风电产业现状与发展前景
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随着全球化石能源枯竭、供应紧张、气候变化形势严峻,世界各国都认识到了发展可再生能源的重要性,并对风电发展高度重视,世界风电产业得到迅速发展。自1996年以后,全球风电装机年均增长率保持在25%以上,风能成为世界上增长最快的清洁能源。
一、我国风能资源 根据国家气象局的资料显示,我国风能资源十分丰富。我国离地10米高的风能资源总储量约32.26亿千瓦,其中可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿千瓦,50米高度的风能资源比10米高度多一倍,为5亿多千瓦;近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦。
我国风能资源丰富的地区主要分布在东北、华北、西北地区,包括东北三省、河北、内蒙古、甘肃、宁夏和新疆等省(市、自治区)近200公里宽的地带;东南沿海及其附近岛屿,包括山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省(市、自治区)沿海近10公里宽的地带;内陆个别地区由于湖泊和特殊地形的影响形成的一些风能丰富点和东部近海地区,我国风能资源丰富风电发展前景良好。
二、风电优缺点 1、风电优点。风力发电不耗煤、不耗水、无“三废”排放,是节能减排的重要途径。风力发电还可以有效地削减风速。
与火电相比,风力发电1亿kw.h可节省10万吨标准煤,同时减少二氧化碳等废气排放20万吨。取之不尽、用之不竭的风能资源替代燃煤发电具有显著的节能效益,而且还具有无公害、无污染、资源可再生等优势,每年可减少大量的烟尘、二氧化硫等有害气体的排放。
风电基建周期短,投资少,装机规模灵活,技术相对成熟。
2、风电缺点。噪声,视觉污染,占用大片土地,不稳定,不可控,成本较高。
三、我国风电产业发展现状分析及前景预测 长期以来,我国电力供应主要依赖火电。“十五”期间,我国提出了调整能源结构战略,积极推进核电、风电等清洁能源供应,改变过渡依赖煤炭能源的局面。近年来,我国政府对新能源开发的扶持、鼓励措施不断强化,风能作为最具商业潜力的新能源之一,备受各地政府和电力巨头的追捧。
自2005年我国通过《可再生能源法》后,我国风电产业迎来了加速发展期。《可再生能源发展“十一五”规划》提出:在“十一五”时期,全国新增风电装机容量约900万千瓦,到2010年,风电总装机容量达到1000万千瓦。同时,形成国内风电装备制造能力,整机生产能力达到年产500万千瓦,零部件配套生产能力达到年产800万千瓦,为2010年以后风电快速发展奠定装备基础。
2008年,我国新增风电装机容量达到624.6万千瓦,位列全球第二;风电总装机容量达到1215.3万千瓦,成为全球第四大风电市场。预计,2009年我国风电新增装机容量还会翻番,届时在全球新增风电装机总量中的比重,将增至33%以上。按照目前的发展速度,中国将一路赶超西班牙和德国,2010年风电装机容量有望达到3000万千瓦,跃居世界第二位。
目前,我国正在紧锣密鼓地制订新能源振兴规划。预计到2020年,可再生能源总投资将达到3万亿元,其中用于风电的投资约为9000亿元。根据目前的发展速度,到2020年,我国风电装机容量将达到1亿千瓦。届时,风电将成为火电、水电以外的中国第三大电力来源,而中国也将成为全球风能开发第一大国。
设备制造行业现状 根据最新风能资源评价,全国陆地可利用风能资源3亿千瓦,加上近岸海域可利用风能资源,共计约10亿千瓦,发展潜力巨大。
为了合理有序的开发现有风能资源,首先需要进行的就是加强产业服务体系建设,扶持建立风能资源评价,风电场设计选址,产品标准,技术规范,设备检测与认证的专门机构。培育一批风电技术服务机构,建成较健全的风电产业服务体系。
风电产业的发展和进步不应盲目追求风电机组的装机容量,而应从我国各地区风场风资源的优劣、当地电力需求及电网输配电能力状况、风机性能及发展通盘规划,有序调控、全面协调、均衡平稳地发展。
首先,把风电科研纳入国家科技发展规划,安排专项资金予以扶持。支持国内科研机构提高创新能力,引进国外先进技术设备,加快消化吸收,尽快形成自主创新能力。
其次,建立一个统一的行业标准。由于目前没有对风电机组和风电场的入网标准和检测标准严格监管,绝大部分风电机组的功率曲线、电能质量、有功和无功调节性能、低电压穿越能力没有经过检测和认证,而且多不具备上述性能和能力,并网运行的风电机组对电网的安全稳定运行造成了很大的影响。
