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風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)形成與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

時(shí)間:2020-04-04 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 瀏覽:

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)可以說(shuō)是我國21世紀以來(lái)發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè),2013年風(fēng)電裝機容量是2001年的2388倍,為拉動(dòng)投資、創(chuàng )造就業(yè)、減少溫室氣體排放等做出了重要貢獻。在我國全社會(huì )注重治理霧霾的大背景下,風(fēng)電作為低碳清潔的可再生能源,受到了各方面的重視。但是,在風(fēng)電發(fā)展過(guò)程中也遇到了很多問(wèn)題,如對電網(wǎng)的沖擊、風(fēng)電裝機發(fā)展過(guò)快超出電網(wǎng)輸送能力、風(fēng)電設備本身的安全性、風(fēng)電價(jià)格補貼等。

目前中國已經(jīng)是世界上裝機容量最大的國家。但是,與大多數產(chǎn)業(yè)相似,“產(chǎn)能過(guò)?!?、“關(guān)鍵技術(shù)依賴(lài)國外”和“自主創(chuàng )新能力不足”等老生常談的問(wèn)題同樣上演于中國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。從理論上來(lái)說(shuō),一個(gè)市場(chǎng)創(chuàng )設型[1]的產(chǎn)業(yè)如何發(fā)展,是一個(gè)重要的理論與實(shí)踐問(wèn)題,值得深入探討。

本報告將對中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)行深入分析,重點(diǎn)研究風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)擴散的過(guò)程與機制,以及推動(dòng)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的政策因素。同時(shí),以風(fēng)電產(chǎn)業(yè)為例,探討困擾中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展中面臨的上述共性問(wèn)題,并提出相應的政策建議。

一 產(chǎn)業(yè)描述

(一)產(chǎn)業(yè)定義

產(chǎn)業(yè)定義的目的在于界定中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈,也是界定研究的范圍。根據產(chǎn)業(yè)特點(diǎn),風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈構成如圖1所示。

圖1 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈構成

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈可以按照生產(chǎn)階段劃分為三個(gè)部分。

1.電網(wǎng)

電網(wǎng)作為市場(chǎng)的需求方,具有重要作用。電網(wǎng)的消納能力與消納意愿,決定了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間。

2.風(fēng)電產(chǎn)業(yè)

包括風(fēng)機零部件制造、風(fēng)機整機機組制造、風(fēng)電場(chǎng)建設及運營(yíng)三個(gè)組成部分。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)自身的技術(shù)進(jìn)步,是形成風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的必要條件。其中,風(fēng)機生產(chǎn)商是制造業(yè)廠(chǎng)商,而風(fēng)電場(chǎng)建設運營(yíng)一般由電力公司進(jìn)行。

3.原材料生產(chǎn)

風(fēng)機制造可以算得上高科技產(chǎn)業(yè),風(fēng)機需要在野外惡劣環(huán)境中運行,因此,對材料的要求相對較高。如風(fēng)機對所使用的鋼鐵、銅線(xiàn)、碳纖維等都有較高的要求,原材料的價(jià)格走勢也對風(fēng)機的成本有重要的影響。

(二)產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)

1.我國擁有豐富的風(fēng)電資源,具備發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的資源基礎

風(fēng)能是一種清潔的永續能源。與傳統能源相比,風(fēng)力發(fā)電基本不依賴(lài)外部能源,沒(méi)有燃料價(jià)格風(fēng)險,發(fā)電成本穩定。目前風(fēng)電已經(jīng)成為除水電之外成本最接近傳統燃煤發(fā)電的可再生能源。

我國風(fēng)力資源豐富,根據國家氣象局的資料,我國離地10米高的風(fēng)能資源總儲量約為32.26億千瓦,可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能儲量約10億千瓦。其中,陸地上風(fēng)能儲量約2.53億千瓦(按陸地上離地10米高度資料計算),海上可開(kāi)發(fā)和利用的風(fēng)能儲量約7.5億千瓦[2]。發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)對于推動(dòng)化石能源向清潔能源轉變,以及實(shí)現綠色發(fā)展具有重要意義。同時(shí),風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也是國家重點(diǎn)支持的戰略性新興產(chǎn)業(yè)之一。

2.風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是典型的市場(chǎng)創(chuàng )設型產(chǎn)業(yè)

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)最大的不同是,如果沒(méi)有來(lái)自政府的扶持,它的市場(chǎng)就僅限于偏遠地區、荒漠、海島等普通電力網(wǎng)絡(luò )無(wú)法覆蓋的邊緣市場(chǎng),而不能成為一個(gè)快速發(fā)展的大規模產(chǎn)業(yè)。

從產(chǎn)品性質(zhì)上講,風(fēng)電的競爭者——傳統能源電力,如燃煤發(fā)電具有完全的替代性,甚至還要優(yōu)于風(fēng)電,因此,如果單純依靠市場(chǎng)力量,在常規地區就不會(huì )存在風(fēng)電的市場(chǎng)。出于發(fā)展綠色電力來(lái)減少溫室氣體排放和替代可耗竭化石能源的目的,政府選擇通過(guò)補貼甚至強制手段來(lái)形成這一市場(chǎng)。一旦這種強力支持不存在,目前技術(shù)水平的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在瞬間就會(huì )消亡。

對外部支持力量的依賴(lài)是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的最大缺陷。新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展始終面臨一個(gè)問(wèn)題,就是如何推動(dòng)行業(yè)本身的技術(shù)進(jìn)步來(lái)降低成本,直到其成本可以與傳統能源相競爭;否則,其發(fā)展是不可持續的。因此,技術(shù)進(jìn)步是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得以持續下去的關(guān)鍵要素,這是研究風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的出發(fā)點(diǎn)。

3.風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是高度集成的技術(shù)創(chuàng )新型產(chǎn)業(yè)

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集成了多項復雜技術(shù),包括高強度、大半徑葉片的生產(chǎn)技術(shù),垂直軸風(fēng)力發(fā)電機生產(chǎn),控制系統技術(shù),風(fēng)力預測,風(fēng)電出力平滑,風(fēng)光互補,風(fēng)電并網(wǎng)等。這些復雜技術(shù)集成在一個(gè)系統之內,對設計、制造、安裝、運營(yíng)維護、并網(wǎng)等都提出了很高的要求。正因為如此,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在技術(shù)形成期需要較高的成本。伴隨產(chǎn)業(yè)成長(cháng),每一個(gè)環(huán)節都可能發(fā)生明顯的技術(shù)創(chuàng )新,包括關(guān)鍵材料的生產(chǎn)技術(shù),發(fā)電效率的提高,關(guān)鍵零部件壽命的延長(cháng),維護水平的提高,設備利用效率的提高等。另外,生產(chǎn)規模的擴大和學(xué)習曲線(xiàn)的演進(jìn),也會(huì )導致風(fēng)電產(chǎn)業(yè)成本迅速下降。這一特性是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)值得進(jìn)行政策扶持的基礎。因此,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是典型的技術(shù)創(chuàng )新型產(chǎn)業(yè)。

實(shí)驗室中不停地誕生新技術(shù),但是一項工業(yè)技術(shù)能否從培育階段進(jìn)入大規模工業(yè)化,其關(guān)鍵在于能否為之提供一個(gè)快速增長(cháng)的市場(chǎng),這一市場(chǎng)由于規模經(jīng)濟會(huì )給工業(yè)技術(shù)提供足夠的時(shí)間來(lái)降低成本,而成本的降低又反過(guò)來(lái)推動(dòng)市場(chǎng)的擴大。一個(gè)典型的例子就是計算機技術(shù)從實(shí)驗室走向大規模民用的過(guò)程。計算機技術(shù)產(chǎn)生之后,一開(kāi)始只能用于少數部門(mén),但是隨后出現的工業(yè)市場(chǎng)為其降低成本提供了機遇,當成本下降到接近于普通家庭用戶(hù)可承受水平的時(shí)候,就逐步打開(kāi)了無(wú)限廣闊的個(gè)人電腦市場(chǎng)。

未來(lái)隨著(zhù)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng )新與市場(chǎng)的擴大,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將克服目前遇到的困難,為能源清潔化做出更大的貢獻。

4.風(fēng)電產(chǎn)業(yè)有極強的資產(chǎn)專(zhuān)屬性

風(fēng)電設備的專(zhuān)屬性非常強,它只能用于發(fā)電,而且它的位置一旦選定,就和它的下游用戶(hù)形成捆綁,沒(méi)有再次選擇下游用戶(hù)的機會(huì )。因此,風(fēng)電場(chǎng)與下游用戶(hù)即電網(wǎng)的關(guān)系是極端不對稱(chēng)的,雖然上網(wǎng)電力目前不是由電網(wǎng)決定,但是電網(wǎng)可以單方?jīng)Q定是否消納風(fēng)電場(chǎng)的電力,以及消納風(fēng)電數量的多少。

與風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)的關(guān)系相比,風(fēng)電機生產(chǎn)企業(yè)與發(fā)電企業(yè)的關(guān)系要平等得多。發(fā)電企業(yè)可以自由決定購買(mǎi)哪家企業(yè)的風(fēng)電設備,設備生產(chǎn)企業(yè)也可以自由決定賣(mài)給哪家發(fā)電企業(yè)。但是,在實(shí)際市場(chǎng)中,那些控制一定數量風(fēng)電場(chǎng)資源的設備生產(chǎn)企業(yè),以及擁有自己設備生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)電企業(yè)就具有更多的話(huà)語(yǔ)權和定價(jià)權。

