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第二节
风电开发与利用

一、全球风电行业的发展

1.风电行业装机容量连续增长

根据全球风能理事会统计,受到我国惊人的风电新增装机30500MW的驱动,全球风电产业2015年新增装机63013MW,实现了22%的年度市场增长率。美国市场得益于第四季度的强劲增长、全年达到8.6GW,德国新增6GW超过预期,其中包括2.3GW的海上项目。到2015年年底,全球风电累计装机容量达到432419MW,累计年增长率达到17%。2015是一个风电市场的大年,特别是对一些大型市场来说,如中国、美国、德国、巴西等,所有这些国家都实现了创纪录的新增装机容量。

2016年全球风电依旧发展迅速,世界各国也都在布局本国的风电产业。各国政府出台了一系列促进风电发展的政策,风电企业也在积极拓展版图。如全球最大海上风电运营商即将IPO估值160亿美元;2018年起智利地铁系统将使用可再生能源,主要是太阳能(000591)和风能等;吉尔吉斯拟实施税收优惠来促进风电开发;印度推出太阳能与风能混合动力系统;日本福岛将建500兆瓦级的风力发电站,到2020年在首都圈开始输电;英国将投资38亿美元建设588MW海上风电场;挪威石油公司拟打造全球首个海上漂浮风电场等。

全球风能理事会2015全球风电统计数据图如图1-1~图1-4所示。

图1-1 全球风电年新增装机容量(2000~2015年)

2.亚洲新增装机容量蝉联全球榜首

风电正在引领全球从化石能源转向的转型,风电正在价格、表现和可靠性上更具竞争力。非洲,亚洲和拉丁美洲等很多国家有很多风电市场开放,这些市场将成为下一个十年风电市场的领导力量。

图1-2 全球风电装机累计容量(2000~2015年)

图1-3 2015年全球风电新增装机容量前十名(资料来源:GWEC)

由于2015年我国新增市场的卓越表现,也在累计装机容量上超越了欧盟成为全球第一。我国累计装机容量达到145.1GW,而欧盟141.6GW。在持续政策改善的支持下,我国大力发展以风电为代表的清洁能源,主要考虑到以下两点:煤炭是我国众多城市空气严重污染的主要原因,需要尽快减少对煤炭的依赖;更加关注如何应对气候变化。在亚洲其他地区,印度装机达到了2623MW,这一装机使印度的累计装机容量超越了西班牙,成为全球第四,位列中国、美国和德国之后。日本、韩国和中国台湾也有一些新增装机。

图1-4 2015年全球风电累计装机容量前十名(资料来源:GWEC)

3.全球风电行业制造销售继续看好

2015全球风电整机制造商装机容量前十名(2015年)如图1-5所示。

4.全球风电机组价格竞争激烈

缘于市场中各商家之间激烈的竞争,我国1.5MW主流机型的风机价格在过去的四年当中逐年下降,目前已比2009年的价格降低了35%。同时,由于欧美风机需求的降低以及我国低价格风机进入国际市场,全球风机价格也同比降低了至少20%。欧美市场为了尽量避免激烈的市场竞争,采取了一系列措施,包括引进先进技术的新风机模型、为特殊国家和地区订制风机以及多项效益担保条款等,这些措施有效地阻止了风机价格的持续下降。

图1-5 全球风电整机制造商装机容量前十名(2015年)(本表选自彭博社统计资料)

近年来,风机技术由原先传统双馈型风机逐步转化为直流驱动型风机。在风电产业中,直驱风机的数量持续增长。全球超过15个风机供应商为风电市场提供直流驱动风机的安装方案,目前直驱风机占所有风机供应的28.1%的份额。

