中国风电:“风景”靓丽堪当重任

发表时间:2022-08-17 09:40:19 | 作者:爱游戏app登录 | 来源:爱游戏官方网站入口

  最近几年来,中国风电产业快速发展,已经成为全球风力发电国和风电制造产业大国,在整个世界能源格局中的作用日益凸显。

  中国风电产业之所以取得骄人成就,主要得益于风电产业政策的不断完善、产业规模不断扩大、成本不断下降、技术创新能力不断提升和商业模式不断创新等因素。

  当然,任何事务发展都不可能一帆风顺,毋容置疑,中国风能产业未来发展同样也必须面临许多困难和问题。

  但是,展望未来,预计中国风电产业还将持续快速发展,肯定为实现“双碳”目标和加速能源转型做出更加积极和重大的贡献。

  谈到风,令我不得不想起上述耳闻如想的对联,当然这个对联并非意指风能之意,但从中可以产生诸多联想。

  风能与传统化石能源相比,它是一种清洁、环保、低碳的可再生能源资源,是未来全球应对气候变化的关键利器之一。

  由于风能资源十分丰富,而且在风力发电过程中不会产生温室气体的排放,也没有污染物的排放,因此被公认为清洁能源,并且受到世界各国的青睐和普遍重视。

  风力本身就是一种能源,是一种自然能源,但是关键是人类是否有能力大规模、商业化地利用这种能源。

  从人类利用风力的历史来看,风车便是一种简单的利用方式,比如可以利用风车来推动水车来灌溉田地,再比如可以在水上或海上帆船上利用风力航行或调整航向等等。

  但是,上述风能利用本质上还是将一种动能转换为另外一种动能,是一种比较低级的利用方式,难以形成规模化利用。

  人类走到今天,风能利用方式已经发生重大改变,核心是在能量转化过程赋予人类的科技进步成分,其中风力发电便成为目前人类利用风能的最有效方式。

  众所周知,能量守恒是物理学定律,能量不可能增加或减少,可以改变的是能量的存在形态,也就是从一种形态转化成另一种形态。

  从科学上讲,风力发电过程其实就是能量转换过程,就是将风的动能形态转换为电能形态,以便于人类利用。

  风力转化为电能需要特定的技术和场所,也就是说需要人类建设一种带有技术成分的场所,即建设风电场。

  一般来说,一个完整的风电场需要由一定规模数量的风电机组和输电系统构成,也可以说是一个集发电和输电功能的“电力”工场。

  在风电场中,风电机组之间要由电缆将其相互连接,然后再经过变电站升压后再连接到电网,再由电网将电力输送给用户。

  中国风电产业起步相对较早,始于20世纪80年代,经过了几十年的发展,风能开发取得长足进展,已经形成较大的产业规模。

  长期以来,在国家政策的推动下,通过技术攻关、产业化和引进消化吸收再创新,中国风电技术已经有了显著提高,风电设备零部件制造水平也已经取得较大提高,具备了齿轮箱、叶片和电机等关键零部件的制造能力,而且零部件出口市场不断扩大,在国际风能市场上已经占据重要市场地位。

  最近几年来,中国风能产业快速发展,风电产业建设和投产规模显著增加,风电产业增长速度明显加快,市场空间不断增大。

  根据国家能源局数据,截至2021年底,中国大陆地区风电累计装机容量为3.285亿千瓦,同比增长了16.6%,其中陆上风电累计装机3.02亿千瓦,海上风电累计装机达到2639万千瓦,增速快于全球,风电累计装机容量占世界的39.2%。

  与此同期,累计装机超过了17万台,容量超过了3.4亿千瓦,同比增长了19.2%,其中陆上累计装机容量3.2亿千瓦,占全部累计装机容量的92.7%,海上累计装机容量2535万千瓦,占全部累计装机容量的7.3%。

  2021年,中国大陆地区风电新增并网装机4757万千瓦,虽然同比下降了33.6%,但还是“十三五”以来年投产的第二多,其中陆上风电新增装机3067万千瓦,海上风电新增装机1690万千瓦。

  与此同期,新增装机15911台,容量为5592万千瓦,同比增长了2.7%,其中陆上风电新增装机容量4144万千瓦,占全部新增装机容量的74.1%,海上风电新增装机容量1448万千瓦,占全部新增装机容量的25.9%。

  2021年是国家财政补贴海上风电新并网项目的最后一年,中国海上风电累计装机容量为26.39GW,新增并网海上风电的规模几乎达到此前累计建成总规模的1.8倍,创了历年新高,显示海上风电快速发展。