5.風(fēng)電項目的成敗高度依賴(lài)資產(chǎn)利用率

在發(fā)電與電網(wǎng)分離的背景下,所有發(fā)電企業(yè)的利潤水平都毫無(wú)疑問(wèn)地受制于電力上網(wǎng)小時(shí)數。但是,風(fēng)電在技術(shù)特性上與電網(wǎng)要求的平穩性存在沖突,因此,電網(wǎng)對風(fēng)電的入網(wǎng)有嚴格的數量限制。相比火電、核電、水電項目,風(fēng)電項目具有更大的不確定性。除受電網(wǎng)消納能力的制約外,氣候因素、政策因素都會(huì )影響風(fēng)電項目的利潤水平。無(wú)論風(fēng)電場(chǎng)是否并網(wǎng)運行或效率高低,都會(huì )發(fā)生較高的折舊與財務(wù)費用。因此,發(fā)電資產(chǎn)利用率即并網(wǎng)消納的發(fā)電小時(shí)數,對于風(fēng)電項目來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

(三)產(chǎn)業(yè)現狀

世界各國都十分重視風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。21世紀以來(lái),全球風(fēng)電應用與風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。REN21(Renewable Energy Policy Network for the 21st Century,21世紀可再生能源政策網(wǎng)絡(luò ))統計,2013年,全球新增35吉瓦風(fēng)電裝機容量,同比增長(cháng)12.4%,總裝機達318吉瓦(見(jiàn)圖2)。從2008年底至2013年,全球累積裝機容量的平均增長(cháng)率達到了21.4%,全球總裝機容量增長(cháng)了7倍。

圖2 2000~2013年全球風(fēng)電裝機容量

2013年,中國新增風(fēng)電裝機16.1吉瓦,總裝機容量達91.4吉瓦,居世界第一位;美國以61.1吉瓦列第二位(見(jiàn)表1)。截至2013年底,全球85個(gè)國家和地區安裝了商業(yè)風(fēng)電裝置,71個(gè)國家和地區累計裝機超過(guò)10兆瓦,24個(gè)國家和地區累計裝機超過(guò)1吉瓦,其中排名前十位的國家累計裝機占全球總裝機容量的86%[3]。

中國是風(fēng)電裝機增長(cháng)最快的國家。根據國家能源局統計,2013年新增風(fēng)電并網(wǎng)容量1449萬(wàn)千瓦,累計并網(wǎng)容量7716萬(wàn)千瓦,同比增長(cháng)23%,裝機容量穩居世界第一位。風(fēng)電年發(fā)電量1349億千瓦時(shí),同比增長(cháng)34%。風(fēng)電成為繼火電、水電之后中國的第三大能源。預計到2014年底,全國風(fēng)電并網(wǎng)裝機容量超過(guò)9000萬(wàn)千瓦,年發(fā)電量達1750億千瓦時(shí)[4](見(jiàn)圖3)。據此推算,“十二五”規劃1億千瓦裝機目標可以順利完成。

表1 世界風(fēng)電裝機與2013年增量前十位國家

圖3 2005~2013年中國風(fēng)電裝機容量增長(cháng)

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是一個(gè)全球性的行業(yè)。全球風(fēng)電制造企業(yè)主要集中在美國、中國、丹麥、印度、德國、西班牙等少數國家。就中國市場(chǎng)而言,這些外國的企業(yè)也都參與中國風(fēng)電的發(fā)展進(jìn)程,甚至外資企業(yè)一度成為市場(chǎng)的主角。但是,隨著(zhù)中國風(fēng)機制造業(yè)的發(fā)展和國產(chǎn)化政策的實(shí)施,中國風(fēng)機市場(chǎng)上內資企業(yè)已經(jīng)占據了主導地位(見(jiàn)表2)。

表2 2013年全球市場(chǎng)排名前十位風(fēng)電設備供應商

續表

(四)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)結構

1.電網(wǎng)

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)結構是一個(gè)金字塔形結構。在金字塔的最高一層是一個(gè)壟斷的電網(wǎng)公司——國家電網(wǎng)公司或者南方電網(wǎng)公司。無(wú)論客觀(guān)條件如何,電網(wǎng)公司的消納能力和意愿是風(fēng)電發(fā)展的重大制約因素。以2013年數據為例,新增裝機容量1680.9萬(wàn)千瓦,新增并網(wǎng)裝機容量為1449.2萬(wàn)千瓦;累計裝機容量9141.3萬(wàn)千瓦,累計并網(wǎng)裝機容量為7715.65萬(wàn)千瓦。新增和累計裝機均小于相應的并網(wǎng)容量。

2.風(fēng)電開(kāi)發(fā)

市場(chǎng)結構的第二層則是以國有發(fā)電公司為主的風(fēng)電開(kāi)發(fā)企業(yè),2013年,華能、大唐、華電、國電和中電投五大發(fā)電集團新核準開(kāi)發(fā)建設的項目容量為15247.9兆瓦,占全國當年新核準容量的49.2%(見(jiàn)表3)。截至2013年底,全國近1300家項目公司參與了我國的風(fēng)電投資和建設,其中國有企業(yè)約960家,累計并網(wǎng)容量62440兆瓦,占全國總并網(wǎng)容量的81%。五大發(fā)電集團仍然是風(fēng)電裝機的主力企業(yè),累計并網(wǎng)容量42560兆瓦,占全國總并網(wǎng)容量的55%[5]。

表3 2013年主要投資企業(yè)核準容量統計

從市場(chǎng)集中度情況看,風(fēng)電開(kāi)發(fā)市場(chǎng)累計核準裝機容量的M3比率(前三大企業(yè)的市場(chǎng)占有率之和)為42.7%,M5比率為54.9%,M1比率為19.0%,這表明風(fēng)電開(kāi)發(fā)市場(chǎng)并不存在顯著(zhù)的壟斷現象。盡管?chē)心茉雌髽I(yè)在獲得風(fēng)電場(chǎng)方面存在一定的優(yōu)勢,但是由于參與企業(yè)眾多,因此,沒(méi)有任何一家企業(yè)能夠謀求支配性地位。

3.風(fēng)電整機制造

風(fēng)電市場(chǎng)結構的第三層則是風(fēng)電整機生產(chǎn)企業(yè)。整體機組總體技術(shù)壁壘較低,壁壘主要為整機設計能力,但仍然可以通過(guò)購買(mǎi)圖紙獲得,因此,在該領(lǐng)域的參與廠(chǎng)商頗多。目前國內已經(jīng)有80多家企業(yè)進(jìn)入整機集成領(lǐng)域。由于國內大型發(fā)電集團為整機的客戶(hù),客戶(hù)集中度高,因此,中小整機集成商議價(jià)能力低,這種局面造成少數企業(yè)在市場(chǎng)中的領(lǐng)先地位。但是,這種局面將隨著(zhù)風(fēng)電開(kāi)發(fā)企業(yè)的增多有所弱化。

2013年,中國風(fēng)電新增裝機容量排名前15位的企業(yè)占據了國內約90%的市場(chǎng)份額,其中最大的整機供應商是金風(fēng)科技,2013年裝機3750.3兆瓦,占全國新增裝機容量的23.31%。排名第二位的是聯(lián)合動(dòng)力,新增裝機1487.5兆瓦,市場(chǎng)份額為9.25%;緊隨其后的是明陽(yáng)風(fēng)電和遠景能源,新增裝機分別為1286兆瓦和1128.1兆瓦(見(jiàn)表4)。從風(fēng)機市場(chǎng)結構看,M1比率為23.31%,M3比率已經(jīng)從2010年的50%下降至40.55%,M5比率為54.1%。按產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟學(xué)的理論,這屬于典型的壟斷競爭市場(chǎng),即不同公司生產(chǎn)的產(chǎn)品有較強的替代性,但是在產(chǎn)品質(zhì)量和品牌上存在一定差異。

4.風(fēng)電零部件生產(chǎn)

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的第四層次是風(fēng)機零部件和關(guān)鍵材料制造業(yè)。在零部件制造產(chǎn)業(yè)中,主要涉及葉片、齒輪箱、發(fā)電機、軸承、電控設備等制造商。這一層次雖然是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的最底層,卻是技術(shù)含量最高的環(huán)節,因此,也就有比較高的技術(shù)壁壘,不易進(jìn)入,行業(yè)集中度相對較高。根據埃森哲公司的研究(2011),齒輪箱領(lǐng)域國內前2家企業(yè)占據70%~80%的市場(chǎng)份額;發(fā)電機領(lǐng)域,前3家企業(yè)占據全國85%的市場(chǎng)份額;葉片市場(chǎng)國內前5大企業(yè)占據50%的市場(chǎng)份額。

表4 2013年中國新增風(fēng)電裝機市場(chǎng)排名

一方面,在國家政策以及各級政府科研項目的支持下,經(jīng)過(guò)企業(yè)、高校和科研單位的共同努力,我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平已經(jīng)有了大幅度的提高,風(fēng)電整機、葉片、齒輪箱和發(fā)電機等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)規模和技術(shù)水平基本能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要;但另一方面,目前,技術(shù)要求較高的大功率風(fēng)機和關(guān)鍵零部件(如齒輪箱、控制系統等),在很大程度上仍依賴(lài)進(jìn)口,40米以上的葉片生產(chǎn)技術(shù)主要掌握在外資巨頭手中(埃森哲公司,2011)。

表5 中外風(fēng)電企業(yè)主要整機和零部件供應商

從表5可以看出,風(fēng)電制造業(yè)中技術(shù)含量最高的部分就是關(guān)鍵零部件的制造,國外風(fēng)機制造企業(yè)的關(guān)鍵零部件,尤其是葉片和控制系統兩個(gè)關(guān)鍵部件全部是自給的,已把這個(gè)利潤率最高的環(huán)節掌握在自己手里。相比之下,國內整機廠(chǎng)商的關(guān)鍵零部件主要來(lái)自外購,這顯示出國內風(fēng)機制造產(chǎn)業(yè)在核心技術(shù)上的落后。

二 發(fā)展歷程與貢獻

(一)產(chǎn)業(yè)形成

1.產(chǎn)業(yè)啟動(dòng)

