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摘要:风电是近几年发展最为迅猛的可再生能源之一。本文主要围绕我国风电发展中面临的资源问题,技术问题,市场问题,参考相应数据文献资料,提出想法和建议。
关键词:风能资源风能技术 风能市场
Abstract:Wind power is one of the most dramatic developed renewable energy in recent years . This paper is about resource problems, technical problems, market problems of wind power development in our country. Data and documents are referenced to give ideas and advices.
Key words: Wind energy resources; Wind energy technology ;Wind energy market
中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:
风能是一种清洁的可再生能源,风力发电是风能利用的主要形式,也是目前可再生能源技术中最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。我国风能发展有着非常好的机遇,但也出现了许多新的情况,如何健康地、可持续地发展我国风能产业和技术是大家十分关注的问题。以下就三个方面来阐述作者对风能问题的看法。
一. 风能资源问题
(一)陆地风能资源调查不足
准确的风能资源评估是建立稳定的风电市场,保证风能技术持续发展的基础。
2004 年,气象科学研究院进行了我国第三次陆上风能资源普查,并编写了《中国风能资源评价报告》。这次普查的结果为:我国陆上风能资源总储量43.5×108kW,其中技术可开发量为2.97×108kW。
中国的风能资源曾进行过3 次测算,都只对陆上的风能资源进行了普查,而且在普查中只测算了陆上10m高度处风能资源的理论蕴藏量,再根据理论蕴藏量推算出风能的技术可开发资源量。这说明中国目前陆上风能资源量的数据很粗略。
鉴于目前所获得的风能资源分布还不能完全满足风电场的需求。因此,在现有的基础上,有必要进一步开展风能资源的调查与评估,通过测风资料的整理与数值模拟研究相结合,给出50米、70米和l00米高度层的风能资源量,并根据全国区域风能资源分布特征,对全国风电场建设规划提出更加科学的依据。
(二)海上风能资源评价基本空白
根据《中国风能资源评价报告》提供数据,中国海上风能储量约为7.5亿千瓦,相当于陆上风能发电储量的3倍。相比陆上风力资源,海上风资源有几点优势:海上年平均风速比陆上年平均风速高25%以上;海平面的粗糙度比陆上小,风切变小,故可以在较低高度获得更大的风速;海上风能发电场湍流强度小,具有稳定的主导风向,作用在风机的疲劳载荷小;风电场受噪音、景观、鸟类、电磁波等问题限制少,不占用宝贵的土地资源等。
海上风能发电场投资成本一般比陆上风能发电场高出1倍以上,其中基础、安装、维护以及电网接入成本都高。随着陆上风能发电场开发的增多,剩下的劣质资源增多,导致成本上涨,这时,海上风能发电成本高的劣势减少,开辟海上风能发电是大势所趋。
海上风能资源评估是大规模开发海上风电的前提,对风电场的合理选址及建设有着至关重要的影响。
二 .风能技术及产业问题
(一)气象问题对风能利用的的影响
以前,在设计风电场的时候,对极端天气气候的影响讨论不多,例如东南沿海的台风究竟有多强,会对风电场造成多大的影响。现在这些问题却成为风能资源开发必须首先解决的关键问题,尤其要考虑极端天气或气象灾害的影响,如强沙尘暴、强风、强台风、覆冰、雷击等。
如何根据极端气候环境条件指导风电场建设的宏观布局和重点地区,如何科学评估不同地区风电场建设的气候风险(主要是因极端气候环境条件对风电场造成破坏的几率)是目前风能开发中的重要科学问题。
(二)缺乏核心技术,发展不够充分
风能技术是一项高新技术,它涉及到气象学、空气动力学、结构力学、计算机技术、电子控制技术、材料学、化学、机电工程、电气工程、环境科学等十几个学科和专业,因此是一项系统技术,其难度毫不逊色于航天技术。