风机尺寸仍持续增加,但增加的速度逐步降低。大型风机的主要市场在欧洲,特别是风电技术先进的德国和丹麦。大型风电机组的发展趋势很快,随着清洁能源的发展,下一代风电机组将成为技术发展趋势。维斯塔斯正在丹麦测试他们的V1648MW的风机;西门子和Alstom在已经安装了6MW的直驱型风机:三星的7MW风机正在苏格兰运行;我国的华锐、金风、明阳和联合动力也已开始测试6MW~6.5MW的风机模型;日本也准备测试7MW海上风机。

二、我国风电行业发展依然强劲

1.风电在装机容量与发电量中占有一定比例

随着我国经济持续发展,能源消费逐年增长,造成能源缺口加大。通过发展清洁新能源是大力推进节能减排,减少温室气体排放最有效途径之一,充分利用我国风力资源,发展我国风电行业是保护环境的重要手段,更有助于提高能源安全性和减缓气候变化。

2015年,全国风电产业继续保持强劲增长势头,全年风电新增装机容量3297万kW,新增装机容量再创历史新高,累计并网装机容量达到1.29亿kW,占全部发电装机容量的8.6%;风电发电量1863亿kWh,占全部发电量的3.3%;新增风电核准容量4300万kW,同比增加700万kW,累计核准容量2.16亿kW,累计核准在建容量8707万kW。另外,我国非化石能源发电装机比重已达30%,2020年非化石能源占一次能源消费15%;2030年风电装机容量达到4亿kW,2050年风电装机容量达10亿kW,可满足17%的电力需求。

2005~2014年我国新增与累计风电装机容量如图1-6所示;2014年我国不同功率风电机组累计装机容量占比如图1-7所示,从图1-7反映其中1.5MW的风电机组占总装机容量的61%,仍占据主导地位;2015年我国内蒙古自治区新建风电场如图1-8所示;2015年我国东海新建海上风电场如图1-9所示。

图1-6 2005~2014年我国新增与累计风电装机容量

图1-7 2014年我国不同功率风电机组累计装机容量占比图

图1-8 2015年我国内蒙古自治区新建风电场

图1-9 2015年我国东海新建海上风电场

截至2014年年底,我国电力总装机容量为13.6亿kW,其中火电、水电、风电、核电和太阳能发电分别占总装机容量的67.4%、22.2%、7.0%、1.4%和2.0%;在发电总量中,火电、水电、风电、核电和太阳能发电量分别占75.1%、19.3%、2.8%、2.3%和0.5%,2014年我国发电装机容量和发电量构成如图1-10所示。

2.风电基地发展迅猛

按照《国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划(2014~2020年)的通知》,未来几年,我国重点规划建设酒泉、内蒙古自治区西部、内蒙古自治区东部、冀北、吉林、黑龙江、山东、哈密、江苏等9个大型现代风电基地及配套送出工程。以南方和中东部地区为重点,大力发展分散式风电,稳步发展海上风电。到2020年,风电装机达到2亿kW,风电与煤电上网电价相当。

我国通过加快发展风力发电,以实现减排。如我国第一个百万千瓦风电基地——单晶河200MW国家特许风电项目已于2007年4月底在河北省张北县奠基开工,到2008年北京奥运会开幕前,由这个风电基地提供的电能并入华北电网,从而提高清洁能源在电网中的比例,为北京科技奥运做出了贡献。单晶河风电场位于张北县的西南部。这里风能资源比较丰富,65m高度年平均风速7.64m/s,平均风功率密度378.6W/m 2 ,开发风电的条件较好。该项目总装机容量为200MW,每年可发电4.4亿kW·h与相同发电量的火电相比,每年可节约约16.6万t(标煤),折合原煤为23.3万t,可相应减排SO 2 为7454t、NO 2 为2115t、CO 2 为39.5万t、CO为53.6t,比外还可以减少废渣排放4万t、减少耗水1万多t,对改善大气环境有积极的作用。