中國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)起步并不晚,自20世紀70年代就開(kāi)始嘗試風(fēng)電機組的開(kāi)發(fā),在風(fēng)況資源較好的內蒙古、新疆一帶風(fēng)電應用已經(jīng)得到了發(fā)展。當時(shí)中小型風(fēng)電技術(shù)作為送電到鄉項目的重要組成部分,為邊遠地區的農牧民供電。

此時(shí)的風(fēng)電機組,主要用于解決地處邊遠、居住分散、電網(wǎng)難以到達地區的農牧區群眾的用電問(wèn)題,重點(diǎn)推廣了戶(hù)用微型發(fā)電機。到2001年,全國約有14萬(wàn)臺百瓦級風(fēng)電機組在運行,主要分布在內蒙古地區,對解決牧民的生活用電問(wèn)題發(fā)揮了積極作用(倪受元,2001)。

2.產(chǎn)業(yè)成長(cháng)

從1996年開(kāi)始,中國啟動(dòng)了“乘風(fēng)工程”“雙加工程”“國債風(fēng)電項目”以及科技支撐計劃等一系列的支持項目,推動(dòng)了風(fēng)電的發(fā)展。1997~2003年風(fēng)電場(chǎng)裝機增長(cháng)速度較快,每年裝機量為50000~80000千瓦,年平均增長(cháng)率達49%。建設規模在1萬(wàn)千瓦以上的有18個(gè)風(fēng)電場(chǎng),即新疆達坂城二場(chǎng)、新疆達坂城一場(chǎng)、甘肅玉門(mén)、寧夏賀蘭山、內蒙古克什克騰、內蒙古輝騰錫勒、吉林通榆、遼寧仙人島、遼寧丹東、遼寧康平、遼寧彰武、大連東崗、山東即墨、浙江括蒼山、浙江鶴頂山、廣東南澳、廣東惠來(lái)、廣東汕尾(浙江省風(fēng)力發(fā)電發(fā)展規劃背景研究,2004)。

截至2003年底,我國已建成風(fēng)電場(chǎng)40個(gè),安裝1042臺風(fēng)力發(fā)電機組,風(fēng)力發(fā)電機組裝機容量達567020千瓦。其中,由于遼寧省建設了11個(gè)風(fēng)電場(chǎng),安裝202臺風(fēng)力發(fā)電機組,累計裝機容量達126460千瓦,居全國第一位。第二是新疆自治區,已安裝208臺風(fēng)力發(fā)電機組,累計裝機容量達103450千瓦。第三是內蒙古自治區,安裝174臺風(fēng)力發(fā)電機組,累計裝機容量達88340千瓦。第四是廣東省,安裝了177臺風(fēng)力發(fā)電機組,累計裝機容量達86390千瓦。第五是浙江省,共安裝了66臺風(fēng)力發(fā)電機組,累計裝機容量達33350千瓦。第六是吉林省,共安裝了49臺風(fēng)力發(fā)電機組,累計裝機容量達30060千瓦。其他如山東、甘肅、河北、福建、寧夏、海南、黑龍江、上海等地區也都建設了風(fēng)電場(chǎng)。我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)開(kāi)始步入穩步發(fā)展階段(浙江省風(fēng)力發(fā)電發(fā)展規劃背景研究,2004)。

圖4 全國風(fēng)電發(fā)展情況(1995~2003)

3.產(chǎn)業(yè)繁榮

2003年之后,隨著(zhù)中國經(jīng)濟增長(cháng)的步伐不斷加快,能源、資源與環(huán)境問(wèn)題日益突出,中國面臨的國際氣候談判壓力增大。對傳統化石能源尤其是煤炭的過(guò)度依賴(lài),造成了中國生態(tài)環(huán)境惡化的嚴重后果。在這一背景下,以風(fēng)電為代表的各種新能源尤其是可再生能源受到了各方面的重視,風(fēng)電和光伏發(fā)電成為市場(chǎng)的新寵。政府有關(guān)部門(mén)先后出臺了一系列的法律和政策鼓勵新能源的發(fā)展,其中發(fā)揮效用最大的就是《可再生能源法》。

圖4顯示了我國1995~2003年風(fēng)電發(fā)展的情況,自2005年《可再生能源法》實(shí)施以來(lái),中國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展迅速,市場(chǎng)規模迅速擴大。2004年底,全國的風(fēng)力發(fā)電裝機容量約有76.4萬(wàn)千瓦。2005年2月,《可再生能源法》頒布之后,當年風(fēng)力發(fā)電新增裝機容量超過(guò)60%,總容量達到了126萬(wàn)千瓦;2006年當年新增裝機容量超過(guò)100%,累計裝機容量超過(guò)259.7萬(wàn)千瓦;2007年又新增裝機容量340萬(wàn)千瓦,累計裝機容量達到604萬(wàn)千瓦,超過(guò)丹麥,成為世界第五風(fēng)電大國,當年裝機僅次于美國和西班牙,超過(guò)德國和印度,成為世界上最主要的風(fēng)電市場(chǎng)之一[6]。

2009年,我國超過(guò)美國成為全球當年新增裝機容量最多的國家。當年新增裝機增長(cháng)率達124.3%,累計裝機增長(cháng)率達114.8%,連續四年實(shí)現翻番。2010年,我國成為全球風(fēng)電累計裝機最多的國家。當年我國除臺灣地區外共新增風(fēng)電裝機12904臺,裝機容量達18.93吉瓦,自2009年后繼續保持全球新增裝機容量第一的排名。累計風(fēng)電裝機容量44.73吉瓦,全球累計裝機排名由2008年的第四位、2009年的第二位上升到第一位。在2006年至2009年連續四年保持翻番增長(cháng)后,2010年風(fēng)電裝機累計增長(cháng)率首次低于100%[7](中國可再生能源學(xué)會(huì )及中國水電工程顧問(wèn)公司統計,不含臺灣地區數據)。

2003~2010年是我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的時(shí)期,8年間累計裝機增長(cháng)78倍,我國成為全球裝機總量最多的國家。與此同時(shí),快速增長(cháng)的市場(chǎng)帶動(dòng)了風(fēng)機制造業(yè)的發(fā)展。

4.產(chǎn)業(yè)調整

2011年,我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)前期快速發(fā)展過(guò)程中積累的問(wèn)題開(kāi)始顯現。最主要的問(wèn)題來(lái)自電網(wǎng)的消納能力限制,行業(yè)快速發(fā)展所帶來(lái)的設備質(zhì)量問(wèn)題也開(kāi)始出現。2011年當年風(fēng)電新增裝機1763萬(wàn)千瓦,比上年下降了6.9%,預示了超高速增長(cháng)時(shí)期的結束。2012年我國風(fēng)電場(chǎng)限制發(fā)電情況更為嚴重,“棄風(fēng)限電”達200億千瓦時(shí)以上。這不僅使風(fēng)電開(kāi)發(fā)商投資收益大打折扣,而且已經(jīng)影響投資商向風(fēng)電領(lǐng)域的進(jìn)一步投資。2012年,在市場(chǎng)增速放緩帶來(lái)的各種壓力以及原有發(fā)展瓶頸的共同作用下,我國風(fēng)電企業(yè)經(jīng)歷了一次寒冰期。2012年新增裝機1296萬(wàn)千瓦,與2011年相比,降幅達26.5%。

但是,在這一調整期也有積極的一面,海上風(fēng)電有了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。到2012年底,全國共建成海上風(fēng)電試驗、示范項目5個(gè)。2012年我國新增海上風(fēng)電裝機12.7萬(wàn)千瓦,累計海上風(fēng)電裝機量達39.8萬(wàn)千瓦,僅次于英國、丹麥,居世界第三位。商業(yè)運行的風(fēng)電場(chǎng)主要有上海東海大橋海上風(fēng)電示范項目、江蘇如東30兆瓦潮間帶試驗風(fēng)電場(chǎng)、江蘇如東150兆瓦潮間帶示范風(fēng)電場(chǎng),另有江蘇響水海上試驗項目(12.5兆瓦)、中水電如東海上風(fēng)電場(chǎng)(潮間帶)100兆瓦示范項目處于在建階段。獲得國家能源局同意開(kāi)展前期工作批復的項目有17個(gè),總裝機容量為395萬(wàn)千瓦[8]。

2012年,我國《風(fēng)電發(fā)展“十二五”規劃》出臺,明確了未來(lái)風(fēng)電發(fā)展的目標,到2015年并網(wǎng)裝機容量達到1億千瓦,到2020年裝機容量達到2億千瓦。

為應對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的下滑,2013年,國家能源局連續出臺了一系列政策措施,加強風(fēng)電產(chǎn)業(yè)監測和評價(jià)體系建設,有針對性地解決棄風(fēng)限電問(wèn)題,強化規劃的引領(lǐng)作用,實(shí)施風(fēng)電年度發(fā)展計劃,有序推進(jìn)風(fēng)電基地建設,使風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加理性。與上一年相比,風(fēng)電場(chǎng)建設有所加快,風(fēng)電市場(chǎng)出現了平穩回升的勢頭。據中國可再生能源學(xué)會(huì )風(fēng)能專(zhuān)業(yè)委員會(huì )的統計數據,2013年全國風(fēng)電新增裝機容量16809兆瓦,與2012年相比增加3849兆瓦,自2010年以來(lái),風(fēng)電新增裝機數據首次企穩回升(見(jiàn)圖5)。

圖5 2008~2013年累計與新增風(fēng)電裝機容量

2014年國家能源局進(jìn)一步優(yōu)化風(fēng)電開(kāi)發(fā)布局,推動(dòng)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)建設,加快推動(dòng)清潔能源替代。預計到2014年底,全國風(fēng)電并網(wǎng)裝機容量超過(guò)9000萬(wàn)千瓦,年發(fā)電量達到1750億千瓦時(shí)。