我国风能发展中技术创新还很薄弱,缺乏自主知识产权的核心技术,很大程度上要从国外引进。虽然需要通过技术引进和国际合作来缩小差距,提高竞争能力。但是,如果没有自主创新的能力,就不知道引进什么先进技术,引进以后也不会消化吸收,更不能在此基础上进行再创新;另一方面,不确定是否真的可以引进国外的核心技术,例如风能电机制造技术,目前,风机电机多是从外国公司购买,从技术垄断角度,2.0兆瓦以上电机外国人不愿卖给我们,所以必须靠自主创新来掌握核心技术。
(三)产业体系尚欠完善
风能产业是一个综合性很强的体系。在风能发展中,建立完整的风能产业体系是非常重要的环节。目前,我国风能产业链还没有完全形成,特别是风能服务体系很不健全。投资商投资的重点主要在风电机组制造和风电场建设方面,设计与咨询,运输与安装,运行与维护,监测与认证等技术服务行业还没有完全形成气候,这都会影响风能产业的规模化发展。
在产业配套能力方面,中国风电机组整机企业虽多,但是实现批量生产的并不多,产业化体系仍较薄弱。据不完全统计,现有内资整机企业58家,但是实现量产的不超过16家,产量超过100万千瓦的仅有3家,和VESTAS、GE、GAMESA等巨头动辄300万千瓦的产量相比,内资企业还有很大差距,在关键技术的掌握方面差距更大。
总之,只有建立一个完善的产业体系,保证这个产业充分合理竞争,使适应竞争的企业脱颖而出,中国的风电产业才能做大做强。
三. 风电市场问题
风电最终需要并入电网,进而进入千家万户。目前,风能开发利用的主要方式是通过在风电场中布置的风电机组将风的动能转换成电能并输入电网,提供用户使用。因此,风电市场将直接影响风能的发展。健康的风电市场,需考虑以下几个方面的问题。
(一)合理的风电上网电价
根据专家的测算,目前,我国风电上网电价如按年上网电量为等效满负荷2000小时计算,在0.60元/度电左右时,才能保证风电项目的投资回报率能高于常规发电项目的平均投资回报率。据了解,2009年7月,我国根据区域风资源大致划分了四类风资源标杆电价,分别为每千瓦时0.51元、0.54元、0.58元、0.61元。即风电上网电价由中央政府制定统一标准,地方招标不超过该统一标准。但由于我国对各区域的风力资源条件评估不充分,导致价格政策不够完善,如两个电价等级交界处的风电场所拥有的风电资源差不多,上网电价却可能有明显差别。
此外,投资商应从我国风能长远发展的角度出发合理提出投标价格,这既有利于风电产业发展和风电场建设,也有利于投资商的形象。对招标的规则也可以做些补充,以保证投标的公平、有序和合理的进行,对那些为了本企业的某些利益不惜亏损,投不合理的低电价力争中标的做法应该给予一定的制约。
(二)要解决好风电并网的问题
根据国家能源局公布的可再生能源“十二五”规划目标,到2015年风电装机容量达到1亿千瓦,而2011年的装机容量已经超过了6000万千瓦,很显然,实际装机容量远远高于规划的容量。对比各类数据可以明确看出,目前风电装机速度远快于配套电网的建设和投运速度,2011年风电装机容量和并网容量已相差近1700万千瓦。
大规模风能开发利用必须要解决风电机组并网以及风电机组与电网之间的相互影响问题。由于风电场的选址主要取决于风能资源的优劣,一些风电场都远离大城市,没有大的输电线路通过。因此,在规划风电场建设时要同时规划电网建设,电网公司除了要优先收购风电外,还要承担电网建设和传递电力的义务。
另一方面,随着风电场容量的增加,当风电接入电网后对电网的供电质量,如电压、谐波与闪变、频率及稳定性等都会产生影响,因此,要制订风电场的并网标准,并在规划风电场建设时要对风电机组接入电网后的相互影响问题进行可行性分析,科学地确定风电场可接入电网的容量和为了保证供电质量风电场应采取的措施。
风电的不稳定性对电网确实有影响,但这在技术上和现实中都是可以存在的,不是不能解决。电网企业只有把可再生能源当作未来的主流能源来看待,才可能下狠心去解决并网问题。
结论
为了更好地发展风电,中国需要对我国的风电资源进行彻底而详实的考察,同时开发出自己的核心技术,并将这些技术产业化。电网企业也要加以相应配合,促进风电更快更好地进入市场。重视并解决风能资源,风能技术及产业,风能市场所存在的相关问题,相信风电的前途是很美好的。
参考文献:
[1] 朱成章.关于中国风能资源储量的质疑[J].中外能源,2010 (15):34-38.
[2] 王大中.21世纪中国能源科技发展展望.[M].北京:清华大学出版社,2007:424-427.
[3] 贺德馨.风能技术可持续发展综述[J]. 电 力 设 备,2008 (9):4-8.
