一、風(fēng)電的發(fā)展
1.1 建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,風(fēng)電場管理逐步規(guī)范
1986 年建設(shè)山東榮成第一個示范風(fēng)電場至今,經(jīng)過近20 多年的努力,風(fēng)電場裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大截止2004 年底,全國建成43 個風(fēng)電場,安裝風(fēng)電機(jī)組1292臺,裝機(jī)規(guī)模達(dá)到76.4 萬kW,居世界第10 位,亞洲第3 位(位于印度和日本之后)。另外,有關(guān)部門組織編制有關(guān)風(fēng)電前期、建設(shè)和運(yùn)行規(guī)程,風(fēng)電場管理逐步走向規(guī)范化。
1.2 專業(yè)隊(duì)伍和設(shè)備制造水平提高,具備大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電的條件經(jīng)過多年的實(shí)踐,培養(yǎng)了一批專業(yè)的風(fēng)電設(shè)計、開發(fā)建設(shè)和運(yùn)行管理隊(duì)伍,大型風(fēng)電機(jī)組的制造技術(shù)我國已基本掌握,主要零部件國內(nèi)都能自己制造。其中,600kW 及以下機(jī)組已有一定數(shù)量的整機(jī)廠,初步形成了整機(jī)試制和小批量生產(chǎn)。
截止2004 年底,本地化風(fēng)電機(jī)組所占市場份額已經(jīng)達(dá)到18%,設(shè)備制造水平不斷提高,目前,我國已經(jīng)具備了設(shè)計和制造750kW 定槳距定轉(zhuǎn)速機(jī)型的能力,相當(dāng)于國際上二十世紀(jì)90 年代中期的水平。與國外聯(lián)合設(shè)計的1200 千瓦和獨(dú)立設(shè)計的1000 千瓦變槳距變轉(zhuǎn)速型樣機(jī)于2005 年安裝,進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行。
1.3 風(fēng)力發(fā)電成本逐步降低
隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的形成和規(guī)模發(fā)展,通過引進(jìn)技術(shù),加速風(fēng)電機(jī)組本地化進(jìn)程以及加強(qiáng)風(fēng)電場建設(shè)和運(yùn)行管理,我國風(fēng)電場建設(shè)和運(yùn)行的成本逐步降低,初始投資從1994 年的約12000 元/kW 降低到目前的約9000 元/kW。同時風(fēng)電的上網(wǎng)電價也從超過1.0 元/kWh 降低到約0.6 元/kWh。
1.4 2003 年國務(wù)院電價改革方案規(guī)定風(fēng)電暫不參與市場競爭,電量由電網(wǎng)
企業(yè)按政府定價或招標(biāo)價格優(yōu)先購買。國家發(fā)展改革委從2003 年開始推行風(fēng)電特許權(quán)開發(fā)方式,通過招投標(biāo)確定風(fēng)電開發(fā)商和上網(wǎng)電價,并與電網(wǎng)公司簽訂規(guī)范的購電協(xié)議,保證風(fēng)電電量全部上網(wǎng),風(fēng)電電價高出常規(guī)電源部分在全省范圍內(nèi)分?jǐn)偅欣谖龂鴥?nèi)外各類投資者開發(fā)風(fēng)電。
1.5 2005 年2 月28 日通過的《中華人民共和國可再生能源法》中規(guī)定了“可再生能源發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電價,由國務(wù)院價格主管部門根據(jù)不同類型可再生能源發(fā)電的特點(diǎn)和不同地區(qū)的情況,按照有利于促進(jìn)可再生能源開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)合理的原則確定”,“電網(wǎng)企業(yè)為收購可再生能源電量而支付的合理的接網(wǎng)費(fèi)用以及其他合理的相關(guān)費(fèi)用,可以計入電網(wǎng)企業(yè)輸電成本,并從銷售電價中回收。”和“電網(wǎng)企業(yè)依照本法第十九條 規(guī)定確定的上網(wǎng)電價收購可再生能源電量所發(fā)生的費(fèi)用,高于按照常規(guī)能源發(fā)電平均上網(wǎng)電價計算所發(fā)生費(fèi)用之間的差額,附加在銷售電價中分?jǐn)偂保瑢L(fēng)電特許權(quán)項(xiàng)目中的特殊之處已經(jīng)用法律條文作為通用的規(guī)定,今后風(fēng)電的發(fā)展應(yīng)納入法制的框架。
二、風(fēng)能資源
2.1 風(fēng)能儲量