(二)市場(chǎng)創(chuàng )設

中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)并不是市場(chǎng)力量自發(fā)形成的,而主要是通過(guò)國家政策、政府招標方式形成的對風(fēng)電設備的需求。因此,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規模嚴格受到市場(chǎng)創(chuàng )設力度的制約。在目前的情況下,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規模既受到國家有關(guān)政策的支撐,也受到電網(wǎng)消納意愿的制約,電網(wǎng)的消納意愿則完全取決于政府有關(guān)政策對它的要求。未來(lái)如果要形成風(fēng)電產(chǎn)業(yè)自我發(fā)展的能力,只能從提高風(fēng)電電力的競爭力入手,既包括可以與普通化石能源相競爭的成本優(yōu)勢,也要降低風(fēng)電入網(wǎng)沖擊的技術(shù)難度。

1.離網(wǎng)型風(fēng)電產(chǎn)品的市場(chǎng)創(chuàng )設

離網(wǎng)型小型風(fēng)電設備是中國最接近市場(chǎng)需求的風(fēng)電產(chǎn)品,它在解決內蒙古牧區、沿海海島、邊防哨所等邊遠地區的供電方面發(fā)揮了重要作用。但是,這一市場(chǎng)仍然是由政府項目推動(dòng)的,其購買(mǎi)者也是政府。

目前,小型風(fēng)電機組已批量供應于聯(lián)通和網(wǎng)通發(fā)射轉播電站、街道與庭院照明、漁船等,并由傳統的農、牧、漁民應用逐步轉向了工業(yè)、集體單位、公益事業(yè)應用,以及分布式供電系統應用。

2.并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的市場(chǎng)創(chuàng )設

中國并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)展分為三個(gè)階段[9]。

初期示范階段(1986~1993年):此階段主要利用國外贈款及貸款,建設小型示范風(fēng)電場(chǎng),政府對投資風(fēng)電場(chǎng)項目及風(fēng)力發(fā)電機組的研制在資金方面給予扶持。

產(chǎn)業(yè)化建立階段(1994~2003年):原電力部1994年規定電網(wǎng)管理部門(mén)應允許風(fēng)電場(chǎng)就近上網(wǎng),并收購全部上網(wǎng)電量,上網(wǎng)電價(jià)按發(fā)電成本加還本付息、合理利潤的原則確定,高出電網(wǎng)平均電價(jià)部分,其差價(jià)采取均攤方式,由全網(wǎng)共同負擔,電力公司統一收購處理,貸款建設風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)始發(fā)展。后來(lái)原國家計委規定發(fā)電項目按照經(jīng)營(yíng)期核算平均上網(wǎng)電價(jià),銀行還款期延長(cháng)到15年,風(fēng)電項目增值稅減半(為8.5%)。

規?;l(fā)展階段(2003年以后):為了大規模商業(yè)化開(kāi)發(fā)風(fēng)電,國家發(fā)改委從2003年起推行風(fēng)電特許權項目,每年一期,通過(guò)招標選擇投資商和開(kāi)發(fā)商。其主要目的是擴大開(kāi)發(fā)規模,提高國產(chǎn)設備制造能力,約束發(fā)電成本,降低電價(jià)。從2006年開(kāi)始,《可再生能源法》正式生效,國家陸續頒布了一系列法律實(shí)施細則,包括要求電網(wǎng)企業(yè)全額收購可再生能源電力、發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)優(yōu)惠以及一系列費用分攤措施,從而大大促進(jìn)了可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國風(fēng)電進(jìn)入快速增長(cháng)時(shí)期。

并網(wǎng)型風(fēng)電場(chǎng)的市場(chǎng)創(chuàng )設主要有以下措施。

第一,國產(chǎn)化率。2005年7月國家發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于風(fēng)電建設管理有關(guān)要求的通知》,明確規定了從2006年開(kāi)始,風(fēng)電設備國產(chǎn)化率要達到70%以上,未滿(mǎn)足國產(chǎn)化要求的風(fēng)電場(chǎng)不許建設,進(jìn)口設備要按規定納稅?!?006年風(fēng)電特許權招標原則》規定:每個(gè)投標人必須有一個(gè)風(fēng)電設備制造商配套,并提供保證供應符合75%國產(chǎn)化率風(fēng)電機組的承諾函。投標人在中標后必須而且只能采用投標書(shū)中所確定的制造商生產(chǎn)的風(fēng)機。這一措施迫使國際風(fēng)電設備制造商選擇在中國建立設備生產(chǎn)基地,推動(dòng)了中國風(fēng)機制造業(yè)的發(fā)展。

第二,全額并網(wǎng)?!犊稍偕茉捶ā芬笸ㄟ^(guò)減免稅收、鼓勵發(fā)電并網(wǎng)、優(yōu)惠上網(wǎng)價(jià)格、貼息貸款和財政補貼等激勵性政策來(lái)激勵發(fā)電企業(yè)和消費者積極參與可再生能源發(fā)電。

《可再生能源法》規定電網(wǎng)企業(yè)要為可再生能源電力上網(wǎng)提供便利,全額收購符合標準的可再生能源電量,并逐步提高其在能源市場(chǎng)上的競爭力。隨后頒布的配套法規《可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規定》明確了發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)的責任,《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費用分攤管理試行辦法》具體規定了電價(jià)的制定和費用分攤方法,對風(fēng)力發(fā)電項目的上網(wǎng)電價(jià)實(shí)行政府指導價(jià),電價(jià)標準由國務(wù)院價(jià)格主管部門(mén)按照招標形成的價(jià)格確定。

第三,電價(jià)分攤。根據《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費用分攤管理試行辦法》的相關(guān)規定,風(fēng)力發(fā)電暫不參與市場(chǎng)競爭,風(fēng)能發(fā)電價(jià)格實(shí)行政府指導價(jià)即通過(guò)招標確定的中標價(jià)格,可再生能源發(fā)電項目上網(wǎng)電價(jià)高于當地燃煤機組標桿上網(wǎng)電價(jià)的部分的費用,各省級電網(wǎng)企業(yè)按其銷(xiāo)售電量占全國的比例,分攤全國可再生能源電價(jià)附加額,其實(shí)際支付的可再生能源電價(jià)附加與其應承擔的電價(jià)附加的差額,在全國范圍內實(shí)行統一調配。該試行辦法相當于給出了參與企業(yè)穩定的長(cháng)期利潤預期。

第四,財稅優(yōu)惠。為加快技術(shù)開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)形成,《可再生能源法》還規定設立可再生能源發(fā)展專(zhuān)項資金,為可再生能源開(kāi)發(fā)利用項目提供有財政貼息優(yōu)惠的貸款,對列入可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導目標的項目提供稅收優(yōu)惠等扶持措施進(jìn)行了規定。

第五,風(fēng)電特許權。為促進(jìn)我國風(fēng)電發(fā)展,政府實(shí)施了風(fēng)電特許權示范項目。2003年國家發(fā)改委首次批復了對江蘇省如東縣和廣東省惠來(lái)縣首批兩個(gè)100兆瓦風(fēng)電場(chǎng)示范項目的特許權公開(kāi)招標方案。隨后每年都對規劃中的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行特許權招標。

(三)技術(shù)形成與技術(shù)進(jìn)步

對于一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),技術(shù)經(jīng)濟路徑反映其隨著(zhù)市場(chǎng)和生產(chǎn)規模的擴大而產(chǎn)生的技術(shù)進(jìn)步和成本下降的過(guò)程。由于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是一個(gè)市場(chǎng)創(chuàng )設型產(chǎn)業(yè),技術(shù)經(jīng)濟路徑?jīng)Q定了對其進(jìn)行政策補貼的合理性是否存在。如果沒(méi)有足夠的技術(shù)進(jìn)步速度,政策補貼就失去了意義。

1.產(chǎn)業(yè)技術(shù)初級階段——國內小型風(fēng)電機組的自主研發(fā)與生產(chǎn)

我國從20世紀50年代就開(kāi)始風(fēng)電利用研究、試點(diǎn),主要在海島、牧區等地建設小型電站。到20世紀70年代,中國已經(jīng)開(kāi)始自主開(kāi)發(fā)小規模風(fēng)電機組。從20世紀80年代初開(kāi)始,原國家科委和國家計委將新能源利用列入國家科技攻關(guān)計劃,其中包括風(fēng)力發(fā)電的科技攻關(guān)項目,全國先后共研制出從50瓦到200千瓦機型40多種(倪受元,2001)。這些小型離網(wǎng)風(fēng)電機組主要應用在內蒙古牧區等邊遠地區,同時(shí)在這些地區也開(kāi)展了一些幾十千瓦到幾百千瓦級風(fēng)力/柴油聯(lián)合發(fā)電系統以及幾千瓦到幾十千瓦級風(fēng)/光聯(lián)合發(fā)電系統的示范應用,但是沒(méi)有形成規模。

離網(wǎng)風(fēng)電機組在我國一直存在并且取得了較大的發(fā)展。離網(wǎng)型風(fēng)電的主要用戶(hù)是電網(wǎng)未覆蓋地區的牧民、漁民和農民,利用戶(hù)用風(fēng)電機組解決家庭照明和收看電視的用電問(wèn)題。隨著(zhù)生活水平的提高和更多家用電器的應用,對單機容量的要求不斷增大,從50瓦、100瓦和150瓦機組升級到200瓦、300瓦、500瓦和1000瓦的較大型機組,200瓦以上的機型占離網(wǎng)型風(fēng)機年產(chǎn)量的80%。2007年,約有70家單位從事離網(wǎng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)相關(guān)的業(yè)務(wù),其中大專(zhuān)院校、科研院所35家,生產(chǎn)企業(yè)23家,配套企業(yè)12家(含蓄電池、葉片、逆變控制器等),年產(chǎn)量較大的企業(yè)有江蘇神州風(fēng)力發(fā)電有限公司、內蒙古龍信博風(fēng)電設備制造有限公司(原內蒙古商都牧機廠(chǎng))、內蒙古天力機械有限公司(原內蒙古動(dòng)力機廠(chǎng))、廣州紅鷹能源科技有限公司等[10]。

