风力发电场运行维护与检修
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第二节 中国风电近年来的快速发展

一、中国风电发展

风力发电(以下简称风电)是风能利用的重要形式,风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源,大力发展清洁能源是世界各国的战略选择。全球2011年新增风电装机容量达41000MW,增幅达6%。其中,中国新增装机容量是18000MW,风机装机量累计达65000MW,连续第二年居首。中国已经是世界上风电设备制造大国和风电装机容量最多的国家,成为名副其实的风电大国。风电发展在中国电力结构中已经具有一定的显示度,风电在增加能源供应、减排温室气体、带动经济增长和增加就业等方面都已经发挥越来越重要的作用,引起了国际社会的充分关注。

中国可再生能源学会风能专业委员会初步的统计数据显示,2012年中国风电新增装机容量达到14000MW左右,装机总容量累计达79000余MW,足以支撑行业平衡持续的发展。

中国的风电从20世纪80年代开始发展,尤其是在“十五”期间,风电发展非常迅速,总装机容量从2000年的350MW增长到2006年的2600MW,年增长率将近40%。风电装机容量2004年居世界第十位,2006年居世界第六位,2010年起上升为世界首位,发展迅速。总体来看,中国并网风电场的发展分为初期示范阶段、产业化建立阶段和规模化国产化阶段三个阶段。

下面仅将中国2001—2011年历年新增及累计风电装机容量用图1-1表示,2009—2010年中国累计装机容量超过1000MW的省份用表1-1表示。

图1-1 2001—2011年新增及累计装机容量图

表1-1 2009—2010年中国累计装机容量超过1000MW省(自治区)

近年,我国风电发展形势良好。2011年,风电并网装机容量47000MW,并网新增16000MW,增长速度比较快。在2010年全国能源工作会议上,对风电发展提出的要求是“积极发展”,而在2011年的会议上,对风电发展提出的要求是“积极有序”发展,突出了“有序”二字,即国家更强调有计划的发展。权威部门要求风电的发展必须依据国家的总体经济发展计划,不能太过迅速,要有一定的可控性。

在经历了连续数年的高速增长后,中国风电行业2012年开始面临一系列发展瓶颈;上游产能过剩、下游需求疲软、并网消纳困难、弃风限电严重、产业链资金压力加剧、出口遭遇贸易壁垒,全行业面临亏损风险,发展增速开始放缓。

但在如此困难的情况下,我国风电仍在平稳向前发展,并未停滞不前。

2012年,中国风电并网总量达到60830MW,发电量达到1004亿kWh,风电已超过核电成为继煤电和水电之后的第三大主力电源。党的十八大提出大力推进生态文明建设,积极开展可再生能源消费革命,建设美丽中国,风电在中国仍具有广阔的发展前景和市场空间。

目前,我国正试图开拓海上风电市场。因为我国电力负荷中心就在东南沿海,我国在这方面的发展成本(机器费用和人工费用)会比国外低,很有竞争力。此外,我国制造船舶、专业设备的能力都达到了一定的水平,所以海上发电前景很好。2011年年底我国已建成海上风电项目343.5MW,其中包括上海东海大桥海上风电场(100MW),江苏如东海上风电示范项目(150MW)。2010年首批1000MW海上风电特许权项目完成招标。其中,江苏滨海、射阳近海项目各300MW,江苏东台、大丰潮间带项目各200MW。目前,东部沿海各省市十二五期间海上风电装机5000MW的任务,正在开展前期工作。

随着国家一系列调整相关产业政策的相继出台,风电行业准入标准不断得以提升,这势必形成行业的优化和整合,产业集中度会大幅提升,中国风电市场潜力可观,前景依然良好。

“未来几年,随着行业政策的逐步完善及并网瓶颈的破解,我国风电产业将迎来结构调整的重要机遇。

2012年,中国政府出台了《风电发展“十二五”规划》,明确了未来风电发展目标,到2015年并网装机总容量达到1亿kW,到2020年装机容量达到2亿kW。

截至目前,国家能源局核准的“十二五”风电项目已经超过了5500kW。

在2013年年初召开的全国能源工作会议上,中国政府明确2013年新增风电装机容量要达到18000MW。另外,2012年科技部立项的风电科研项目也开始执行,总投资超过了2亿元。