  从新增装机分布看,中东部和南方地区占比约为61%,“三北”地区占比约为39%,中国风电产业布局进一步优化。

  2021年,中国大陆地区风电发电量6556亿千瓦时,同比增长了40.5%,创近十年来的新高。

  2021年,中国风电设备利用小时数为2232小时,较2020年提高了154小时,创近十年来的新高。

  在利用小时数较高的地区中,福建达到2836小时,蒙西达到2626小时,云南达到2618小时。

  2021年,中国风电平均利用率达到96.9%,同比提高了0.4个百分点,而湖南、甘肃和新疆等地区的风电利用率同比显著提升。

  其中,湖南风电利用率达到99%,提高了4.5个百分点,甘肃风电利用率达到95.9%,提高了2.3个百分点,新疆风电利用率达到92.7%,提高了3.0个百分点。

  在国内风电产业不断快速发展的同时,中国风电产业加快了“走出去”步伐,陆续走向世界,成为国际风电产业和市场的重要力量。

  根据中国可再生能源学会风能专业委员会发布数据,截至2021年底,中国风电机组已经累计出口到42个国家,可见产业竞争力正在快速提升,为全球应对气候变化做出贡献。

  截至2021年底,中国风电整机制造企业已出口的风电机组共计3614台,累计容量达到964.2万千瓦。

  2021年,中国对外出口的风电机组容量达到326.8万千瓦,同比增长了175.2%,呈现高速增长的态势。

  政府政策引导,这是任何一个产业发展的关键,尤其在中国这样一个具有中国特色的社会主义市场经济的大国,政府政策往往决定一个产业的发展动力和发展空间。

  中国风电产业政策具有中国特色,当然也不断借鉴国际经验,核心政策就是大力推行大型风电场的特许权建设方式,这是中国风电产业发展政策最重要、最关键的政策要素和特征。

  特许权建设政策,本质上是将行政力量与市场力量相互结合的一种政策行为,其基本程序是由政府负责落实风电场的资源、土地、环保、交通、电网接入和按中标电价收购风电可发电量等建设条件,然后面向市场进行公开招标,通过这种方式来确定投资者。

  实践证明,中国政府推行特许权招标政策,不仅加大了风电建设规模,而且大大降低了上网电价,增强了风电产业的市场竞争力,有力地推动了中国风电产业的蓬勃发展。

  风电场建设的前期工作需要政府来完成,尤其需要地方政府来协调完成,比如开展风能资源评价、风电场选址评价等建设前期工作,需要各级政府发挥重要作用。

  从现实效果来看,中国推行的特许权招标政策,极大地提高了中国社会对风能产业建设重要性的认识,促使了企业投资的积极性,使得中国风电产业建设进入规模化和商业化发展阶段。

  从全球范围内看,风电成本总体上下降趋势明显,而代表未来发展重点的海上风电电度电成本也在持续下降。

  根据国际可再生能源机构(IRENA)数据,2010年风电的度电成本平均约为0.162美元/千瓦时,而2020年已经降低到0.084美元/千瓦时,可见成本下降幅度十分巨大,预示着产业发展步入商业化发展阶段,以往过度依赖政府补贴的时代结束了。

  与国际同步,最近几年来,中国风能发电的设备成本已经大幅度下降,下降速度远远超过人们的想象,以往备受能源界“诟病”的依靠政府补贴过日子的时代终于成为历史。

  从2010年至2020年,中国风电成本从0.178美元/千瓦时降低到0.084美元/千瓦时,下降幅度和速度与国际平均水平大体相当。

  虽然中国风电的年发电小时数仅为燃煤发电年利用小时数的1/2左右,但是风电发电成本已接近燃煤发电成本,而且远低于燃气发电成本,表明中国风电发电成本进入正常化,产业自主发展的能力已经具备。

  比如,对于3S机组,2020年9月投标均价均为3250元/千瓦,而2021年同期下降到2410元/千瓦。

  对于4S机组,2020年9月投标均价均为3163元/千瓦,而2021年同期下降到2326元/千瓦。

  再比如,海上风电招标项目也已经接价,比如中广核象山和华润苍南两个海上风电项目开标,项目投标报价均低于5000元/千瓦,达到了风电机组实现平价上网的临界点。

  在上述背景下,国家开始加大推动风电产业实现商业化目标,政府补贴政策将最终完结。

  2021年5月,国家能源局发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》,明确新核准(备案)海上风电项目、光热发电项目上网电价由当地省级价格主管部门制定,具备条件的可通过竞争性配置方式形成。

  2021年6月7日,国家发展改革委印发了《关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》,明确自2021年起,对新核准陆上风电项目,中央财政不再补贴,实行平价上网;新核准(备案)海上风电项目上网电价由当地省级价格主管部门制定,具备条件的可通过竞争性配置方式形成。