我國幅員遼闊,海岸線長,風(fēng)能資源比較豐富。根據(jù)全國900 多個氣象站陸地上離地10m 高度資料進(jìn)行估算,全國平均風(fēng)功率密度為100W/m2,風(fēng)能資源總儲量約32.26 億kW,可開發(fā)和利用的陸地上風(fēng)能儲量有2.53 億kW,近海可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲量有7.5 億kW,共計約10 億kW。如果陸上風(fēng)電年上網(wǎng)電量按等效滿負(fù)荷2000 小時計,每年可提供5000 億千瓦時電量,海上風(fēng)電年上網(wǎng)電量按等效滿負(fù)荷2500 小時計,每年可提供1.8 萬億千瓦時電量,合計2.3 萬億千瓦時電量。
2.2 風(fēng)能資源分布
我國面積廣大,地形條件復(fù)雜,風(fēng)能資源狀況及分布特點(diǎn)隨地形、地理位置不同而有所不同。風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要分布在東南沿海及附近島嶼以及北部地區(qū)。另外,內(nèi)陸也有個別風(fēng)能豐富點(diǎn),海上風(fēng)能資源也非常豐富。
北部(東北、華北、西北)地區(qū)風(fēng)能豐富帶。北部(東北、華北、西北)地區(qū)風(fēng)能豐富帶包括東北三省、河北、內(nèi)蒙古、甘肅、青海、西藏和新疆等省/自治區(qū)近200km 寬的地帶。三北地區(qū)風(fēng)能資源豐富,風(fēng)電場地形平坦,交通方便,沒有破壞性風(fēng)速,是我國連成一片的最大風(fēng)能資源區(qū),有利于大規(guī)模的開發(fā)風(fēng)電場,但是當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)容量較小,限制了風(fēng)電的規(guī)模,而且距離負(fù)荷中心遠(yuǎn),需要長距離輸電。
沿海及其島嶼地區(qū)風(fēng)能豐富帶。沿海及其島嶼地區(qū)包括山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西和海南等省/市沿海近10km 寬的地帶,冬春季的冷空氣、夏秋的臺風(fēng),都能影響到沿海及其島嶼,加上臺灣海峽狹管效應(yīng)的影響,東南沿海及其島嶼是我國風(fēng)能最佳豐富區(qū)。沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),沿海及其島嶼地區(qū)風(fēng)能資源豐富,風(fēng)電場接入系統(tǒng)方便,與水電具有較好的季節(jié)互補(bǔ)性。然而沿海岸的土地大部份已開發(fā)成水產(chǎn)養(yǎng)殖場或建成防護(hù)林帶,可以安裝風(fēng)電機(jī)組的土地面積有限。
內(nèi)陸風(fēng)能豐富點(diǎn)。在內(nèi)陸一些地區(qū)由于湖泊和特殊地形的影響,形成一些風(fēng)能豐富點(diǎn),如鄱陽湖附近地區(qū)和湖北的九宮山和利川等地區(qū)。
海上風(fēng)能豐富區(qū)。我國海上風(fēng)能資源豐富,東部沿海水深2m 到15m 的海域面積遼闊,按照與陸上風(fēng)能資源同樣的方法估測,10m 高度可利用的風(fēng)能資源約是陸上的3 倍,即7 億多kW,而且距離電力負(fù)荷中心很近。隨著海上風(fēng)電場技術(shù)的發(fā)展成熟,經(jīng)濟(jì)上可行,將來必然會成為重要的可持續(xù)能源。
三、存在問題
3.1 資源
需要進(jìn)行第二輪風(fēng)能資源普查,在現(xiàn)有氣象臺站的觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,按照近年來國際通用的規(guī)范進(jìn)行資源總量評估,進(jìn)而采用數(shù)值模擬技術(shù)編制高分辨率的風(fēng)能資源分布圖,評估風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量。更重要的是應(yīng)該利用GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)將電網(wǎng)、道路、場址可利用土地,環(huán)境影響、當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃等因素綜合考慮,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可開發(fā)儲量評估。
3.2 風(fēng)電設(shè)備生產(chǎn)本地化
現(xiàn)有制造水平遠(yuǎn)落后于市場對技術(shù)的需求,國內(nèi)定型風(fēng)電機(jī)組的功率均為兆瓦級以下,最大750 千瓦,而市場需要以兆瓦級為主流。國內(nèi)風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)面臨著技術(shù)路線從定槳定速提升到變槳變速,單機(jī)功率從百千瓦級提升到兆瓦級的雙重壓力,技術(shù)路線跨度較大關(guān)。