中国风电技术水平快速提高,设备制造能力显著增强。“十一五”时期,中国风电设备研发设计和制造能力与世界先进水平的差距迅速缩小,1.5MW和2MW风电机组成为主流机型,3MW风电机组已研制成功并开始批量工程应用,5MW和6MW陆上和海上风电机组相继研制成功,风电设备关键零部件的技术水平迅速提高。目前,中国已建立起内资企业为主导、外资和合资企业共同参与的风电设备制造体系,在开发适应国内风能资源特点的产品、满足国内市场需求的同时,中国风电设备已始进入国际市场。

二、我国风电快速发展的政策因素

由于我国风能资源丰富以及建设运营费用相对低廉,风电被认为是我国最有可能最先实现商业化运营的清洁能源之一,从我国近年来的风电产业政策导向来看,一直以鼓励扶持为主。为加快风电行业化进程,国家发展和改革委员会(简称国家发改委)专门先后颁布了《促进风电产业发展实施意见》、《节能发电调度办法(试行)》以及《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》,加大电网对风电场发电量的全额收购要求,并对相关入网电价作出调整以保障风电企业正常利润,保障了风电产业的可持续发展。

同时,为促进风电成本的进一步降低,《关于风电建设管理有关要求的通知》中提出了在建风电场中风电设备国产化必须达到70%以上的要求;而《风电设备产业化专项资金管理暂行办法》以直接现金补贴风电设备企业的激励措施来增强国内风电设备技术。

此外,《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源发展“十一五”规划》、《可再生能源发展“十二五”规划》目标继续加大对风电产业发展的支持力度,提升了风电产业发展的战略地位,并为其制定了一系列的指导方针、产业规划布局和建设重点,针对风电产业长远发展制订了清晰的目标。

2011年10月19日,《中国风电发展路线图2050》出台,从2011年到2050年,风电带来的累计投资将达12万亿元,它描绘了未来风电发展三个阶段的战略目标。

第一阶段,2011—2020年,风电发展以陆上风电为主、近海(潮间带)风电示范为辅,每年风电新增装机容量达到1500万kW,累计装机容量达到2亿kW,风电占电力总装机容量的10%,风电电量满足5%的电力需求。

第二阶段,2021—2030年,在不考虑跨省输电成本的前提下,风电的成本低于煤电,风电的发展重点是陆海并重,每年新增装机容量在2000万kW左右,累计装机容量达4亿kW,在全国发电中的比例达到8.4%,在电能结构中的比例扩大到15%左右。

第三阶段,2031—2050年,实现东、中、西部陆上风电和海上风电的全面发展,每年年新增装机容量约3000万kW,占全国新增装机容量的一半左右,风电总装机容量达10亿kW,在电源结构中占26%,风电成为中国主力电源之一。

2011年的国家的产业政策对风电行业进行了调节,2012年延续这些政策,将主要表现在规模化、标准化、高科技化,在控制风电行业发展速度的同时提高发展质量。风电行业中的中小企业将面临较大的竞争压力。

同时国家对风电行业采取了积极和鼓励的财政政策,对风电行业高技术产品进口税率的降低,表明了政府在支持新能源行业的同时也在引导行业向规模化、高科技化的方向发展。

发电方面,2011年,我国风力发电量为800亿kWh,同比增长60%以上。从风力发电量走势来看,从2004年开始增长迅速,2004—2008年增速分别为36.6%、80%、107.41%和128.57%,2009年风电发电总量达269亿kWh,同比增长210.16%,增幅创新高。但是2011年由于风电并网难问题未得到较好的解决,风力发电量增速出现了回落,随着我国风电装机容量规模的快速增长,并入电网及远距离输电等问题越来越突出,而我国国内的智能电网建设尚处于起步阶段,因此较严重地影响行业发展,部分已实现电网接入的风电场,被限制发电的情况时有发生,部分风电场损失电量高达30%。2011年我国47GW的风电并网总容量仅占全国风电装机总容量65GW的72%(2011年我国风电并网率约为72%),而这一数字较2010年的69%仅高出了3个百分点。

