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第13章 新时代的引擎——风能(2)

“风沙大、路难走”,这些恶劣的自然环境曾经制约着张家口坝上经济的发展。但是这两年,这些昔日曾经让人头疼的大风刮来了滚滚财源。如今在张北县,昔日的荒坡秃岭已经换成了风电设备安装的火热场面,受冷落的风电开始走俏了。大风把滚滚的财源刮进了张北,也刮进了占全国风电设备一半产能的保定高新区。2006年保定天威集团只组装出了一台风力发电机,而2009年生产能力就猛增到了200台。张家口和保定的例子好像我国风电发展的一个缩影。10年前我国风电装机容量发展不足300万千瓦,未来3年内却将突破1000万千瓦。在新能源政策的撬动下,我国风力发电的年产值已经突破100亿元。

风电行业的超速增长与中国政府出台的一系列鼓励政策密不可分。除了在宏观发展规划中为风电发展设定了颇为激进的发展目标外,降低风电价格、支持风电设备的国产化、保障风电并网是最主要内容。

五、高空风电

现代风电机组正在日益向大容量、更高处发展,大容量机组不仅发电量高,而且发电成本较低。人们一说到风力发电,可能很多人会想到的就是在空旷的草原上、荒漠等地域的风力发电站。但事实上,凭借着安装在城市上空1600~40000英尺外高空发电机,就能满足人口稠密的城市用电需求。

2009年5月,美国斯坦福大学环境和气候科学家克莉丝汀娜·阿彻和肯·卡尔代拉在《能源》期刊上发表了一个报告,称高空急气流在任何时候所含的风能,超出地球上消耗所有电能的100倍。这就是高空风电的原理,同样规模的风电场,如果应用大容量机组,能够利用更高处的风能资源,还可以减少机组台数,相应的运输、安装、电缆连接等成本也会降低,高空风力发电正处于一个新生期。

这似乎听起来不可思议,但是美国能源部已经有过一个高空风力发电项目,当然规模不大。然而,由于20世纪80年代能源价格暴跌,里根政府时期的能源部官员将经费挪为他用,最终致使其无疾而终。

几百年来,我们一直在利用不可再生的化石燃料,由于石油供应日益紧张和对气候变化的担心让绿色技术获得了新生。不幸的是,可再生能源的分布一般漫无边际,这意味着往往需要开发大片区域才能获取需要的能量。而高空风速度很快,可以在全球范围内迅速蔓延的同时比地面风更易于预测,并且具有高度的密集性,在这种情况下,高空风看上去非常具有前景。

20世纪70年代,能源危机爆发,因而各类新的能源概念不断涌现,工程师和发明者们申请了多项利用高空风设计的专利。其中两个主要设计构架沿用至今:一是在空中建造发电站,运用高空发电,然后通过电缆输送到地面;二是通过模拟风筝,先将机械能输送到地面,再由发电机将其转换为电。不过这些都还只是在理论上讲行得通,要真正地实施起来还需要进一步的研究和探索。

为了捕获高空风能,研究者正在构想出一种风力涡轮风筝模型——这类风筝与一根电缆相连,而且有与大型客机并肩飞行的高度,而飞速旋转的叶片可能把风能转换成电能,最后通过电缆传输到达电网传输系统。为捕获高空风力急流中蕴藏的能量,风能制造商正在设计、制造各种风筝涡轮机,从而可以将风力动能转化为电能。

发电风筝能否“飞得更高”?

尽管高空气流蕴藏着巨大的能量,但长期来看,风筝涡轮机面临着风力不稳的挑战。即便高空位置达到理想状态,一年也会有5%的时间不刮风。其次,高空风筝发电的另一个障碍就是飞机的干扰,当然,如果发电风筝能像建核电站和炼油厂取得批准一样,取得上空飞行的限制许可,空中交通也将不是大问题。

斯坦福大学生态学家肯·卡尔代拉说:“高空风能最终会被证明是一种重要的能源,但它需要完善的基础设施,确保高空风能发电可持续运行。”

六、世界风力发电现状

风力发电自20世纪80年代开始受到欧美各国重视以来,至今全球风电发电量以每年25%~30%的惊人速度快速成长。表1和表2显示了欧洲和美国无论是风电总装机容量还是人均装机容量均居世界前列。