這一領(lǐng)域也進(jìn)行了技術(shù)引進(jìn)方面的嘗試。從1988年起,中國在山東腔炯島、浙江大陳島和內蒙古塞汗塔陸續引進(jìn)英國、歐共體及德國的風(fēng)力/柴油混合供電系統進(jìn)行示范,后來(lái)國內又開(kāi)發(fā)了遼寧烏蟒島風(fēng)力/柴油混合供電系統和山東小管島風(fēng)力/光伏混合供電系統。

但是,近年來(lái),隨著(zhù)國家鼓勵支持的重點(diǎn)轉向大規模并網(wǎng)風(fēng)電,我國自主實(shí)現的小型離網(wǎng)風(fēng)電技術(shù)能力受到忽視,甚至進(jìn)入了自生自滅的境地。

2.技術(shù)引進(jìn):市場(chǎng)換技術(shù)

“市場(chǎng)換技術(shù)”是中國改革開(kāi)放的一個(gè)重要政策考慮,在風(fēng)電發(fā)展領(lǐng)域也不例外。在小型離網(wǎng)風(fēng)電機組領(lǐng)域,中國與外國的差距并不大。但是,在大型和并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機組方面,中國與世界先進(jìn)國家存在較大差距。為實(shí)現風(fēng)電快速發(fā)展的目標,中國開(kāi)始通過(guò)開(kāi)放市場(chǎng)的方式引進(jìn)了維斯塔斯、歌美颯、蘇司蘭、GE等國外企業(yè),國內企業(yè)通過(guò)購買(mǎi)技術(shù)圖紙等方式獲得先進(jìn)技術(shù)。

我國從20世紀70年代開(kāi)始進(jìn)行并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電的嘗試,1983年山東榮成引進(jìn)了3臺丹麥55千瓦風(fēng)力發(fā)電機組,開(kāi)始了并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的試驗和示范。1986年,新疆達坂城安裝了1臺丹麥100千瓦風(fēng)力發(fā)電機組,1988年又安裝了13臺丹麥150千瓦風(fēng)力發(fā)電機組;1988年在內蒙古朱日和也安裝了5臺美國100千瓦風(fēng)力發(fā)電機組,開(kāi)始了我國風(fēng)電場(chǎng)的運行試驗和示范(梁玉萍,2002)。

缺乏核心技術(shù)是中國發(fā)展大型并網(wǎng)風(fēng)電時(shí)所面臨的問(wèn)題。中國風(fēng)電技術(shù)主要有四種來(lái)源:購買(mǎi)國外風(fēng)電機組生產(chǎn)許可證,按圖紙生產(chǎn)風(fēng)電機組;與國外企業(yè)合資,獲得外資的技術(shù);與國外設計咨詢(xún)公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)風(fēng)電機組;請國外設計咨詢(xún)公司對國內自行研發(fā)的風(fēng)電機組進(jìn)行評審。

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中,內資企業(yè)逐步開(kāi)始重視增強自主技術(shù)能力,產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式逐步從“技術(shù)引進(jìn)”轉向“聯(lián)合設計”和“自主研發(fā)”。自20世紀90年代以后,我國風(fēng)電整機制造企業(yè)的技術(shù)引進(jìn)方式主要是通過(guò)與國外知名風(fēng)電制造企業(yè)成立合資企業(yè)或向其購買(mǎi)生產(chǎn)許可證,直接引進(jìn)國際風(fēng)電市場(chǎng)主流的成熟機型的設計圖紙。在早期直接進(jìn)口主要部件,然后逐步實(shí)現零部件國產(chǎn)化。這種做法的代表企業(yè)(產(chǎn)品)有:金風(fēng)(600千瓦、750千瓦)、運達(750千瓦)、東方汽輪機(1.5兆瓦)、華銳(1.5兆瓦)、重慶海裝(850千瓦)、上海電氣(1.25兆瓦)、哈電集團(1.5兆瓦半直驅?zhuān)┑?。例如,東方汽輪機廠(chǎng)和華銳電氣適應常溫和較高/低溫度環(huán)境的1.5兆瓦變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組,就是分別在引進(jìn)德國Repower和弗蘭德公司風(fēng)電技術(shù)的基礎上,進(jìn)行的國產(chǎn)化,并針對中國風(fēng)況、氣候特點(diǎn)進(jìn)行了適應性開(kāi)發(fā)。新疆金風(fēng)(1.2兆瓦直驅、1.5兆瓦直驅?zhuān)?、浙江運達(1.5兆瓦)、上海電氣(2兆瓦)、重慶海裝(2兆瓦)、北京華銳(3兆瓦)等是采取聯(lián)合設計的方式開(kāi)發(fā)。新疆金風(fēng)公司還通過(guò)收購Vensys公司大部分股權加強了技術(shù)研發(fā)能力[11]。

3.產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步:大型化、成本下降

風(fēng)電行業(yè)技術(shù)進(jìn)步主要表現在兩個(gè)方面:設備的大型化和成本下降。國內企業(yè)在這兩個(gè)方面都取得了較大的進(jìn)步。

我國風(fēng)電機組研制技術(shù)表現出來(lái)的發(fā)展趨勢主要是風(fēng)電機組功率向大型化發(fā)展。2012年中國新安裝的風(fēng)力發(fā)電機組平均功率為1646.3千瓦,繼續保持增長(cháng)趨勢(見(jiàn)圖6)。其中,功率為1.5兆瓦的機型占新增裝機容量的63.7%,較上一年的74%有所下降;功率為2兆瓦的機型占26.1%,較上一年的14.7%大幅增加;2.5兆瓦及以上的機組占6.6%,較上一年的3.5%也有所增加。單機功率小于1兆瓦的風(fēng)電機組市場(chǎng)份額僅占1.06%,其他如1.65兆瓦、2.3兆瓦、1.25兆瓦等幾類(lèi)機型合計占2.55%[12]。從這些數據可以看出,風(fēng)電機組大型化趨勢非常明顯。

圖6 2005~2012年全國平均單機容量

隨著(zhù)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步,風(fēng)電機組價(jià)格呈現下降趨勢(見(jiàn)圖7)。由于風(fēng)電主機的成本約占風(fēng)電項目投資成本的70%,因此,風(fēng)電機組價(jià)格下降將大大提高風(fēng)力發(fā)電的競爭力。不過(guò),當前的價(jià)格下降一是由于技術(shù)進(jìn)步,二是由于激烈的市場(chǎng)競爭。

圖7 2004~2010年風(fēng)電整機價(jià)格走勢

全球風(fēng)能理事會(huì )的研究顯示,風(fēng)電成本的進(jìn)一步下降,40%依賴(lài)技術(shù)進(jìn)步,而60%將依賴(lài)規?;l(fā)展(國家發(fā)改委能源研究所,《中國2030年風(fēng)電發(fā)展展望》,2010年)。

(四)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的貢獻

作為最具經(jīng)濟競爭力的新能源類(lèi)型,風(fēng)電不僅在能源安全和能源供應的多元化方面發(fā)揮了重要作用,也在經(jīng)濟增長(cháng)、扶貧、大氣污染防治和溫室氣體減排中發(fā)揮了重要作用。2013年,風(fēng)電上網(wǎng)電量達1349億千瓦時(shí),相當于減少了1.35億噸溫室氣體排放,也相當于減少了4600萬(wàn)噸煤炭。此外,2013年中國風(fēng)電行業(yè)創(chuàng )造就業(yè)崗位約為36.5萬(wàn)個(gè),為全球之最,比2012年的26.7萬(wàn)增加了36.7%[13]。

三 主要問(wèn)題與政策討論

(一)發(fā)展風(fēng)電的基礎性政策

發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是我國實(shí)現溫室氣體減排目標、發(fā)展可再生能源的重大戰略。2009年底,中國政府在哥本哈根氣候變化大會(huì )上向國際社會(huì )做出鄭重承諾:到2020年,非化石能源將滿(mǎn)足中國15%的能源需求。風(fēng)能發(fā)展也得到了一系列法律法規的支持,其中最重要的是2005年通過(guò)的《可再生能源法》,并在2009年對其進(jìn)行了修訂。

建設“千萬(wàn)千瓦級風(fēng)電基地”是中國發(fā)展風(fēng)電的重要措施,其分別位于內蒙古東部和西部、新疆哈密、甘肅酒泉、河北、吉林西部和江蘇沿岸及近海地帶?!笆濉币巹澖ㄔO蒙東、吉林、黑龍江、蒙西、河北、甘肅、新疆、山東、江蘇九大風(fēng)電基地。2008年在國家能源局的領(lǐng)導下,這些風(fēng)電基地的開(kāi)發(fā)規劃開(kāi)始啟動(dòng),目前進(jìn)展迅速。根據該規劃,各大基地到2020年將實(shí)現總裝機容量1.38億千瓦。然而,這些基地除江蘇沿海外,大多位于電網(wǎng)傳輸能力較弱的邊遠地區,遠離中國的主要電力負載中心,這成為一個(gè)突出的需要解決的問(wèn)題。

價(jià)格支持政策是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎,是影響開(kāi)發(fā)商投資的關(guān)鍵因素。中國風(fēng)電的價(jià)格機制最開(kāi)始是以資本回報率為基礎形成的價(jià)格,和通過(guò)競爭性招標制度實(shí)現的平均價(jià)格(特許權招標),經(jīng)過(guò)改革實(shí)現了根據風(fēng)能資源的差異性進(jìn)行調整的固定電價(jià)制度。2009年開(kāi)始,通過(guò)將全國劃分為四類(lèi)風(fēng)能資源區域,固定電價(jià)制度確立了陸上風(fēng)電的基準價(jià)格。

