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供电、减排、就业:全球风能发展的驱动力

   日期:2015-08-28     浏览:723    评论:0    
核心提示:全球风能发展的内在驱动力全球气候恶化的严峻性,人类文明发展的促进性以及发展风能在全球电力供应、CO2减排、就业等方面带来的

全球风能发展的内在驱动力

全球气候恶化的严峻性,人类文明发展的促进性以及发展风能在全球电力供应、CO2减排、就业等方面带来的收益都成为发展风能的驱动力。


一、供电:替代化石能源的生力军

 


(一)处于能源过渡期的化石能源将逐步被风能等新能源所替代

极端天气频发,全球变暖,气候恶化的严峻性正成为全球面临和亟需解决的重要问题,然而政治、经济、制度惰性中存在着的更大障碍已使此问题悬而未决太长时间了。化石燃料产业——当今世界上最强大的既得利益集团,不断采取一切办法混淆科学及减慢政策进程。

但随着过去几十年风能和太阳能的长足发展,整个经济转向实现清洁可持续能源规模应用愿景的转折点已到来,并且也已经明显成为更多国家的决策方向。风能和太阳能正在逐渐接管电力领域,电动和改良的电池技术不断涌现,材料科学、节能设备及其应用水平不断提升,还有几乎无穷尽的其他新技术和发明提供了越来越多应对这一问题的工具。人类正处在由化石燃料向可再生能源的100年中间过渡期,能否赢得这场变革的胜利,赢的速度能否赶得及挽救地球,取决于可持续能源替代传统能源的速度,全球CO2减排计划等措施的实施力度,而大力发展风能发电是解决此问题的有效途径之一。

化石能源这种传统能源不可再生,是非可持续能源,并且污染范围大,强度高,负面影响深远。世界银行根据目前发展趋势预计,到2020年,中国因燃煤污染导致疾病的治疗,需付出高达3600亿欧元的经济代价,占国内GDP的10%以上,因此寻求并应用可持续清洁能源是我国当务之急,风电的高环保性、安全性和可操作性使其逐渐成为替代传统能源的有生力量。


(二)风能的迅速崛起使其在能源领域发挥愈来愈重要的作用

根据全球风能协会发布的2014年全球风能发展数据,2014年是全球风电发展创纪录的一年,年度装机容量超过50GW,比2013年的35。6GW有大幅增长,并且并网进程大大加快,新增并网装机容量大于51GW。全球风电新增装机容量和并网速度的加大加快,说明风电融入能源大家庭的脚步日益迈开,并网技术和供电质量有了长足进步,使其逐步摆脱技术瓶颈走向大规模应用,成为新能源领域的中坚力量,以及替代传统能源的有生力量。风电产业发展正吸引越来越多的投资,过去4年平均每年的风电领域投资都在500亿欧元左右。并且2014年,全球在清洁能源方面的总投资达到2770亿欧元,风电领域投资增长了11%,达到889亿欧元,占比32。1%。

2014年,全球风电累计装机容量369.6GW,增长率超过16%。欧洲风电实现小幅增长,其中德国新增装机超过5GW,创历年之最,风能发电量占到全国供电量的10%,海上风电技术引领全球,英国、瑞士、法国新增风电建设紧随其后。美国风电市场回暖,巴西引领拉丁美洲风电市场。虽然欧洲经济持续下滑,和美国政策的不确定性,使风电项目上马遇到一定阻力,但是,中国市场出现了超乎行业预期的爆发性增长。

国家能源局指出,2014年,我国风电产业发展势头强劲,新增装机容量19.8GW,创历史新高,风电累计并网装机容量约为96.4GW,占全球的27%,高居世界榜首。特别是受陆上风电上网价格下调政策调整消息和风电主要建设材料钢材、铜材等大宗商品价格下行建设成本降低影响,2014年下半年多地区出现抢装现象。2015年,中国风电将超核电,成为继火电、水电之后的第三大主力电源。

基于对风能贡献实质性逐渐增大的设想,国际风能协会预测,2020年全球风能发电规模将达到1750 TWh,2030年上升到接近3900 TWh。这意味着风电2020年将满足全球电力需求的7。2-7。8%,2030年将满足12。9-14。5%,这是一个相当大的贡献,但是离满足气候保护目标要求还有一定差距,2050年风能发电能力将跃升至7000TWh,全球能源供应占比接近20%。


