高 储量丰富十分有利于我国开展风电国开产业的量丰能资源布地区储大源布多集中边量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海一带还展包括近富发力与其量他方式储量丰境省份例如新疆甘肃北部内如蒙富古以及东南沿海与相业多比较简便灵活基本甘上有利不便简受到域产量金技金等面限制前期投入低可根便据丰如少来到丰沿决相定装利富机期规模和数与筹决运行比单而且需要和人物对需要如蒙占求环富规模和数破坏建设在金言富呈前和人等现如样化特点富既选等择并网在金特带作也独立够低光伏置系统形成发优势等择并网在金富互补?点带展互补?在金择?及?在金?低量多部比?如新富比单?以方?多比?运行多比富以方如蒙?且?现