[4] 张筑生. 我國风力发电产业链的培育与发展问题研究[D].江苏:江苏大学管理科学与工程学院, 2009:1-7.
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:风能资源风能技术 风能市场
Abstract:Wind power is one of the most dramatic developed renewable energy in recent years . This paper is about resource problems, technical problems, market problems of wind power development in our country. Data and documents are referenced to give ideas and advices.
Key words: Wind energy resources; Wind energy technology ;Wind energy market
中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:
风能是一种清洁的可再生能源,风力发电是风能利用的主要形式,也是目前可再生能源技术中最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。我国风能发展有着非常好的机遇,但也出现了许多新的情况,如何健康地、可持续地发展我国风能产业和技术是大家十分关注的问题。以下就三个方面来阐述作者对风能问题的看法。
一. 风能资源问题
(一)陆地风能资源调查不足
准确的风能资源评估是建立稳定的风电市场,保证风能技术持续发展的基础。
2004 年,气象科学研究院进行了我国第三次陆上风能资源普查,并编写了《中国风能资源评价报告》。这次普查的结果为:我国陆上风能资源总储量43.5×108kW,其中技术可开发量为2.97×108kW。
中国的风能资源曾进行过3 次测算,都只对陆上的风能资源进行了普查,而且在普查中只测算了陆上10m高度处风能资源的理论蕴藏量,再根据理论蕴藏量推算出风能的技术可开发资源量。这说明中国目前陆上风能资源量的数据很粗略。
鉴于目前所获得的风能资源分布还不能完全满足风电场的需求。因此,在现有的基础上,有必要进一步开展风能资源的调查与评估,通过测风资料的整理与数值模拟研究相结合,给出50米、70米和l00米高度层的风能资源量,并根据全国区域风能资源分布特征,对全国风电场建设规划提出更加科学的依据。
(二)海上风能资源评价基本空白
根据《中国风能资源评价报告》提供数据,中国海上风能储量约为7.5亿千瓦,相当于陆上风能发电储量的3倍。相比陆上风力资源,海上风资源有几点优势:海上年平均风速比陆上年平均风速高25%以上;海平面的粗糙度比陆上小,风切变小,故可以在较低高度获得更大的风速;海上风能发电场湍流强度小,具有稳定的主导风向,作用在风机的疲劳载荷小;风电场受噪音、景观、鸟类、电磁波等问题限制少,不占用宝贵的土地资源等。
海上风能发电场投资成本一般比陆上风能发电场高出1倍以上,其中基础、安装、维护以及电网接入成本都高。随着陆上风能发电场开发的增多,剩下的劣质资源增多,导致成本上涨,这时,海上风能发电成本高的劣势减少,开辟海上风能发电是大势所趋。
海上风能资源评估是大规模开发海上风电的前提,对风电场的合理选址及建设有着至关重要的影响。
二 .风能技术及产业问题
(一)气象问题对风能利用的的影响
以前,在设计风电场的时候,对极端天气气候的影响讨论不多,例如东南沿海的台风究竟有多强,会对风电场造成多大的影响。现在这些问题却成为风能资源开发必须首先解决的关键问题,尤其要考虑极端天气或气象灾害的影响,如强沙尘暴、强风、强台风、覆冰、雷击等。
如何根据极端气候环境条件指导风电场建设的宏观布局和重点地区,如何科学评估不同地区风电场建设的气候风险(主要是因极端气候环境条件对风电场造成破坏的几率)是目前风能开发中的重要科学问题。
(二)缺乏核心技术,发展不够充分
风能技术是一项高新技术,它涉及到气象学、空气动力学、结构力学、计算机技术、电子控制技术、材料学、化学、机电工程、电气工程、环境科学等十几个学科和专业,因此是一项系统技术,其难度毫不逊色于航天技术。