  虽然中国风电发展确实已经取得骄人业绩,但产业基础还相对比较薄弱,依然面临着诸多制约因素和问题。

  最近几年来,风电消纳难问题一直困扰这个产业发展,存在着大量的“弃风”现象,等于在浪费大量的资源和能源,这种局面确实与一个能源消费大国的身份格格不入,业内人士难免看在眼里,疼在心中。

  面对包括风电在内的可再生能源发电消纳问题,中国政府也不断制定和出台政策和措施加以解决,已经取得较好的政策效果,但是离彻底解决这个问题还比较远。

  2020年,中国“弃风”电量仍然很大,大约为166亿千瓦时,虽然与以往几年相比,“弃风”现象得到了有效控制,但问题仍然严重,还需要各级政府加大政策力度,最终解决这个关键问题。

  中国风电产业是一条完整的产业链,其中风电设备制造是整个产业链条中的关键环节,事关产业发展的未来。

  中国风电设备产业包括带料加工、合作生产或购买国外技术许可证在国内组装等,总体上来说,风电设备制造和整体系统工程技术创新能力与国外先进水平相比还比较薄弱。

  在技术引进领域,国外一般对风电设备制造技术实施非常严格的保护措施,中国相关企业难以通过技术引进途径来掌握国外企业有关风电机组的核心技术。

  之所以造成如此局面,与中国在风电产业发展初期没有足够重视国外技术引进有关,中国政府并没有采取比如“捆绑式”的“市场换技术”政策,错过了通过引进和消化吸收国外技术的机会。

  中国在风电产业发展过程中,尤其是在发展早期,并没有把握好技术创新方向,也没有制定相应的技术创新政策,导致国内相关研究机构和重点能源设备制造企业没有及时系统地参与风电设备自主研发和集中创新工作,致使风电技术创新能力远远无法满足发展需要。

  风电设备制造产业是一项集空气动力、机械制造、发电技术、电子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,与火电、水电和核电相比,中国风电产业缺乏从设计、制造、安装、调试及运营管理的人才培养体系。

  从总体上来看,中国风电技术研发和管理人才严重不足,特别是系统掌握风电基础理论并具有风电工程设计实践经验的复合型人才十分匮乏,难于适应风电产业快速发展的需要。

  目前,中国风电产业服务体系尚不健全,风电技术标准、产品认证、系统设计和工程管理等基础工作相对比较薄弱,风能资源评价体系、宏观选址和微观选点技术等研究力量不足,大型风电场并网技术以及风电对接入电网影响等研究工作比较落后。

  由于风能资源具有间歇性,投资建设成本比较高,因此风电产业需要有国家政策引导和支持,包括科技资金政策、财税政策、金融政策以及运营成本分摊政策等等。

  比如,根据《可再生能源法》,中国应该设立专项资金支持可再生能源发展,而且还明确可再生能源发电高于当地电网平均上网电价的部分在全国范围的销售电价中进行分摊,但是这些政策还难以落到实处。

  从资源角度看,中国风力资源丰富,陆地140米高度风能资源技术可开发总量达51亿千瓦,海上水深50米海域100米高度的风能资源技术可开发量约为4亿千瓦。

  风电是重要的可再生能源,国家尽快建立包括设备制造、技术服务和人才培养在内的风电产业体系,促进风电产业持续健康发展。

  随着风电技术日益更新迭代,国家应该强化政策引导,推动风力资源开发和利用更加高效和精益化。

  从趋势来看,随着技术不断创新,风电发电效率不断提高,成本还将下降,因此成本对风电发展的制约不再是主要问题,而风电的消纳问题将是未来制约风电发展的最关键因素,核心其实是电网如何发展和完善的问题,也就是建立新型电力系统问题。

  基于“双碳”目标,包括风电在内的可再生能源发展已经成为能源转型的主流,而以化石能源发电为基础的传统电力系统正在面临不适应高比例可再生能源并网的困境,因此需要构建“新型电力系统”。

  从趋势来看,新型电力系统绝对不是在原有基础上的修补升级,而是必须从顶层设计的架构出发,重新梳理包括风电在内的各种电源在电网建设和运行中的准确定位和功能作用,科学地优化设计资源匹配,围绕国家实现“双碳”目标,构建一个适应高比例可再生能源发电的具有高效性、灵活性、可靠性和安全性的全新电力系统。