2007年全球新增装机9865兆瓦,累计装机93864兆瓦。2008年全世界新增风力发电装机容量约2726万千瓦,增长率约为29%,累计达到1.21亿千瓦,增长率为42%。2009年上半年中国风电市场持续井喷,新增装机规模达到4440兆瓦,风电累计装机容量达到16.6吉瓦,与此同时,风电大国美国与德国2009年上半年新增风电装机容量分别为4070兆瓦与800兆瓦,累计装机量达到29.44吉瓦与24.7吉瓦,中国由于受金融风暴冲击较小,预计中国在2009年将超过美国跃居新增装机容量首位。

我国2007年风电装机容量占电力总装机容量比例只有0.14%,远不及发达国家的水平,是同样处于发展中国家的印度的1/7.5,但中国风电装机容量快速增长,预计未来三年可以达到平均35%以上的增速,这个成长性是非常可观的。对中国来讲未来的风电发展空间非常大,主要是原因一是配额还没有达到标准;二是我国的风能储备非常丰富,占世界的第三位;三是我国的风电厂已经没有盈利的现实条件了;四是我国的风电设备市场目前来看,国产化率非常高,以后替代进口以及出口潜力都非常看好。世界主要国家风电装机容量的增加,其背后是大力发展风电机组的结果。过去几年,中国风机的增长速度远远快于其他几个主要风机装机国家。

欧洲最早开发利用风电

英国成为世界上拥有海上风力发电站最多的国家,超越曾位于榜首的丹麦。目前,英国正在制订进一步推动海上风力发电站计划,为家庭提供足够的电力。到2020年,英国海上风力发电能力几乎占全球市场的一半。

现在,英国来自岸上及海上风力发电站的电量达到30亿瓦,足够供应150万个家庭。其中,海上风力发电占20%,还有5座在建电站,2009年末总电量增加9.38亿瓦。估计这种趋势会继续下去,最终风能的使用成本将会不断降低,而且符合国际上减少二氧化碳排放以阻止气候变化的紧迫需求。英国及其周边海域,拥有欧洲最强的风力,为风力发电提供保证。

浙江省内最大的风力发电场投产

2009年3月,浙江省内最大的风力发电场——浙江温岭东海塘风力发电场一期工程建设完成并投入使用。该发电场每台风机功率为2兆瓦,是目前国内单机容量最大的发电机。20台风力发电机沿着海岸线一线排开,场面壮观。可供应4万多户家庭。每台风机都是巨人,风轮直径80米,风轮中心离地67米,叶片长度超过39米。

目前,中国风力发电总机容量已达9兆千瓦,而且在不断扩大。由于政策支持,风力发电有利可图。初定政府补贴价格等于再生能源价格减去火力发电价格,吸引国内外投资者争相进入中国风电市场。正像国外媒体介绍说,中国风力发电建设将是爆炸式成长。不久的将来,中国风力发电将稳坐世界头把交椅,为节能减排做出贡献。

七、政策对风电的扶持

1.国外扶持的主要方式

世界各国对风力发电采取引导的策略,即采取适当的经济激励政策,促进其商业化的进程。从世界各国来看,绿色能源的发展离不开政策的扶持,风电的发展也不例外。

世界各国鼓励风电发展的政策机制主要采取的是固定电价体系,即由政府制定再生能源优惠收购电价,由市场决定数量。

主要方式包括以下几种。

①设备补助:丹麦、德国及西班牙等在风力发电发展初期,皆采行设备补助的方式。

②固定收购价格:德国、丹麦及西班牙。

③固定补贴价格。

④税赋抵减:美国。

可再生能源配额制,由政府规定再生能源发电量,由市场决定价格。其主要方式包括竞比系统,如英国、爱尔兰及法国,和可交易绿色凭证系统,如英国、瑞典、比利时、意大利及日本。

两种推动制度之用意为形成保护市场,透过政府的力量让再生能源于电力市场上更具投资效益,而其最终目的为提升技术与降低成本,以确保再生能源未来能在自由市场中与传统能源竞争。

尽管各国扶持政策的方式和内容有所不同,但基本政策框架是相似的。即为风力发电提供法律基础和经济优惠政策,用法律手段要求电力公司必须收购风力发电发出的电量,同时又用投资、税收和价格等优惠政策鼓励企业发展风力发电。