第三,加强科研投入和人才培养。目前我国缺少专门风电研究机构,风电场建设和装备制造中的关键技术、公用技术研究和检测认证体系建设等严重不足。
风电设备制造是一项集空气动力、机械制造、发电机、电力电子、自动控制和高可靠性设计为一体的综合性高新技术产业。由于种种原因,我国还没有建立起专业的风电技术研究开发机构,缺乏从设计、制造、安装、调试及运营管理的人才培养体系,难以适应当前风电快速发展的需要。因此,需要在国家级科研机构和大学设立风电技术应用基础研究项目,开展相关的风能资源、流体动力学、机械制造、电力电子、电力并网等方面的理论和实验研究。将基础研究与人才培养相结合,根据风电发展需要培养一批研究生等高级人才。
第四,改变整机进口免税、部件进口征税的办法。限制整机进口,对于国内尚不能生产的零部件或散件应给予进口免税,以此鼓励逐步国产化,促使外国公司将整机制造技术向国内转移,达到更好消化、吸收、创新的目的。通过与国外合作,快速消化创新,以便将来形成自主知识产权。
产业发展过程存在的问题 1、产能过剩、竞争激烈
风电产业的快速发展,带动了风机产业的发展。根据中国风能协会数据显示,在短短的几年内,中国风电整机制造企业从2004年的6家急剧扩张到了现在的70多家。此外,风电设备部件制造企业总数也已超过百家,仅叶片厂就有50多家。从企业产能计算,已经超过市场容量。
到2010年,目前的70多家企业按现有规模全部建成,产能完全释放后,风电设备产能将达到年产3500万至4000万千瓦。而今后十年,我国的风电场建设速度可能维持在年装机1500万至2000万千瓦之间。因此,风电机组制造企业面临不可避免的激烈竞争,风电设备市场也必将迎来残酷的买方市场。
2、核心技术缺失
近年来,我国风电装备的技术能力有了较大提高,风机零部件方面,相比十年前我们什么都依赖进口,现在基本上什么都有能力国产了,一些主要零部件,由于性价比高,接到国外的订单也不少。然而,大部分零部件实现了国产化并不等于风机就能实现国产化,在风机整机的研发和设计上,我们依然没有掌握核心技术。我国规定风电场使用设备的国产化率要达到70%,但形势并不乐观,因为在这70%的设备中,绝大部分的技术引进于国外,知识产权仍在国外,而不是我国自己的技术。
因为核心技术缺失,关键零部件大多掌握在外方手中,所以产业扩张受制于人。轴承、电控系统等供应依然是行业发展的瓶颈,国内企业还无法大规模自主生产。因为供货时间、周期无法保障而影响生产进度,从而影响企业规模的扩张。
作为一个风能大国,要把风能产业做大做强,一定要建立一个以企业为主体,产、学、研相结合的技术创新体系。只有掌握引进技术、拥有自己的新技术才能避免受制于人,实现可持续发展。
另外,技术相对落后也导致了新能源不具备价格优势,成为新能源无法市场化、产业化的瓶颈。
欧洲市场正在进行新一轮对风机技术的革新,对调压、调频、无功输出都有具体的要求,最终要求风电设备达到和其他火电一样的调节能力,这是最终的目标。
3、风电设备产品的质量还不稳定
由于风电设备制造业竞争激烈,有的企业为了尽早占领市场,把精力过多地放在产能发展上,没有严格按照产品研发的程序,从科研样机到产品样机之间给出足够的时间来发现问题、解决问题。然而,目前国内风电制造企业的样机刚出来,运行试验周期不足一年,来不及反复试验和论证,就进入批量生产了。通常,风机产品要求交付之后的使用寿命要达到20年,并且在前两年,生产厂家要负责风机的维修和管理,一旦出现问题,还要赔偿风电场由于停机、停电造成的经济损失。
所以,国内风机厂家仍须保持冷静的头脑,稳扎稳打地走好每一步,一味追求订单却忽略产品质量风险,是一种盲目的乐观。
4、风电场建设和电网建设还没有做到和谐发展
目前,我国风电开发模式是“建设大基地、融入大电网”,而电网调节问题还没有达到规模化风电接入的要求。有关数据显示,截至2008年底,我国风电装机容量已突破1215.3万千瓦,其中1000万千瓦风电机组已通过调试可以发电,但仅有894万千瓦的装机容量并入电网。
目前在欧洲国家,风电装机容量的比例能达到10%~20%,甚至可以达到30%,之所以能够达到这么大的比例,除了欧洲的电网能力强外,还因为其拥有技术先进的风机设备,电网侧的变电站可以控制电机侧的风机,变电站通过网络可以对各个风机的发电量进行集中控制。但我国使用的风机都是用最大功率输出进行控制的,所以,按照目前的技术水平,一旦超过5%就会严重影响电网侧的正常运行。
所以,要想彻底解决这一问题,首先要增强电网对大规模风电接入的适应性,包括增强电力系统的灵活性和加强电源侧和负荷侧的管理。目前,正在规划的智能电网建设是对风能利用方式很大的支撑。当然,我们在考虑接入大电网的同时,也要考虑分布式电源系统和区域间的调度问题。