风电可利用小时方面,2011年我国风力发电小时数有下降的趋势,2008—2010年我国6000kW及以上风电厂利用小时分别为2.046h、2.077h和2.097h,而到了2011年年末,这一数字已经降到1.861h,风电设备利用小时数小幅下滑表明风电设备利用率有所降低。

风电电价方面,2006年通过的《中华人民共和国可再生能源法》规定,电网企业按照中标价格收购风电、光电等可再生能源,超出常规火电上网标杆价格的部分,附加在销售电价中分摊。可再生能源电价附加的征收标准最初为0.002元/kWh,2009年11月起调高至0.004元/kWh。

自2006年以来,国家发改委价格司为了促进风电产业的发展,依据资源开发成本来确定电价的制度,核准了10多个省市、70多个风电项目的上网电价。2009年7月24日,在发改委发布《关于完善风力发电上网电价政策的通知》(发改价〔2009〕1906号)中,首次按照资源区设立风电标杆上网电价,将全国分为四类风能资源区,风电标杆电价水平分别为每千瓦时0.51元、0.54元、0.58元和0.61元。2009年8月1日以后,在四类资源区新建的陆上风电项目,统一执行所在风能资源区的风电标杆上网电价。海上风电上网电价今后根据建设进程另行制定。四类风能资源区具体情况见表1-2。将对全国风电领域资源的开发和利用发挥重要的引导作用。它将改变当前风电价格机制不统一的局面,进一步规范风电价格管理,有利于引导投资方向,改变过去以“跑马圈地”为主导思维的盲目投资现象,减少投资的不确定性。

表1-2 全国风力发电标杆上网电价表

而随着2009年8月实行分区域标杆上网电价政策,2009年和2011年全国平均上网电价同比小幅提高,极大改善项目经营情况。同时,该固定电价政策使风电运营商在发电成本逐渐降低、收入维护稳定情况下,保障了项目盈利空间。

2011年11月30日,国家发改委宣布,自2011年12月1日起,上调销售电价和上网电价,其中销售电价全国平均上涨0.03元/kWh,上网电价对煤电企业上涨0.026元/kWh,对居民实行阶梯电价制度。同时,本次调整还将可再生能源电价附加标准由现行0.004元/kWh提高至0.008元/kWh。我国风电行业进入了较为成熟的、规模化的发展周期。

三、我国风资源的区域分布情况

我国幅员辽阔,海岸线长,风能资源比较丰富。根据全国900多个气象站将陆地上离地10m高度资料进行估算,全国平均风功率密度为100W/m2,风能资源总储量约32.26亿kW,可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿kW,近海可开发和利用的风能储量有7.5亿kW,共计约10亿kW。如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000h计,每年可提供5000亿kWh电量,海上风电年上网电量按等效满负荷2500h计,每年可提供1.8万亿kWh电量,合计2.3万亿kWh电量。我国风能资源丰富,开发潜力巨大,必将成为未来能源结构中一个重要的组成部分。

就区域分布来看,我国风能主要分布在以下四个方面:

1.“三北(东北、华北、西北)地区风能丰富带

包括东北三省、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏和新疆等省(自治区)近200km宽的地带,风功率密度在200~300W/m2以上,有的可达500W/m2以上,可开发利用的风能储量约2亿kW,约占全国可利用储量的79%。该地区风电场地形平坦,交通方便,没有破坏性风速,是我国连成一片的最大风能资源区,有利于大规模的开发风电场。但是,建设风电场时应注意低温和沙尘暴的影响,有的地方联网条件差,应与电网统筹规划发展。