2.风电发展目标及预测

欧州和美国都对可再生能源的利用提出了具体的目标;使得产业界树立长期发展的思想,从而实现逐步商业化的目的。

根据相关预测北美2020年风电装机份额最大,为31%,其次是欧洲和中国。中国在2020年风电装机会达到全球份额的14%。

2020年世界风电装机容量目标是2008年水平的10倍,预计增速十分惊人。这也显示了未来风电发展的巨大潜力。

商业化是维持风力发电持续发展的前提,而商业化发展的特征是既要有一定的发展规模,又要有一定的连续性,并且连续性更重要一些;在商业化之前,政府进行补贴是必要的,补贴的目的是维持风力发电发展的规模和连续性,从而使得风力发电的成本持续下降,最终实现商业化;补贴的来源,即风力发电的成本差价的承担范围越大越容易接受。如果仅仅让局部电网承担,大规模发展是不可能的。

3.我国风电政策及目标

我国对风电产业的政策扶持力度近年也在逐渐增加。根据具体的相关政策,特别整理出与风电产业发展相关的具体目标,税收减免、贷款优惠、专项资金的设立等保障性措施,同时政府为了保障风电产业的发展,制定市场份额制及上网电价等具体措施和办法。政府对风电产业的技术水平突破有明确的要求,对风电机组国产化率达到一定比例也有明确的规定,对1.5兆瓦级风电机组及零部件的优惠措施以及风电设备标准、监测认证体系等都有明确的规定。可以看出,随着风电产业的发展,一方面政策的扶持力度还会进一步加大,具体可操作的措施和办法也会不断完善,另一方面,行业标准及规范也会越来越加强。

我国在制定风电产业的发展目标时,有高、中、低三个不同层次的具体目标,同时从时间上也有长、中、短三个不同阶段的具体目标,这样就在立体层面上可以总体把握风电产业发展的进度和质量。

2010年风电发展的最低目标风电装机的增长率是32.4%、中期目标和长期目标分别为40%和55%,即使最低的32.4%的增长目标也远远高于世界平均增长速度。从2010年以后,我国风电装机增长速度开始逐步降低,但是到2015年之前的最低增长目标也高于世界平均增长速度。2020年前后,我国的风电装机增长速度最低目标基本上与世界平均增长速度保持一致。

根据《可再生能源中长期发展规划》,至2010年和2020年,大电网覆盖地区非水电可再生能源发电量占电网总发电量的比例分别达到1%和3%以上。参考中电联的统计数据,测算2010年中国风电并网装机容量需要2650万千瓦才能完成该规划的目标。考虑到统计口径的差别和一些非大电网覆盖地区的风电装机,认为吊装总装机容量需要3400万千瓦。

据全球风能协会统计,截至2008年末,我国风电新增装机容量为639万千瓦,累计装机容量超过1221万千瓦。通过比较各地政府风电发展规划和国家可再生能源发展规划,结合风电行业实际发展状况,预计2010年风电累计装机容量为3400万千瓦左右,2009~2010年风电累计装机容量年复合增长率为67%左右。

4.我国风电发展战略

根据我国的国情,要实现风电产业化,需要采取分步实施的方法。在《可再生能源法》的政策框架体系下,我们将2020年目标分为三个阶段实施。

第一阶段:2005~2010年,完善我国风电发展的政策框架体系,完善我国陆地风资源普查工作,开始着手海上风资源试点普查工作,建立和健全我国的风机检测和认证制度,进行有关风电并网可靠性的研究,筹建风机设计和风电场开发的国家队。国家用50万千瓦的风电场资源,采取风电场开发和风机整机制造供货联合招标的方式,支持2~3家国内独资或合资控股的、年产兆瓦级风机20万千瓦的制造厂,实现新建风电场的风机全部本地化供应。在风机检测和认证方面,在2009年前完成两轮自主知识产权风机的整机现场检测,2010年前颁发我国的风机认证标识。

第二阶段:2011~2015年,建立起专业化的国家队,能够进行独立自主的风机设计、风电场设计、风电场运行管理。另外,国家再用50万千瓦的风电场资源,采取风电场开发和风机制造供货联合招标的方式,再支持2家国内独资或合资控股的、年产兆瓦级风机20万千瓦的制造厂。与此同时,全面开展我国沿海地区的近海海上风资源普查工作,完善我国风电场开发、风机制造的工业基础。到2015年末,至少应有五家国内独资或合资控股的、年产兆瓦级风机20万千瓦的制造厂,实现国内新建风电场的风机零部件95%以上本地化生产。

第三阶段:2016~2020年,全面实现我国自主知识产权的风电场开发和运营,以及风机制造的工业产业化,并走出国门,进入世界风电市场。

总体来讲,我国风电发展战略,经过三个发展阶段,我国将完全形成自主的风电产业。

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