图1-10 2014年我国发电装机容量和发电量构成

我国风能资源丰富,可开发利用的风能储量约10亿kW,其中,陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算),海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW。由于风能储量大、分布广,陆地和海上可开发的风能资源储量分别为2.5亿kW和7.5亿kW,大大超过可利用的3.78亿kW水能资源。2010年中期我国风电装机容量2175万kW,2010年年底我国风电装机容量为4183万kW,2014年我国风电累计装机容量11460.9万kW,2020年我国并网风电装机容量将达到2亿kW,2020年我国风电装机容量的设备投资总额7700亿元。

(1)首个十万千瓦级风电基地一期工程完成 我国首个千万千瓦级风电基地——酒泉风电基地一期工程516万kW装机9月底已经全部完工。在风电场建设的带动下,我国风电装备制造业也快速发展。仅酒泉风电设备产业制造园就落户29家企业,其中我国风电设备总装的前三强——华锐、金风、东气,以及叶片制造前三强——中材、中复、中航等全部落户园区,2010年前7个月销售收入就突破百亿元。

按照国家规划,酒泉风电基地一期2010年底已实现装机516万kW,2015年实现装机1271万kW。在一期建设工程完成的同时,二期工程755万kW风电项目也完成测风、规划选址、预可研等前期工作。

(2)海上风电项目全面启动 我国首个100MW海上风电特许权项目多家央企电力集团报出超低价,以及0.6101元/kWh的全场最低电价。这一价格已逼近目前我国陆上风电价格。与陆上风电相比,海上风电虽具有风速高、风资源稳定、发电量大等特点,但因其技术和所处的运行环境远较陆上风电复杂,因此其发电成本应比前者更高。

我国沿海省份工业发达、耗电量大,同时缺少传统资源,电力供应始终难以完全满足。除了太阳能光伏发电,在沿海省市,风能发电是未来发展可替代能源的主要方向。事实上,东部沿海风能发电已有先例:我国第一个海上风电示范项目——上海东海大桥10万kWh海上风电场项目的税后上网电价为0.978元/kWh。该项目总投资约23.65亿元,2010年7月已实现并网发电。

随着我国风电产业的发展,特别是海上风电特许权招标项目的全面启动,风电机组大型化已成为行业发展的趋势。2010年6月8日,由我国自主研发的34台3MW海上风电机组在第一个国家示范工程——上海东海大桥海上风电场项目全部成功并网发电,并于8月31日全部通过240h预验收,由此揭开了自主建设海上风电项目的序幕。

2015年11月25日,上海东海大桥100MW海上风电示范项目又迎来特殊时刻;上海东海大桥100MW海上风电示范项目机组出质保及后服务合作签约仪式在上海成功举办。至此,由华锐风电提供全部34台3MW风电机组的东海大桥海上风电场成为国内唯一经过5年运行检验并顺利出质保的海上风电项目。

上海东海大桥100兆瓦海上风电示范项目是我国第一个国家海上风电示范项目,也是欧洲以外全球第一个海上风电场。截止到2014年12月,上海东海大桥风电场一期工程发电量已累积超过10.94亿kWh,取得了良好的经济效益。

上海东海大桥100兆瓦海上风电示范项目成功建设,取得了多项技术突破,为我国海上风电建设积累了宝贵经验,首先,打破了国际巨头的技术垄断和封锁,标志着我国大功率风电机组装备制造业跻身世界先进行列;其次,采用海上风机整体吊装工艺,大大缩短了海上施工周期,填补了我国海上风电机组海上运输和安装空白;再次,全球每一次使用高桩承台基础设计,有效解决了高耸风电机组承载、抗拔、水平移位的技术难题;最后,全部设计和建设工作由国内企业和研究院所完成,也填补了我国海上风电场设计、基础设计和施工空白。

该项目的开工建设及并网发电,其意义不仅仅体现在经济效益和社会效益方面,在促进、推动我国海上风电的发展具有标杆示范作用。据业界专家介绍,当时国家所有关于海上风电的政策包括电价的制订,都取决于东海大桥项目建成后的实际运行效果。目前我国海上风电建设呈现出良好的发展态势也与该项目的成功建设密不可分。