自主研發(fā)力量嚴(yán)重不足,由于國家和企業(yè)投入的資金較少,缺乏基礎(chǔ)研究積累和人才,我國在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研發(fā)能力上還有待提高,總體來說還處于跟蹤和引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)階段。目前國內(nèi)引進(jìn)的許可證,有的是國外淘汰技術(shù),有的圖紙雖然先進(jìn),但受限于國內(nèi)配套廠的技術(shù)、工藝、材料等原因,導(dǎo)致國產(chǎn)化的零部件質(zhì)量、性能需要一定時間才能達(dá)到國際水平。購買生產(chǎn)許可證技術(shù)的國內(nèi)廠商要支付昂貴的技術(shù)使用費(fèi),其機(jī)組性能價格比的優(yōu)勢在初期不明顯。
在研發(fā)風(fēng)電機(jī)組過程中注重于產(chǎn)品本身,而對研發(fā)過程中需要配套的工作重視不夠。由于試驗(yàn)和測試手段的不完備,有些零部件在實(shí)驗(yàn)室要做的工作必須總裝后到風(fēng)電場現(xiàn)場才能做。風(fēng)電機(jī)組的測試和認(rèn)證體系尚未建立。
風(fēng)電機(jī)組配套零部件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平較低,這樣增加了整機(jī)開發(fā)的難度和速度。特別是對于變槳變速型風(fēng)機(jī),國內(nèi)相關(guān)零部件研發(fā)、制造方面處于起步階段,如變槳距系統(tǒng),低速永磁同步發(fā)電機(jī),雙饋式發(fā)電機(jī)、變速型齒輪箱,交直交變流器及電控系統(tǒng),都需要進(jìn)行科技攻關(guān)和研發(fā)。
3.3 成本和上網(wǎng)電價比較高
基本條件設(shè)定:根據(jù)目前國內(nèi)風(fēng)電場平均水平,設(shè)定基本條件為:風(fēng)電場裝機(jī)容量5 萬千瓦,年上網(wǎng)電量為等效滿負(fù)荷2000 小時,單位千瓦造價8000-10000元,折舊年限12.5 年,其他成本條件按經(jīng)驗(yàn)選取。
財務(wù)條件:工程總投資分別取4 億元(8000 元/千瓦)、4.5 億元(9000 元/千瓦)和5 億元(10000 元/千瓦),流動資金150 萬元。項(xiàng)目資本金占20%,其余采用國內(nèi)商業(yè)銀行貸款,貸款期15 年,年利率6.12%。增值稅稅率為8.5%,所得稅稅率為33%,資本金財務(wù)內(nèi)部收益率10%。
風(fēng)電成本和上網(wǎng)電價水平測算:按以上條件及現(xiàn)行的風(fēng)電場上網(wǎng)電價制度,以資本金財務(wù)內(nèi)部收益率為10%為標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)風(fēng)電場年上網(wǎng)電量為等效滿負(fù)荷2000 小時,單位千瓦造價8000~
10000 元時,風(fēng)電平均成本分別為0.373~0.461 元/千瓦時,較為合理的上網(wǎng)電價范圍是0.566~0.703 元/千瓦時(含增值稅)。成本在投產(chǎn)初期較高,主要是受還本付息的影響。當(dāng)貸款還清后,平均度電成本降至很低。
風(fēng)電場造價對上網(wǎng)電價有明顯的影響,當(dāng)造價增加時,同等收益率下的上網(wǎng)電價大致按相同比率增加。
我國幅員遼闊,各地風(fēng)電場資源條件差別很大,甚至同一風(fēng)電場址內(nèi)資源分布也有較大差別。為了分析由風(fēng)能資源引起的發(fā)電量變化對成本和平均上網(wǎng)電價影響,分別計算年等效滿負(fù)荷小時數(shù)為1400、1600、1800、2200、2400、2600、2800、3000 的情況下發(fā)電成本見表1,上網(wǎng)電價見表2。
如果全國風(fēng)電的平均水平是每千瓦投資9000 元,以及資源狀況按年上網(wǎng)電量為等效滿負(fù)荷2000 小時計算,則風(fēng)電的上網(wǎng)電價約每千瓦時0.63 元,比于全國火電平均上網(wǎng)電價每千瓦時0.31 元高一倍。
3.4 電網(wǎng)制約
風(fēng)電場接入電網(wǎng)后,在向電網(wǎng)提供清潔能源的同時,也會給電網(wǎng)的運(yùn)行帶來一些負(fù)面影響。隨著風(fēng)電場裝機(jī)容量的增加,以及風(fēng)電裝機(jī)在某個地區(qū)電網(wǎng)中所占比例的增加,這些負(fù)面影響就可能成為風(fēng)電并網(wǎng)的制約因素。
風(fēng)力發(fā)電會降低電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測精度,從而影響電網(wǎng)的調(diào)度和運(yùn)行方式;影響電網(wǎng)的頻率控制;影響電網(wǎng)的電壓調(diào)整;影響電網(wǎng)的潮流分布;影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量;影響電網(wǎng)的故障水平和穩(wěn)定性等。