(二)風(fēng)電價(jià)格政策

風(fēng)電價(jià)格是影響風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決定性因素。這一價(jià)格同時(shí)受到多方面因素影響,包括風(fēng)機價(jià)格、風(fēng)機單機容量、維護水平、運轉和上網(wǎng)小時(shí)數等都能顯著(zhù)影響風(fēng)電輸出的價(jià)格。

在一些風(fēng)能資源條件優(yōu)越、適宜發(fā)展風(fēng)電的國家(如美國、瑞典、墨西哥以及巴西等國),其風(fēng)電項目中,風(fēng)電成本已經(jīng)低于0.068美元/千瓦時(shí)(包括資本和維護成本,但不包括補貼影響的支出),燃煤火電廠(chǎng)的發(fā)電成本為0.067美元/千瓦時(shí),天然氣發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)電成本則為0.056美元/千瓦時(shí)。價(jià)格已不再是風(fēng)電的弱點(diǎn),在北美以及歐盟各國,風(fēng)電價(jià)格已經(jīng)擁有了和其他能源競爭的實(shí)力。

中國風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)的價(jià)格形成機制,經(jīng)歷了五個(gè)不同的歷史階段。

1.完全競爭上網(wǎng)的階段

這是風(fēng)電發(fā)展的初期階段,即20世紀90年代初到1998年左右。由于基本上使用國外援助資金購買(mǎi)風(fēng)力發(fā)電設備,上網(wǎng)電價(jià)很低,售電收入僅夠維持風(fēng)電場(chǎng)運行。例如,20世紀90年代初期建成的達坂城風(fēng)電場(chǎng),上網(wǎng)電價(jià)的水平基本上與燃煤電廠(chǎng)持平,不足0.3元/千瓦時(shí)。

2.審批電價(jià)階段

從1998年左右到2003年,上網(wǎng)電價(jià)由各地價(jià)格主管部門(mén)批準,報國務(wù)院主管部門(mén)備案。這一階段的風(fēng)電價(jià)格差異較大,最低的仍然是采用競爭電價(jià),與燃煤電廠(chǎng)的上網(wǎng)電價(jià)相當,最高上網(wǎng)電價(jià)超過(guò)1元/千瓦時(shí),如浙江括蒼山風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)電價(jià)高達1.2元/千瓦時(shí)。

3.招標和審批電價(jià)并存階段

從2003年到2005年,這一階段與前一階段的分界點(diǎn)是首期特許權招標,出現招標電價(jià)和審批電價(jià)并存的局面,即國家組織的大型風(fēng)電場(chǎng)采用招標的方式確定電價(jià)。在省區級項目審批范圍內的項目,仍采用的是審批電價(jià)的方式。

4.招標加核準方式階段

這一階段是在2006年之后,2006年1月《可再生能源法》生效,國家可再生能源發(fā)電價(jià)格等有關(guān)政策相繼出臺。規定:可再生能源發(fā)電項目的上網(wǎng)電價(jià),由國務(wù)院價(jià)格主管部門(mén)根據不同類(lèi)型可再生能源發(fā)電的特點(diǎn)和不同地區的情況,按照有利于促進(jìn)可再生能源開(kāi)發(fā)利用和經(jīng)濟合理的原則確定。國家發(fā)改委出臺了《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費用分攤管理試行辦法》(發(fā)改價(jià)格〔2006〕7號),出臺了《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費用分攤管理試行辦法》,提出了風(fēng)電電價(jià)確定的原則:風(fēng)力發(fā)電項目的上網(wǎng)電價(jià)實(shí)行政府指導價(jià),電價(jià)標準由國務(wù)院價(jià)格主管部門(mén)按照招標形成的價(jià)格確定。

5.按資源分類(lèi)電價(jià)階段

國家發(fā)改委于2009年7月發(fā)布了《關(guān)于完善風(fēng)力發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策的通知》(發(fā)改價(jià)格〔2009〕1906號),確定了分資源區制定陸上風(fēng)電標桿上網(wǎng)電價(jià)的原則,并按風(fēng)能資源和工程建設條件,將全國分為四類(lèi)風(fēng)能資源區,相應制定了0.51元/千瓦時(shí)、0.54元/千瓦時(shí)、0.58元/千瓦時(shí)以及0.61元/千瓦時(shí)四類(lèi)風(fēng)電標桿上網(wǎng)電價(jià)(見(jiàn)表6)。

表6 我國風(fēng)電標桿電價(jià)的詳細區域劃分

隨著(zhù)風(fēng)電裝備制造、風(fēng)電場(chǎng)管理、發(fā)電控制的技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步,風(fēng)力發(fā)電成本與價(jià)格的下降趨勢非常明顯。即使不考慮傳統化石能源尤其是中國煤炭發(fā)電的環(huán)境與社會(huì )成本,發(fā)電成本也在逐步接近燃煤電力成本。如果考慮燃煤發(fā)電的環(huán)境與社會(huì )成本,風(fēng)電在成本上更不占劣勢。即使這樣,風(fēng)力發(fā)電也面臨一個(gè)重要的瓶頸,那就是電網(wǎng)接入與消納問(wèn)題。

(三)電網(wǎng)接入與棄風(fēng)問(wèn)題

電網(wǎng)消納問(wèn)題是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。作為一個(gè)間歇性、多變化的電源,電網(wǎng)消納能力勢必成為大型風(fēng)電開(kāi)發(fā)的瓶頸。中國的風(fēng)電場(chǎng)主要位于遠離負載中心的地區,并且當地的電網(wǎng)設施相對較差。這一點(diǎn)已經(jīng)成為大型風(fēng)電基地面臨的最大問(wèn)題。

在河北、江蘇、內蒙古、甘肅、新疆等地規劃建設的千萬(wàn)千瓦級風(fēng)電基地大都遠離消費中心,電網(wǎng)網(wǎng)架結構不夠堅強、電源結構單一,風(fēng)電大規模接入給這些地區電網(wǎng)的穩定運行帶來(lái)了很大壓力。

中國的《可再生能源法》明文規定,要求電網(wǎng)企業(yè)收購與日俱增的可再生能源發(fā)電量,目標是要在2020年達到可再生能源發(fā)電量占總發(fā)電量的8%。然而,如果沒(méi)有外來(lái)壓力,電網(wǎng)企業(yè)沒(méi)有動(dòng)力積極接納風(fēng)電這種不穩定的直流電力上網(wǎng)。這種風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電與電網(wǎng)消納之間的矛盾導致了嚴重的“棄風(fēng)”問(wèn)題。

以棄風(fēng)最為嚴重的2012年為例,全國限制風(fēng)電出力的棄風(fēng)電量約200億千瓦時(shí),比2011年的棄風(fēng)電量翻了一番,占2012年實(shí)際風(fēng)電全部發(fā)電量的20%。限制風(fēng)電出力最嚴重的地區仍集中在風(fēng)能資源富集的“三北”地區,從目前的風(fēng)電運行情況看,蒙東、吉林限電問(wèn)題最為突出,冬季供暖期限電比例已經(jīng)超過(guò)50%;蒙西、甘肅酒泉、張家口壩上地區電網(wǎng)運行限電比例達20%以上;黑龍江、遼寧風(fēng)電運行限電比例達10%以上;吉林和蒙東的風(fēng)電利用小時(shí)數甚至已經(jīng)低于1500小時(shí),大大超過(guò)了行業(yè)的心理可接受程度;蒙東、吉林、黑龍江幾個(gè)區域限電量占全國限電量的一半左右[14],各地風(fēng)電利用情況如表7所示。

根據國家能源局統計,2013年平均棄風(fēng)率為11%,同比下降6個(gè)百分點(diǎn)。風(fēng)電平均利用小時(shí)數為2074小時(shí),同比提高184小時(shí)。風(fēng)電利用小時(shí)數經(jīng)歷2011年、2012年兩年低谷后,回升態(tài)勢明顯,達近年來(lái)最高值。2013年全國棄風(fēng)電量為162.31億千瓦時(shí)。其中,河北、蒙西、蒙東、吉林、甘肅五地棄風(fēng)電量最多,甘肅省棄風(fēng)率高達20.65%,居全國首位。顯然,風(fēng)電消納問(wèn)題仍集中在“三北”(東北、西北、華北)地區[15]。

表7 2013年度各省級電網(wǎng)區域風(fēng)電利用小時(shí)數統計

(四)風(fēng)電遠距離輸送

我國經(jīng)濟中心和用電負荷中心地處東部沿海地區,而能源生產(chǎn)基地和風(fēng)電基地主要位于華北和西北地區,電力生產(chǎn)和消費布局在地理空間上存在巨大的不對稱(chēng)性。這為風(fēng)電發(fā)展和電力輸送帶來(lái)了極大的困擾。

風(fēng)電大容量遠距離輸送系統輸送距離長(cháng),輸送功率大,存在電壓穩定性問(wèn)題,國家能源主管部門(mén)和電網(wǎng)企業(yè)目前采取的方案是遠距離輸送風(fēng)電。主要辦法是,除東北的風(fēng)電基地全部由東北電網(wǎng)消納以及江蘇沿海等近海和海上風(fēng)電基地主要是就地消納之外,其余各大風(fēng)電基地均已考慮風(fēng)電外送通道。河北風(fēng)電基地和蒙西風(fēng)電基地近期主要送入華北電網(wǎng),2020年前后需要山東電網(wǎng)接納部分電力和電量。蒙東風(fēng)電基地近期送入東北電網(wǎng)和華北電網(wǎng)。甘肅酒泉風(fēng)電基地和新疆哈密風(fēng)電基地近期送入西北網(wǎng),遠期送入華中網(wǎng)。