(三)技术的层层突破大大提高了风能的可靠性

近几年,欧洲WINWIND、ENERCON等公司开发了全功率变流并网技术,并大幅规模成功应用,这种技术可使风轮和发电机的调速范围从0变到额定转速的150%,大大提高了风能的利用范围,改善了并网供电的电能质量。ENERCON公司将每个风电机组功率因数的控制由分散加以集中,改由并网变电站统一调控,使电网的有源功率因素校正和谐波补偿得以实现。全功率变流技术成为欧美大型风电场建设的新兴主流模式。

目前,全球风电的平均发电容量系数约为28%,但是不同地区间有很大差异,该系数在风电迅速发展的多风地区正逐渐增加,比如巴西,墨西哥等国。另外风机容量稳步增长,风机的一般规格各个国家和地区参差不齐,2014年以后陆上大多安装的为1.93MW型或更大输出功率型,逐步取代目前世界上普遍运行的1.34MW型,海上偏向于安装3.6MW型或以上输出功率型。经过多年发展,设计的不断优化,以及大规模生产相同或相似风机的经验,使风机技术本身的成本逐步下降。我国风电产业制造能力和集中度增强,2MW型陆上风机市场占有率显著提高,5.5MW级及以上规模的大功率海上风机自主研发成功并投入运行。


二、减排:减少温室气体排放的好办法

风能发电属于可再生清洁能源,是风能利用的重要形式,是无污染、可再生、能量大、前景广的新能源。风能对环境保护的益处良多,包括消除当地空气污染,水消耗几乎为零,但是最显著的莫过于对能源领域CO2减排的贡献,目前其也是人类可为全球气候变化问题做出最大贡献的唯一高效途径。现代风电技术具有极佳的能量均衡能力,所有与风力涡轮机制造、安装、维护及退役过程有关的CO2排放,都可在其投入运营的头三到九个月内得到“补偿”,在接下来的近二十年设计使用寿命中,风机也不会产生任何已严重困扰地球生态多时的有害温室气体。

从风能获得CO2减排好处多少,完全取决于它替代了什么样的电厂。如果它置换水电或核电,造福较小,但是如果它代替煤或燃气,好处是巨大的。全球风能协会报告指出化石燃料电厂CO2排放范围为500-1200克/千瓦时,劣质燃料排放量还要更高。在现有电力分布基础上,风电CO2平均减排量约为600克/千瓦时,不同地区存在较大差异,各地大部分现有风电场减排量可能略低于该值,但是新装机的电场减排量显著高于该平均值。

根据上文数据估算,2014年,全球风能发电的年度CO2减排量约为4.2亿吨,累计减排量近23.6亿吨,预计2020年,年度减排量将超过10亿吨,累计减排量达到75亿吨,2030年两值分别超过23亿吨和240亿吨,2050年分别超过45亿吨和900亿吨。在所有措施中风能减排效果是最显著的,但是当前减排的关键问题不只在量上,更迫切的是实现这种减排量的速度,这是长期未能解决的问题,越早付诸实际,对大气保护就越有利。风电的可扩展性和建设速度都使其成为早日实现减排目标的理想科技手段,满足人类生活可以自由开窗,不再担心雾霾,全球气温上升比工业化前水平不超过2℃期许的好方法。

三、就业:创造就业机会的新引擎

风电行业创造了一大批技能要求高,一般和几乎无要求的岗位,在创造就业机会方面,无论是当前的现实情况还是未来,潜力越来越显著。风电和其他可再生能源的发展,对宏观经济的影响正在成为左右未来能源政治决策的主要因素。尤其是鉴于该行业为农村地区带来的投资和就业机会,将有助于遏制农村人口向城市大量迁移。

国际风能协会评估报告指出,一个国家特定年限内每新增兆瓦级风电安装容量,包含制造,零部件供应,风电场开发、建设,运输等所有环节在内,带来的全球平均就业机会是14个。另外,现有风电场每兆瓦装机容量可带来平均约0.33个运营和维护岗位需求,不同地区也会存在巨大差异。截至2014年年末,风电行业全球雇佣人数约为70万人,预计该值将在2015年末超过80万,2020年达到110万,2030年150万,2050年260万。

国家统计局显示,我国2014年就业人口数量为7。7亿人,同比增加0。4%,第一产业就业人数2。27亿人,同比减少6。1%,第二产业2。31亿人,同比减少0。3%,第三产业3。14亿人,同比增加5。5%。可以看出,我国人口基数庞大要解决七八亿人的就业问题,需要创造大量就业岗位,第一产业就业人群向第三产业转移的现象显著,第二产业随着传统低效率工业的转型升级,所需要的就业人数不会明显增加,而风电产业横跨第二、三产业,涉及材料、制造、电力、自控等多个领域,可以创造可观的就业数量,对高技术和工艺的要求,也将为进一步提升就业人员职业素质提供条件,对再就业和人才流转有积极促进作用。