我国风能发展中技术创新还很薄弱,缺乏自主知识产权的核心技术,很大程度上要从国外引进。虽然需要通过技术引进和国际合作来缩小差距,提高竞争能力。但是,如果没有自主创新的能力,就不知道引进什么先进技术,引进以后也不会消化吸收,更不能在此基础上进行再创新;另一方面,不确定是否真的可以引进国外的核心技术,例如风能电机制造技术,目前,风机电机多是从外国公司购买,从技术垄断角度,2.0兆瓦以上电机外国人不愿卖给我们,所以必须靠自主创新来掌握核心技术。
(三)产业体系尚欠完善
风能产业是一个综合性很强的体系。在风能发展中,建立完整的风能产业体系是非常重要的环节。目前,我国风能产业链还没有完全形成,特别是风能服务体系很不健全。投资商投资的重点主要在风电机组制造和风电场建设方面,设计与咨询,运输与安装,运行与维护,监测与认证等技术服务行业还没有完全形成气候,这都会影响风能产业的规模化发展。
在产业配套能力方面,中国风电机组整机企业虽多,但是实现批量生产的并不多,产业化体系仍较薄弱。据不完全统计,现有内资整机企业58家,但是实现量产的不超过16家,产量超过100万千瓦的仅有3家,和VESTAS、GE、GAMESA等巨头动辄300万千瓦的产量相比,内资企业还有很大差距,在关键技术的掌握方面差距更大。
总之,只有建立一个完善的产业体系,保证这个产业充分合理竞争,使适应竞争的企业脱颖而出,中国的风电产业才能做大做强。
三. 风电市场问题
风电最终需要并入电网,进而进入千家万户。目前,风能开发利用的主要方式是通过在风电场中布置的风电机组将风的动能转换成电能并输入电网,提供用户使用。因此,风电市场将直接影响风能的发展。健康的风电市场,需考虑以下几个方面的问题。
(一)合理的风电上网电价
根据专家的测算,目前,我国风电上网电价如按年上网电量为等效满负荷2000小时计算,在0.60元/度电左右时,才能保证风电项目的投资回报率能高于常规发电项目的平均投资回报率。据了解,2009年7月,我国根据区域风资源大致划分了四类风资源标杆电价,分别为每千瓦时0.51元、0.54元、0.58元、0.61元。即风电上网电价由中央政府制定统一标准,地方招标不超过该统一标准。但由于我国对各区域的风力资源条件评估不充分,导致价格政策不够完善,如两个电价等级交界处的风电场所拥有的风电资源差不多,上网电价却可能有明显差别。
此外,投资商应从我国风能长远发展的角度出发合理提出投标价格,这既有利于风电产业发展和风电场建设,也有利于投资商的形象。对招标的规则也可以做些补充,以保证投标的公平、有序和合理的进行,对那些为了本企业的某些利益不惜亏损,投不合理的低电价力争中标的做法应该给予一定的制约。
(二)要解决好风电并网的问题
根据国家能源局公布的可再生能源“十二五”规划目标,到2015年风电装机容量达到1亿千瓦,而2011年的装机容量已经超过了6000万千瓦,很显然,实际装机容量远远高于规划的容量。对比各类数据可以明确看出,目前风电装机速度远快于配套电网的建设和投运速度,2011年风电装机容量和并网容量已相差近1700万千瓦。
大规模风能开发利用必须要解决风电机组并网以及风电机组与电网之间的相互影响问题。由于风电场的选址主要取决于风能资源的优劣,一些风电场都远离大城市,没有大的输电线路通过。因此,在规划风电场建设时要同时规划电网建设,电网公司除了要优先收购风电外,还要承担电网建设和传递电力的义务。
另一方面,随着风电场容量的增加,当风电接入电网后对电网的供电质量,如电压、谐波与闪变、频率及稳定性等都会产生影响,因此,要制订风电场的并网标准,并在规划风电场建设时要对风电机组接入电网后的相互影响问题进行可行性分析,科学地确定风电场可接入电网的容量和为了保证供电质量风电场应采取的措施。
风电的不稳定性对电网确实有影响,但这在技术上和现实中都是可以存在的,不是不能解决。电网企业只有把可再生能源当作未来的主流能源来看待,才可能下狠心去解决并网问题。
结论
为了更好地发展风电,中国需要对我国的风电资源进行彻底而详实的考察,同时开发出自己的核心技术,并将这些技术产业化。电网企业也要加以相应配合,促进风电更快更好地进入市场。重视并解决风能资源,风能技术及产业,风能市场所存在的相关问题,相信风电的前途是很美好的。
参考文献:
[1] 朱成章.关于中国风能资源储量的质疑[J].中外能源,2010 (15):34-38.
[2] 王大中.21世纪中国能源科技发展展望.[M].北京:清华大学出版社,2007:424-427.
[3] 贺德馨.风能技术可持续发展综述[J]. 电 力 设 备,2008 (9):4-8.
[4] 张筑生. 我國风力发电产业链的培育与发展问题研究[D].江苏:江苏大学管理科学与工程学院, 2009:1-7.
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。