《國民經(jīng)濟發(fā)展“十二五”規劃綱要》提出,要適應大規??鐓^輸電和新能源發(fā)電并網(wǎng)的要求,加快發(fā)展現代電網(wǎng)體系建設,完善區域主干電網(wǎng),發(fā)展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進(jìn)輸電技術(shù),依托信息、控制和儲能等先進(jìn)技術(shù),推進(jìn)智能電網(wǎng)建設,切實(shí)加強城鄉電網(wǎng)建設與改造,增強電網(wǎng)優(yōu)化配置電力能力和供電可靠性。為了落實(shí)該綱要精神,國家電網(wǎng)提出了配合2015年風(fēng)電裝機容量1億千瓦和2020年1.5億千瓦的發(fā)展,建設大型風(fēng)電基地外送通道的規劃。

第一,建設酒泉至湖南±800千伏特高壓直流通道,將酒泉風(fēng)電配套部分火電打捆送至華中電網(wǎng)負荷中心。

第二,蒙東、蒙西、河北、新疆風(fēng)電基地電力除本地區消納外,與近區煤電打捆,通過(guò)特高壓交直流通道,送至“三華”電網(wǎng)負荷中心。

第三,江蘇沿海風(fēng)電就近接入江蘇電網(wǎng)。

第四,吉林風(fēng)電部分容量接入220千伏及以下電網(wǎng)就地消納,部分容量通過(guò)500千伏交流接入東北主網(wǎng)消納。

目前電力部門(mén)提出的建設蒙東至華東(容量1000萬(wàn)千瓦)、酒泉至華中(容量800萬(wàn)千瓦)主要輸送風(fēng)電的特高壓直流輸電工程,需3418億元。其中,蒙東—華東直流輸電工程發(fā)端在內蒙古通遼地區,受端在浙江北部,全長(cháng)約1800千米,初步測算總投資約需1960億元(其中,風(fēng)電1280億元,火電80億元,抽水蓄能電站150億元,直流輸電工程300億元,配套交流輸電工程及其他約150億元)。上網(wǎng)電價(jià)按0.55元/千瓦時(shí)(包括棄風(fēng)補償)計,至華東落地電價(jià)約0.7元/千瓦時(shí)。酒泉至華中±800千伏容量800萬(wàn)千瓦特高壓直流輸電工程,設想發(fā)端在甘肅省酒泉市西部風(fēng)電集中地區,受端在湖南長(cháng)沙附近,全長(cháng)約2000千米,初步測算工程約需總投資1468億元。其中,風(fēng)電1280萬(wàn)千瓦,投資1024億元;火電160萬(wàn)千瓦,投資64億元;直流輸電工程約需投資260億元;配套交流輸電工程及其他投資120億元(吳敬儒、王建生、何百磊,2013)。

然而,遠距離輸送風(fēng)電只是解決了風(fēng)電的外送通道問(wèn)題,并沒(méi)有從根本上緩解風(fēng)電直流電力對電網(wǎng)的沖擊。遠距離特高壓輸送風(fēng)電,雖然可以減少部分線(xiàn)損,但是巨大的投資成本和依然存在的線(xiàn)損仍會(huì )增加風(fēng)電消費的成本,給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)不利影響。上述兩個(gè)工程的輸送電價(jià)不算很高,但是這一計算方法并沒(méi)有考慮新投資所帶來(lái)的綜合成本上升。特高壓電網(wǎng)給全國電力安全和能源安全帶來(lái)的風(fēng)險也是一個(gè)存在巨大爭議的問(wèn)題。

四 主要政策建議

發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是一個(gè)系統性的工程。如前所述,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈包括從原材料、零部件、整機生產(chǎn)到風(fēng)電場(chǎng)建設運營(yíng)維護和電網(wǎng)消納等多個(gè)環(huán)節。由于風(fēng)電所發(fā)電力的特殊技術(shù)特性,它對電網(wǎng)消納有特殊的要求。同時(shí),在目前的技術(shù)水平和成本結構下,風(fēng)電與傳統能源電力尤其是燃煤發(fā)電相比在成本上不占優(yōu)勢,但是,風(fēng)電仍然是成本最為接近燃煤發(fā)電的可再生能源,為了實(shí)現大氣污染和溫室氣體減排目標,發(fā)展風(fēng)電仍然具有重大的意義。本部分將在前文分析的基礎上提出發(fā)展風(fēng)電的若干建議。

(一)加強電力需求預測研究,合理定位風(fēng)電地位

我國能源領(lǐng)域存在多方面的不平衡。首先是生產(chǎn)與消費在地理空間上的不平衡,消費中心位于東部沿海地區,包括環(huán)渤海、長(cháng)三角、浙江和福建沿海、珠三角地區,而各種能源的生產(chǎn)基地幾乎都在內陸。比如,石油、天然氣資源主要分布在黑龍江、山東、新疆、甘肅和四川,煤炭資源主要分布在蒙東、晉陜蒙、新疆、貴州等地,水電資源主要分布在青海、甘肅、四川、貴州、云南、湖北。其次是能源品種的不平衡,除煤炭資源比較豐富之外,其他常規能源資源包括石油、天然氣、鈾礦等的儲量都不高。風(fēng)電資源的分布同樣極不平衡,除山東和江蘇沿海外,其他主要風(fēng)電基地分布在蒙東、蒙西、吉林、河北北部、河西走廊、新疆東部地區,遠離電力消費中心。

因此,電網(wǎng)消納問(wèn)題成為并網(wǎng)風(fēng)電發(fā)展的絕對瓶頸,而“棄風(fēng)”問(wèn)題一直伴隨我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程。由于電力項目投資和運行期都很長(cháng),因此,發(fā)展風(fēng)電必須對我國中長(cháng)期的電力需求有比較準確的預測。目前,我國電力消費增長(cháng)速度已經(jīng)從“十五”、“十一五”和“十二五”前半段的高速增長(cháng)期回落,未來(lái)電力消費需求增長(cháng)趨勢如何關(guān)系到風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間。

當前我國城市化與工業(yè)化過(guò)程已經(jīng)基本結束?,F有城鎮化率數據并沒(méi)有包括那些在城鎮里工作和生活的沒(méi)有戶(hù)口或暫住證的人口,如果把這部分人口算在城鎮化率內,則中國的城鎮化率毫無(wú)疑問(wèn)將更高。未來(lái)城鎮化工作的重點(diǎn)實(shí)際上是如何把來(lái)享受城鎮公共服務(wù)的人口納入社會(huì )服務(wù)體系當中。但是,以人口遷徙為基本特征的城鎮化過(guò)程已經(jīng)結束。工業(yè)化也存在類(lèi)似的情況,中國的工業(yè)生產(chǎn)能力不僅滿(mǎn)足了國內的需求,而且滿(mǎn)足了全球很大比例的需求,大部分家庭在工業(yè)產(chǎn)品的擁有與享受上并不比發(fā)達國家差很多,所差的其實(shí)是社會(huì )保障、醫療服務(wù)等非工業(yè)的內容。從這個(gè)角度來(lái)講,未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)能力不是增長(cháng),而是要減少,因為大規模房地產(chǎn)建設和基礎設施建設接近完成,至少增長(cháng)速度減緩,對鋼鐵、有色、建材等高耗能、高耗電的產(chǎn)品的需求在減少,相應的電力需求也在減少。工業(yè)生產(chǎn)所耗電力約占總電力需求的70%(2011年為73.8%[16]),鋼鐵、有色、建材等高耗電產(chǎn)品耗能占工業(yè)電力需求的很大一部分(2011年這三個(gè)行業(yè)連帶其采礦的電力消費占工業(yè)電力消費的36.4%[16])。如果大規模建設過(guò)程結束,未來(lái)電力需求出現下跌也是有可能的,中國電力生產(chǎn)趨勢如圖8所示。因為居民生活和商業(yè)用電需求與工業(yè)相比是比較小的,這部分需求的增長(cháng)很難填補工業(yè)需求下降的部分。

圖8 中國電力生產(chǎn)增長(cháng)趨勢

目前我國已經(jīng)重啟了沿海核電項目,未來(lái)電力生產(chǎn)能力并不缺乏,大力發(fā)展并網(wǎng)風(fēng)電作為電力來(lái)源的提法是不成立的。因此,對風(fēng)電的定位應該集中在兩方面:第一是作為清潔能源進(jìn)入電網(wǎng),替代部分燃煤電力,緩解由燃煤發(fā)電帶來(lái)的嚴重環(huán)境問(wèn)題,如霧霾現象,并為溫室氣體減排做出貢獻,這一角色是實(shí)現我國能源生產(chǎn)清潔化的一個(gè)重要戰略構成;第二是作為離網(wǎng)電力和分布式小型或微型電力網(wǎng)絡(luò )的電力來(lái)源,成為遠離主干電網(wǎng)的邊緣地區的能源供應來(lái)源,降低全國的總體能源成本。

(二)拓展渠道,創(chuàng )新利用方式,提高風(fēng)電就地消納比率

我國目前已經(jīng)建成了以并網(wǎng)風(fēng)電為主的九大風(fēng)電基地,并且多數位于遠離電力負荷中心的地區。因此,提高本地消納水平是最為經(jīng)濟的辦法,遠距離輸送尤其是超高壓專(zhuān)用線(xiàn)路遠距離輸送是次優(yōu)的甚至可以說(shuō)是不得已而為之的選擇。各大風(fēng)電基地除山東和江蘇沿海外,均處于內陸,但是它們距臨近的城市群并不是很遠。比如,蒙東和吉林風(fēng)電基地離哈爾濱、長(cháng)春、通遼、四平、沈陽(yáng)城市群的直線(xiàn)距離只有300公里左右,河北北部風(fēng)電基地離北京、天津、唐山、保定、張家口的距離更近,蒙西風(fēng)電基地距離包頭、烏海、銀川、蘭州、白銀等地不遠,河西走廊風(fēng)電基地與河西走廊城市帶幾乎重合,哈密達坂城風(fēng)電基地與哈密、吐魯番、烏魯木齊也并不遠。