2.东南沿海地区风能丰富带

东南沿海受台湾海峡影响,每当冷空气南下到达海峡时,由于狭管效应使风速增大。冬春季的冷空气、夏秋的台风,都能影响到沿海及其岛屿,是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线约1800km,岛屿6000多个,这是风能可开发利用的地区。

沿海及其岛屿风能丰富带,年有效风功率密度在200W/m2以上,风功率密度平行于海岸线,沿海岛屿风功率密度在500W/m2以上,如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等,可利用小时数约在7000~8000h。这一地区特别是东南沿海,由海岸向内陆是丘陵连绵,风能丰富地区仅距海岸50km。

3.内陆局部风能丰富地区

在两个风能丰富带之外,风功率密度一般在100W/m2以下,可利用小时数3000h以下。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响,风能也较丰富,如鄱阳湖附近风能大于周围地区风能,湖南衡山、湖北的九宫山、河南的嵩山、山西的五台山、安徽的黄山、云南太华山等风能也大于平地风能。

4.海上风能丰富区

我国海上风能资源丰富,10m高度可利用的风能资源约7亿多kW。海上风速高,很少有静风期,可以有效利用风电机组发电容量。海水表面粗糙度低,风速随高度的变化小,可能降低塔架高度。海上风的湍流强度低,没有复杂地形对气流的影响,可减少风电机组的疲劳载荷,延长使用寿命。一般估计海上风速比平原沿岸高20%,发电量增加70%,在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年,且距离电力负荷中心很近。随着海上风电场技术的发展成熟,经济上可行,将来必然会成为重要的可持续能源。

四、中国海上风电

处于“寒冬期”的风电行业正迎来阵阵政策暖风。发展海上风电市场潜力巨大已成为世界各国共识。海上风电项目相较陆上风电具有先天优势,越来越多的国家开始重视海上风电市场的开发,众多风机制造企业对其寄予厚望。海上风电作为全球风电的最新的技术发展趋势,作为未来最有可能降低风电发电成本的新技术一直是全球备受关注的热点。

海上风电的发展对欧洲实现2020年20%可再生能源发展目标至关重要,同时欧洲作为风电技术的先驱者,在开拓海上风电技术方面也走在了世界的前列。英国提出了2016年8GW,2020年10GW的海上风电发展目标,德国的2GW的海上风电容量正在建设过程中,全部待建的海上风电项目约8.5GW。根据欧洲风能协会的预测,到2020年欧洲海上风电将达到40GW的容量,意味着未来几年海上风电投资有望达到1400亿美元。

根据风电发展“十二五”规划,到2020年年底,我国海上风电装机容量将达到30GW,中国海上风电酝酿着千亿元的巨大市场。

根据《中国风电发展报告2012》提供的数据,截至2011年年底,我国大功率海上风电机批量装机的仅华锐风电SL3000的风机,其功率为3MW;另有5MW和6MW样机。其他的风电设备企业的海上风机均处于正在研制或刚生产出样机的状态。华锐风电不仅完成了6MW海上风力发电机组的首台吊装,还成功申请到国家能源局中央预算内投资“10MW超级大型海上风电机组的研制及示范”项目,该项目将建造全球首台、功率等级最大的10MW级超大型海上风电机组。

根据国家《可再生能源发展“十二五”规划》,到2020年,水电装机容量计划达到4.2亿kW、风电2亿kW、太阳能5000万kW。照此计算,到“十二五”结束,我国煤电发电比例将降至60%左右。从长期来看,至2050年,煤电发电比例将降至40%。国内风电市场需求依然巨大。

对于中国风电企业来说,尽管困扰风电发展的并网消纳等问题仍存在,但机遇与挑战并存。风电企业应把握机遇,以前瞻的战略眼光挖掘行业新增长点,加快创新步伐,再创中国风电发展辉煌。