其次,要研发使用世界一流技术的风机,而不能使用落后的风机。
5、“上网”是个难题,并网“有一定难度”
“上网”是个难题
由于国家出台政策支持绿色能源,很多风电场盲目上马,根本不考虑后期的电网配套输出和电力消费问题,导致发出来的电无法并网销售,这也是近1/3的风电机组闲置的主要原因。
风电并网“有一定难度”
并非风电企业不想并网,而是风电并网目前还存在一些技术性难度。由于风力发电存在“靠天吃饭”的不确定性,导致目前的电网很难有效调度风电。国电龙源电力是国内风电企业中为数不多的盈利企业。
国家是有(风电)发多少就收多少的政策,但要考虑风电和电网间的平衡。相对于火电,风电的调控性比较差,火电可以让你发你就发,让你发多少就发多少,电网可以有效调节。而风电的随机性和间歇性对电网安全存在很大影响,这也导致电网企业对风电上网存有排斥心态。
风电有很多不确定性,对传统供电模式有很大冲击。风电规模化建设后对当地乃至区域电网的安全运行、电源结构配置、外送等都有很高的要求。
总之,“钱和资源都不是问题,关键是’上网’。
我国风电产业的现状是,在政策引导下表面高速增长,但市场缺乏真实需求,景气存在泡沫。风电盈利还需要一个规范化的过程。在经历了这一轮投资热潮之后,风电产业应该会恢复理性,而风电设备产业的洗牌也将不可避免。
发展方向
国际风电产业日益向着一体化、国际化、大型化方向发展,技术上要求很高,风力发电机组要求可靠、寿命周期长,因此零部件的精度、功能要求高。随着风力发电技术的发展,风电机组的原理和结构也在发生变化,未来的风电机组在向结构简单化,体积减小的方向发展。
在风力发电系统中两个主要部件是风力机和发电机。风力机向着变浆距调节技术发展、发电机向着变速恒频发电技术发展,这是风力发电技术发展的趋势,也是当今风力发电的核心技术。
针对“十一五”期间我国风电产业发展方向、规划安排和重点任务,以及现有的技术状况,今后我国大力发展大型风电机组的重点是,努力掌握大型风力发电机组核心关键技术,包括总体设计、总装技术及关键部件的设计制造技术等,整机技术路线将以目前欧洲国家流行的变桨变速的双馈异步发电型、低速永磁同步发电型为主。
目前,我国生产最多的还是有齿轮箱风力发电机组,属于欧洲2000年左右研发的风机。少数企业虽然初步掌握了直驱永磁技术,但在整个产业链中还没有普及。从长远利益来看,直驱永磁风力发电机组转换效率高、维护量低、变速范围大,取消了沉重的增速齿轮箱,发电机轴直接连接到风机轴上,转子的转速随风速而改变,其交流电的频率也随之变化,经置于地面的大功率电力电子变换器,将频率不定的交流电整直流电,再逆变成与电网同频率的交流电输出,是未来风电技术的发展方向。
四、河南省风电现状 目前,河南正在加快以风电、核电等为主的一批既定新能源项目建设的步伐。
经国家发改委批准,河南省信阳风电项目已获得了欧洲投资银行6000万欧元(折合人民币6.3亿元)的贷款。
为了尽快落实贷款资金到位,加快项目进展,河南省发改委还将积极敦促并协调相关部门做好合同签订工作。
信阳风电场项目已通过相关专家评审,该项目包括商城黄柏山风电场、新县大别山风电场、鸡公山风电场和平桥风电场共4个风电场,项目建设总规模为105.4mw,年上网电量为19231.7亿千瓦时,总投资11.7亿元。
在电力结构调整的最佳时机,河南省的电力结构调整已开始加速向新能源方向迈进。
河南风电加紧了选址与筹建步伐。
依据《河南省风能资源评价报告》和《河南省风电场选址报告》,河南省规划将在2010年实现风电装机容量20万千瓦。为了实现这一规划,2008年3月21日,河南省发改委和河南省气象局联合召开“河南省风能资源详查和评价工作”部署会,正式启动了全省风能资源观测网建设和测风塔选址工作。
自2008年8月大唐集团河南分公司在河南三门峡的风电项目并网发电开始,标志着河南风电实现零的突破。
另据了解,渑池县、信阳大别山和天目山风力发电项目也在紧锣密鼓地进行着。
除此之外,河南省对风电的配套设施的投资也已具有相当规模,还专门成立了研究中心――在河南长葛成立了河南风力发电工程研究中心。另外在新乡、焦作、许昌等地也成立了风电设备研究与制造基地。
遭遇资源瓶颈
然而,相比东南沿海以及西北高原地带,河南属于弱风区,风力资源相对贫乏。目前河南省风力发电还处于起步阶段。
根据气象部门普查,河南主要有三个风区:一是位于方城县的“南襄通道”,二是黄河故道,三是豫东平原,河南省的风电场都在三级以下,发电效率比较低,这或许正是目前河南风电项目普遍采取低调的原因。
对于目前河南风力资源的现状,有关专家表示,现在一些发达国家已经使用了利用微风发电技术。我国这方面的技术也已成熟,但还处于实验阶段。如果微风发电技术普及,河南的风资源和风力发电将前景广阔。