隨著(zhù)我國“一路一帶”戰略的實(shí)施,西部地區尤其是河西走廊及其延伸地帶的經(jīng)濟發(fā)展和電力消納能力勢必有較大的提高,將為風(fēng)電消納提供更大的需求。今后應推進(jìn)西北地區的產(chǎn)業(yè)結構調整,發(fā)展和培育中西部地區負荷,促進(jìn)風(fēng)電就地消納。在東北地區可以開(kāi)展冬季低谷期風(fēng)電供熱、風(fēng)電熱泵等擴大風(fēng)電消納的示范項目,拓展當地風(fēng)電的利用方式。

北方地區普遍存在漫長(cháng)的冬季,供暖問(wèn)題一直是煤炭和電力供給的重要保障對象,如果能夠把北方風(fēng)電基地的直流電力用于臨近城市的冬季供暖,就可以大大緩解冬季發(fā)電與供暖之間的矛盾,也為風(fēng)電尋找了一個(gè)新的出路。而且,冬季是北方風(fēng)力供給最強的季節,供暖需求對風(fēng)電的頻率和波動(dòng)性都沒(méi)有很強的限制,建議各風(fēng)電開(kāi)發(fā)商探索這種新的利用模式。此外,也有很多其他的利用模式可以探索。

(三)發(fā)展智能電網(wǎng)是保障風(fēng)電良性發(fā)展的重要舉措

提高電網(wǎng)消納能力成為大規模風(fēng)電基地良性運轉的必要條件,也是解決存在多年的棄風(fēng)問(wèn)題的主要抓手。而提高消納能力的核心在于電網(wǎng)的智能化。智能電網(wǎng)有三個(gè)必需的基礎條件:準確預測能力、調峰調頻電源保障、安全穩定的電網(wǎng)調控能力。

接入風(fēng)電的智能電網(wǎng)的關(guān)鍵是風(fēng)力發(fā)電預測系統,要對風(fēng)電出力做到準確把握才能及時(shí)采取有效的調峰調頻措施,保障電網(wǎng)的安全穩定運行。要做到這一點(diǎn)雖然有一定難度,但是在現代氣象預測能力條件下還是能夠實(shí)現的。

由于風(fēng)電出力的波動(dòng)性,調峰調頻電站就非常重要。由于燃煤電廠(chǎng)并不適合作為調峰調頻電源,發(fā)展天然氣發(fā)電或者抽水蓄能電站對于建設智能電網(wǎng)就非常重要。我國北方的幾大風(fēng)電基地,蒙西和河西走廊兩個(gè)基地可以與黃河上的水電站形成調峰調頻組合,其他幾個(gè)基地雖然沒(méi)有這一條件,但是可以利用附近煤礦的煤層氣資源作為天然氣調峰電廠(chǎng)。目前蒙東煤炭基地、晉陜蒙煤炭基地的煤層氣資源都沒(méi)有好好利用,未來(lái)可以考慮這一用途。

電網(wǎng)調控技術(shù)目前實(shí)際上已經(jīng)比較成熟,而且有進(jìn)一步提高的空間。雖然智能電網(wǎng)對電網(wǎng)企業(yè)提出了較高的要求,但是為了中國的環(huán)境改善和能源結構的優(yōu)化,電網(wǎng)企業(yè)應該承擔起這一責任。

(四)在東部發(fā)達地區發(fā)展低風(fēng)速風(fēng)電機組和海上并網(wǎng)風(fēng)電

前文已述及,發(fā)展遠距離輸送風(fēng)電在經(jīng)濟上會(huì )大大提高風(fēng)電的綜合成本,而在沿海電力負荷中心發(fā)展低風(fēng)速風(fēng)電和海上風(fēng)電,雖然看似成本較高,但是如果考慮建設遠距離特高壓直流輸電線(xiàn)路的投資,那么無(wú)疑沿海地區的低風(fēng)速風(fēng)電和海上并網(wǎng)風(fēng)電更為劃算。

目前低風(fēng)速風(fēng)電和海上風(fēng)電是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步最快的領(lǐng)域。隨著(zhù)低風(fēng)速風(fēng)電技術(shù)的不斷進(jìn)步,中東部和南方地區的分散風(fēng)能資源的開(kāi)發(fā)價(jià)值逐漸提高,這些區域市場(chǎng)消納能力較強,大力開(kāi)發(fā)利用風(fēng)電將進(jìn)一步促進(jìn)我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續健康發(fā)展。雖然海上發(fā)電目前成本較高,但是海上風(fēng)電不占用土地,環(huán)境影響小,且臨近我國電力負荷中心區,可以就近消納。目前東部地區的山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東都提出要發(fā)展海上風(fēng)電??梢灶A計,未來(lái)隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步的加快,我國發(fā)展海上風(fēng)電將有更大的空間。

(五)積極發(fā)展離網(wǎng)型和分布式微網(wǎng)風(fēng)電

美國和歐洲的風(fēng)電場(chǎng)規模都不是很大,但是分布廣泛。在這種模式之下,美國有些州風(fēng)電占電力消費的比例達到10%,歐洲風(fēng)電比例也遠高于我國。由于風(fēng)電是一種不穩定的電力來(lái)源,發(fā)展大規模風(fēng)電場(chǎng)、風(fēng)電基地受到嚴格的電網(wǎng)消納能力制約,并非最佳的技術(shù)經(jīng)濟路徑。而發(fā)展分布式的微網(wǎng)風(fēng)電或者離網(wǎng)型風(fēng)電,是利用風(fēng)電的最有效方式。

但是,在中國,雖然2006年1月《可再生能源法》開(kāi)始生效后風(fēng)電產(chǎn)業(yè)取得飛速發(fā)展,但小型風(fēng)力發(fā)電機組的分布式發(fā)電應用還處于空白,急需國家出臺相關(guān)政策推動(dòng)小型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

早在20世紀80年代,我國就把小型風(fēng)力發(fā)電機組作為解決偏遠地區農牧民供電問(wèn)題的主要產(chǎn)品,為幾十萬(wàn)戶(hù)農牧民提供基本電力供應。目前,在新能源產(chǎn)業(yè)中,風(fēng)力發(fā)電機組是技術(shù)最成熟、最具備大規模發(fā)展條件的產(chǎn)品。但我國的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展重點(diǎn)放在了大型風(fēng)力發(fā)電機組上,小型風(fēng)力發(fā)電機組產(chǎn)業(yè)雖然有了較大發(fā)展,但基本上處于自生自滅狀態(tài)[17]。

小型風(fēng)力發(fā)電機的容量范圍廣,小至50瓦、100瓦,大至10千瓦、100千瓦,就容量而言有幾十種。年平均風(fēng)速3米/秒(測風(fēng)高度10米)以下,大風(fēng)場(chǎng)無(wú)法利用的農村地區、城鄉接合部、居民小區、別墅庭院,甚至寫(xiě)字樓頂都可以安裝風(fēng)機。這樣,既美化了環(huán)境,也充分利用了局部環(huán)境的風(fēng)能。正如大水電不能取代小水電一樣,大型并網(wǎng)風(fēng)電也不能取代小型風(fēng)電,不應忽視小型風(fēng)電的發(fā)展。

建議今后鼓勵建設中小型風(fēng)電項目接入配電網(wǎng)就地消納,在西北、華北適宜地區,鼓勵以分散式風(fēng)電及儲能設施等為主、電網(wǎng)為輔的微型電網(wǎng)運行項目,創(chuàng )新風(fēng)電就地消納的模式。

(六)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步,提升產(chǎn)業(yè)制造能力

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是典型的技術(shù)推動(dòng)型產(chǎn)業(yè),設計、制造、應用、管理等各環(huán)節都處于不斷進(jìn)步的過(guò)程之中。只有跟上技術(shù)進(jìn)步的步伐,才能在未來(lái)的國際化競爭中立于不敗之地,也才能實(shí)現產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在20世紀70~80年代曾經(jīng)在小型風(fēng)電設備領(lǐng)域打下了較好的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)制造基礎,但是沒(méi)有及時(shí)向大型化和并網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展。20世紀90年代之后,整個(gè)產(chǎn)業(yè)采取了“以市場(chǎng)換技術(shù)”的發(fā)展戰略,風(fēng)電裝機容量快速增長(cháng),并通過(guò)購買(mǎi)先進(jìn)企業(yè)圖紙等方式獲得了技術(shù)水平的提升。

盡管這種方式促進(jìn)了國內風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,但是國內企業(yè)大多仍然停留在引進(jìn)、吸收階段,核心技術(shù)仍然依賴(lài)從國外引進(jìn),并沒(méi)有解決產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的內生性問(wèn)題。形成這種狀況的原因是多方面的,首先最大的因素是前些年風(fēng)電裝機快速發(fā)展,市場(chǎng)需求巨大,導致很多企業(yè)只要把采購的零部件組裝起來(lái)就能獲得可觀(guān)的利潤,因此,企業(yè)就沒(méi)有必要花大力氣進(jìn)行技術(shù)創(chuàng )新;其次是中國制造業(yè)整體的技術(shù)能力與創(chuàng )新能力不強,無(wú)法支撐風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng )新,最為基本的原材料的質(zhì)量與國外有明顯的差距。因此,推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng )新與進(jìn)步也是一個(gè)系統工程。對此,提出以下建議。

第一,要加強對風(fēng)電場(chǎng)的質(zhì)量與技術(shù)監督,從末端需求倒逼風(fēng)電制造企業(yè)加強質(zhì)量管理,讓那些簡(jiǎn)單拼裝的企業(yè)沒(méi)有存在的空間。第二,加強風(fēng)電產(chǎn)品認證體系建設,建立風(fēng)電產(chǎn)品準入的嚴格技術(shù)標準。第三,探索建立國家級的風(fēng)電產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品測試平臺,為風(fēng)電企業(yè)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)活動(dòng)提供支持。第四,鼓勵風(fēng)電制造企業(yè)、風(fēng)電開(kāi)發(fā)商與電網(wǎng)企業(yè)之間的合作研究,打破各自為政的局面。

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