对我国风能发展的思考与建议


一、我国风能发展摊大活少

国家统计局数据显示,2014年我国风电装机容量占全国发电装机容量的7%,但是实际发电量仅占全国的2。7%,说明我国风电设备的使用率堪忧,风电实际平均利用小时数同比减少近10%及超过国际最高限一半以上的弃风率也印证了这一点,我国风电还有相当大的扩展空间。特别是我国没有掌握风电并网核心技术,提供的风电质量不高,电网运营商故意推迟风电并网并减少购买风电,全国有近二成的风电产能被闲置,使风电投资回报率进一步降低。火电虽然高污染、高消耗,但是价格低,受电网偏爱的局面,还是笼罩在我国风电产业发展上的阴云。另外大功率海上风电技术较发达国家仍有较大差距,可以帮助周转风能的储能技术不先进,都需要我们认真思考中国风电的未来发展之路。


二、政策扶持需切实全面细化

从1994年至今,我国在鼓励风电发展方面出台了20余项法规和政策,从鼓励建设风电场,下放风电项目审批权到收回审批权;从对外资风机免进口税到对风机关键零部件和材料进口实行退税,鼓励风机国产化;从招标确定上网电价,实行风电费用分摊制度(风电上网电价高出当地燃煤机组标杆上网电价部分,通过全国征收的可再生能源电价附加费分摊解决)到执行风电标杆上网电价;从对风力发电设备产业化实施专项补贴到调控风电设备产能过剩;从严控风电装备产业盲目扩张到加强质量控制,支持研发。

2015年年初,又出台了差别化下调陆上各资源区风电标杆上网价格政策,此举虽可在一定程度上倒逼行业质量提升,但将进一步降低陆上风电场运营收入和行业利润,给自2011年以来长期靠补贴运营的风电商现金流带来巨大影响。我国宜结合能源计划和新能源发展目标,出台切实配合政策,引导风电行业健康运营。更多参照风电运行良好国家的政策,像美国政府为风电行业提供多样化的补贴,包括联邦层面的生产税收抵免(PTC)、投资税收抵免(ITC)等,实行加速折旧,以及可再生能源配额制政策;墨西哥立法规定新能源在能源结构中的占比,利用金融杠杆,设立能源银行,固定每MWh电能传输和分配价格;德国为海上风电建设提供稳定的政策支持。


三、提高风能资源利用率

我国风力资源丰富,据行业估计可开发利用的风能储量为10亿千瓦。主要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿,包括辽东半岛、山东、黄海之滨、南澳岛以西的南海沿海、海南岛和南海诸岛,内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北,新疆达坂城,阿拉山口,河西走廊,松花江下游,张家口北部等地区以及分布各地的高山山口和山顶。我国风能利用尚存在一些限制及弊端:如风速不稳定,产生的能量大小不稳定,风能利用受地理位置限制,转换效率低,布局不合理,弃风限电损失大等问题。


我国应进一步重视风电相关技术和设备开发,提高风电容量系数和风能资源利用效率,减少弃风现象,加强风电并网能力。特别是海上风电开发,我国尚有很大发展空间,应重视此领域的项目投资和建设,加强在靠近负荷区域的风电项目开发。另外在风能资源的评估上,应进一步加强专业性和系统性,以对全国风能资源开发和风电项目建设起到指引性作用,避免低效投资。


四、打开多元化经营模式

我国风电产业目前处在扩大规模、优化布局、提升质量的爬坡阶段,风电企业盈利能力差,我国风电产业发展与发达国家的仍有巨大差距。风电消纳问题尚多,大区之间的电网联系和各级电网以及电网与电源协调发展亟需加快推动和强化,需形成全国统一的大市场和与之相适应的联网能力,需把风电等清洁能源发电的高效利用作为整体电力规划研究的前提,构建对清洁能源“友好”的整体电力系统。

加快电力运行管理的市场化改革,通过扩大资源配置范围、加快蓄能电站建设等手段实现多种电源互补、电网跨区互补,另外优化电力系统,抓紧研究以清洁能源供热的相关鼓励措施。我国风电开发经营模式也应进一步多元化,广泛吸引社会资本投资建设并参与运营,特别是与公共设施开发结合,即目前国家大力倡导的PPP融资模式。通过政府购电协议等方法确保风电项目运营后的盈利空间和市场稳定性。用户也可作为风电项目的投资者,长期投资,长期消费和长期获益,可进一步促进风电并网和风电产业健康发展。

本文作者:赛迪智库原材料工业研究所 刘彦红

 
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