我国风电设备行业已经从消化引进海外技术阶段发展至自主技术创新阶段,风电设备具备技术和价格等方面的优势。

我国首台低风速风力发电机投入运行。中国南车株洲电机有限公司日前宣布,成功研制出了我国首台适用于风速低于7m/s的2MW低风速风力发电机。这一大功率风力发电装备的问世,将激活我国中部和东南部风能资源。

中国南车株洲电机有限公司,科研人员经过技术攻关,采用新型齿轮传动、轻量化、高绝缘等级、低开路电压等技术,设计并生产出了一台功率达2MW的低风速风力发电机。这种装备能在不足7m/s的低风速下运转并发电,将被首先应用于湖南境内的渌口风电场,并实现小批量生产。

长期以来,我国大型风力发电装备只能利用边远、高海拔地区高速风能资源,并网难、输送难成为制约风力发电产业的瓶颈。2MW低风速风力发电机的问世,使经济发达、人口稠密且耗电量大的华东、华南、华中等占我国面积68%以上的低风速地区风能资源可就地利用,对新能源开发和环保减排具有重大意义。

3.风电后服务市场成效显著

上海东海大桥100MW海上风电示范项目机组出质保及后服务合作顺利签约,也从侧面说明风电运维后服务市场已取得了突破。

风电行业将随着大批风电机组质保期的临近,市场规模将进一步放量增长。如华锐风电已形成一整套运维服务体系供业界参考:现场服务标准进一步细化,完善了客户管理体系,以集团客户服务部为核心,整合集团技术服务部、集团运维工程部和区域公司的优势,对现场服务进行全面支持,形成了双向反馈、响应迅速的客户服务流程。与此同时,还组建了一支近1000人的运维服务团队,专注于给业主及客户提供周到、完善的风电运维服务。

三、我国风电设备制造业发展蓬勃

2013年以来,我国风电新增装机容量排名前15位的企业占据了国内约90%的市场份额,2013~2015年我国新增风电装机容量市场排名情况见表1-1。

我国主要的风电叶片生产企业有中材科技、中复连众、中航惠腾、LM、时代新材,洛阳双瑞、重庆通用、东泰、中科宇能、上玻院等,另外明阳、东汽、联合动力、维斯塔斯等整机企业也自产叶片。2013年中材科技供应叶片数量按匹配的整机容量折合超过3GW,中复连众供应量也约有3GW,其他供应量较大的企业有中航惠腾、艾尔姆、时代新材、联合动力、广东明阳等。

表1-1 2013~2015年我国新增风电装机容量市场排名情况

齿轮箱生产企业除南高齿、重齿、大重、杭齿及外资企业博世力士乐、威能极外,近年来重庆望江、天津华建天恒、宁波东力等企业在风电齿轮箱供应上也有所突破。其他部件如发电机、轴承、变流器等产品都有充足供应。

2013年随着市场的回暖,风电设备制造业市场订单逐渐增加。另外,风电设备市场售价也开始触底反弹,目前1.5MW主流机型单位千瓦市场售价(不含塔筒)平均在4000元或稍高一些,整个制造业呈现出良性发展的势头。不过,货款拖欠和利润率偏低仍是目前制造业最大的问题。解决这些问题的关键,一方面是国家对风电电价的补贴需要及时足额发放,另一方面是开发商与供应商须研究建立和谐共赢机制,对风电设备运行质量、售后服务、货款支付等问题制定合理合同条款并严格执行。制造企业需要加强自律,避免低价竞争,努力提高产品可靠性,规划适应长期发展的技术和市场战略,以综合竞争力赢得市场信赖。 7ypjIgeM5t7rsFsZmj+If7wGho1MB+ku05uIJc1U/OfW6ts/2UOrgkYDvrn5K+WE

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