由于風(fēng)力發(fā)電固有的間歇性和波動性,電網(wǎng)的可靠性可能降低,電網(wǎng)的運(yùn)行成本也可能增加。為了克服風(fēng)電給電網(wǎng)帶來的電能質(zhì)量和可靠性等問題,還會使電網(wǎng)公司增加必要的研究費(fèi)用和設(shè)備投資。在大力發(fā)展風(fēng)電的過程中,必須研究和解決風(fēng)電并網(wǎng)可能帶來的其他影響。
四、政策建議
1. 加強(qiáng)風(fēng)電前期工作。建立風(fēng)電正常的前期工作經(jīng)費(fèi)渠道,每年安排一定的經(jīng)費(fèi)用于風(fēng)電場風(fēng)能資源測量、評估以及預(yù)可研設(shè)計等前期工作,滿足年度開計劃對風(fēng)電場項(xiàng)目的需要。
2. 制定“可再生能源法”的實(shí)施細(xì)則,規(guī)定可操作的政府合理定價,按照每個項(xiàng)目的資源等條件,以及投資者的合理回報確定上網(wǎng)電價。同時也要規(guī)定可操作的全國分?jǐn)傦L(fēng)電與火電價差的具體辦法。
3. 加速風(fēng)電機(jī)組本地化進(jìn)程, 通過技貿(mào)結(jié)合等方式,本著引進(jìn)、消化、吸收和自主開發(fā)相結(jié)合的原則,逐步掌握兆瓦級大型風(fēng)電機(jī)組的制造技術(shù)。引進(jìn)國外智力開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機(jī)組,開拓國際市場。
4. 建立風(fēng)電制造業(yè)的國家級產(chǎn)品檢測中心、質(zhì)量保證控制體系以及認(rèn)證制度,不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本,完善服務(wù)。
5. 制定適應(yīng)風(fēng)電發(fā)展的電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃,研究風(fēng)電對電網(wǎng)影響的解決措施。
五、“十一五”和2020 年風(fēng)電規(guī)劃
我國電源結(jié)構(gòu)70%是燃煤火電,而且負(fù)荷增長迅速,環(huán)境影響特別是減排二氧化碳的壓力越來越大,風(fēng)能是清潔的可再生能源,我國資源豐富,能夠大規(guī)模開發(fā),風(fēng)電成本逐年下降,前景廣闊。風(fēng)電裝機(jī)容量規(guī)劃目標(biāo)為2005 年100 萬千瓦,2010 年400~500 萬千瓦,2020 年2000~3000 萬千瓦。
2004 年到2005 年,“十五計劃”后半段重點(diǎn)建設(shè)江蘇如東和廣東惠來兩個特許權(quán)風(fēng)電場示范項(xiàng)目,取得建設(shè)大規(guī)模風(fēng)電場的經(jīng)驗(yàn),2005 年底風(fēng)力發(fā)電總體目標(biāo)達(dá)100 萬千瓦。
2006 年到2010 年。“十一五規(guī)劃”期間全國新增風(fēng)電裝機(jī)容量約300 萬千瓦,平均每年新增60~80 萬千瓦,2010 年底累計裝機(jī)約400~500 萬千瓦。提供這樣的市場空間主要目的是培育國內(nèi)的風(fēng)電設(shè)備制造能力,國家發(fā)展改革委于2005 年7 月下發(fā)文件,要求所有風(fēng)電項(xiàng)目采用的機(jī)組本地化率達(dá)到70%,否則不予核準(zhǔn)。此后又下發(fā)文件支持國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)與電源建設(shè)企業(yè)合作,提供50 萬千瓦規(guī)模的風(fēng)電市場保障,加快制造業(yè)發(fā)展。
目前國家規(guī)劃的主要項(xiàng)目有廣東省沿海和近海示范項(xiàng)目31 萬千瓦;福建省沿海及島嶼22 萬千瓦;上海市12 萬千瓦;江蘇省45 萬千瓦;山東省21 萬千瓦;吉林省33 萬千瓦;內(nèi)蒙古50 萬千瓦;河北省32 萬千瓦;甘肅省26 萬千瓦;寧夏19 萬千瓦;新疆22 萬千瓦等。目前各省的地方政府和開發(fā)商均要求增加本省的風(fēng)電規(guī)劃容量。
2020 年規(guī)劃目標(biāo)是2000~3000 萬千瓦,風(fēng)電在電源結(jié)構(gòu)中將有一定的比例,屆時約占全國總發(fā)電裝機(jī)10 億千瓦容量的2~3%,總電量的1~1.5%。
2020 年以后隨著化石燃料資源減少,成本增加,風(fēng)電則具備市場競爭能力,會發(fā)展得更快。2030 年以后水能資源大部分也將開發(fā)完,近海風(fēng)電市場進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)時期。