  国家应该积极推动建设绿电消费市场,以市场化手段不断促进风电消纳,持续提高市场消纳能力。

  比如,政府应该继续完善可再生能源配额制,在政策引导下,逐渐形成市政、轨道交通、工商业乃至全民绿色电力消费体系。

  正如前述,由于技术创新能力不强制约中国风电产业发展,技术研发和设备制造能力比较薄弱,因此提升技术创新能力至关重要。

  从政策层面,中国风电产业发展需要与促进技术和设备制造创新能力相结合,通过风电产业技术进步,为国内风电产业发展提供机遇和市场需求,促进风电产业快速发展。

  对于拥有高电力负荷的沿海发达地区来说,发展海上风电产业对于实现能源转型和“双碳”目标,具有极其重要的战略意义。

  目前,中国海上风电产业飞速发展,但是能够支撑快速降本的技术储备还远远不够,因此国家应该大力支持海上发电技术创新能力的提升,尽快降低工程、设备等全生命周期的投资成本,以提升技术创新能力来引领产业链各个环节的降本增效。

  中国需要整合国内现有资源,健全组织框架,完善体制机制,培养高端专门人才,尽快建立健全风电产业服务体系,为风电产业大规模发展创造良好环境。

  目前,中国风电产业建设成本还比较高,特别是由于风能资源相对集中在西部贫困地区,如果建设成本过高而导致企业无法承担,那么显然无法实现可持续发展。

  因此,国家应该继续完善现有投资税收和信贷优惠政策,并积极采取措施让政策能够落地,推动风电产业持续大规模发展。

  作为世界第二大经济体和全球制造业中心,中国风电产业将持续健康快速发展,为应对气候变化、推动能源转型、构建清洁、低碳、安全和高效的能源体系做出重要贡献。

  从未来发展趋势来看,预计中国将会继续坚持规划引领和“全国一盘棋”发展思路,持续落实调峰资源和消纳市场,加快推进以沙漠、戈壁、荒漠化地区为重点的大型风电基地项目建设,全力提升能源供应保障能力和优化能源结构。

  根据按照国家《“十四五”可再生能源发展规划》,中国在“十四五”期间风电发电量要实现翻番的目标。

  从1989年新疆达坂城风电场投产到2020年百万千瓦风电基地落地,中国国风电产业发展已经进入而立之年,为实现“双碳”目标,未来产业发展思路可能会发生重大转变。

  “乡村振兴”已经成为国家战略,国家能源局已经提出了“千乡万村驭风计划”,在未来能源电力系统中,风电势必成为一个集创新、融合、清洁、廉价于一体的新型产业,进而从根本上改变社会层面对风电产业的认知和接受程度,实现发展思路的重大转变。

  国家持续推进智慧经济发展,其中智慧设备与智能生产将成为经济发展的重点领域,预示着风电产业正在从一个能源资源属性向制造业属性转变,对未来风电产业发展提出了更高要求。

  目前,中国已经形成较为完备的风电技术产业体系,低风速、抗台风、超高塔架、超高海拔等风电技术已经位居世界前列,10兆瓦海上风机装备已经开始批量生产。

  未来,中国必将继续加大风电技术研发力度,不断推动创新技术发展,持续推进风电产业继续快速发展。

  在诸多风电形式中,由于海上风电产业具有覆盖面积广、资源禀赋好、输送成本低等重要特征,因此预计未来产业发展潜力巨大,装机规模很有可能持续超预期。

  伴随着国家政策引导和技术不断进步,预计海上风电成本还将持续下降,有望可以尽快实现平价上网。

  随着近海资源逐渐开发,预计海上风电项目将持续向远海发展,为风电产业发展创造更大的空间。

  可以预见,国家将持续推进中国深远海风电试点示范工程和多种能源资源集成的海上“能源岛”建设,重点建设山东、长三角、福建、广东、广西北部湾等海上风电基地集群,支持海上风电、光伏发电和海洋牧场等融合发展。

  2021年12月27日,国家发改委正式印发了《江苏沿海地区发展规划(2021—2025年)》,提出加强沿海电源点及电力、油气输送通道规划布局,统筹建设海上风电、沿海LNG接收、煤炭中转储运、核电基地。

  根据全球风能理事会(GWEC)预测,海上风电风机容量在2025年将达到15-17兆瓦(MW),将带来成本明显下降。

  根据推算,对于1吉瓦(GW)海上风电建设项目来说,如果采用14兆瓦(MW)风电机组,那么可以比采用10兆瓦(MW)风电机组节省投资上亿美元。

  另外,预计在2030年之前,下一代风电机组可能出现,功率有望达到20兆瓦(MW)左右,大型化趋势更加明显。

  目前,在全球范围内,越来越多的国家开始重视深水风能资源的开发和利用,漂浮式风机在技术上也已经逐渐趋于成熟,为未来海上风电产业发展创造了越来越宽广的建设空间。

  由于风电项目建设范围由陆上走向海洋,由近海逐渐走向远海,因此漂浮式风机使用不断增多,而且很有可能保持持续趋势。

  目前,中国已经规划建设漂浮式海上风电项目,建设示范性工程项目,一旦示范项目成功,并且技术不断成熟,那么预计未来海上风能资源开发潜力巨大。

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