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中国风能发展的几点思考

  导语:本文是中国可在生能源学会风能专业委员会主任贺德馨研究员在第九届科博会能源战略高层论坛电力专场会议上的发言摘选,供读者参考。

    中国是一个发展中国家,经济、能源与环境的协调发展是实现中国现代化目标的重要前提。中同是个能源大国,也是个能源消费大国,当前中国能源发展面临人均能耗水平低,环境污染严重,能源利用率低以及可再生能源比例少等问题。因此,调整能源结构,减少温室气体排放,缓解环境污染,加强能源安全已成为全国关注的一个热点,对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度的重视。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中技术最成熟、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。

    2005
228门《中华人民共和国可再生能源法》颁布后,进一步明确了可再生能源发展的战略地位,并从法律上给包括风能在内的可再生能源发展提供保证。另外,在国家发改委编制的《可再生能源中长期发展规划纲要(20042020)》中,提出了到2020年我风电机组总装机容量将达到3000万千瓦的目标。我国风能发展遇到非常好的机遇,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成了大家十分关注的问题。

.如何持续地发展中国风能产业

   
风能产业是一个新兴的有前景的高新技术产业。2020年我国风电总装机容量要达到3000万千瓦的目标,为风能产业的发展提供了很大的空间,但是风能产业又是一个有风险的产业,为了健康、持续地发展风能产业,需要考虑下面几个问题。
 
1.
 风电机组整机制造业和部件制造业要协调发展

   
目前,我国许多国有制造企业和一些民营企业都纷纷进入风电产业,根据不完全统计,已超过了20 余家,其中主要是采用“总装模式”制造风电机组整机,而采用“配套模式”制造风电机组零部件的很少。原来有些制造零部件的企业也准备进入制造整机行列。另外,在风电场特许权项目建设时,采用国外风电机组必须有70%的零部件要在本地生产的要求,因此,存在零部件配套满足不了风电发展的要求。风电机组零部件,如叶片、齿轮箱、发电机、控制系统、变浆系统、偏航系统等,其技术含量很高,产品制造质量将直接影响风电机组的可靠性,可利用率和运行成本。因此,要十分重视风电机组零部件制造企业的发展,国内外许多专业的风电机组零部件企业的发展经历都告诉我们,在风能产业发展中,零部件配套企业是大有可为的。
 
. 要建立完整的风能产业体系

   
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(产业链)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,而对设计与咨询,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,因此,影响风能产业的规模化发展。
 
. 要加强产品质量管理,提高产品可靠性

   
我国风能产业还处于起步阶段,目前虽然已基本具备600 千瓦和750千瓦风电机组的批量生产能力,但是,在批量生产中的质量控制问题需要引起重视。在一些企业制造样机时可以达到很好的性能,可是当批量生产时,经常会出现这样或那样的问题,有时一个小零件不合格就会造成风电机组停止运转。原因主要是在批量生产过程中质量控制不好,另外,对产品的检测做得不够,有的产品没有经过认证。在规模化生产的情况下,怎样使产品从性能上、可靠性上和价格上都能被用户接收是企业发展的重要目标。对风电机组来说可靠性尤其重要,要在恶劣的气候环境下.安全运行20年,没有一套科学的产品质量管理体系是做不到的。

.如何培育风电市场

   
目前,风能开发利用的主要方式是风力发电,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。为了培育一个健康的风电市场,要考虑下面几个问题。

1
.要有一个合理的风电上网电价

   
风电成本一直是风能发展中的一个制约因素,风电成本主要取决于风电机组的成本。降低成本、提高效率、增加寿命一直是风电机组发展所追求的目标。随着风电技术不断进步和风电产业规模化发展,风电成本一直呈下降趋势,从1981年到l995年,世界上风电成本已由158欧分/度电下降到57欧分/度电,目前风电成本约为4欧分/度电左右,在过去五年中,风电成本下降约20%。如果在常规能源电价中,考虑了因污染环境而发生的外部成本之后,那么风能是目前最具有与常规能源竞争的町再生能源。

   
在《可再生能源法》中对再生能源发电项目的上网电价规定了一个原则,即由国务院价格主管部门根据不同类型可再生能源发电的特点和不同地区的情况,按照有利于促进可再生能源开发利用和经济合理的原则确定,并根据可再生能源开发利用技术的发展适时调整。

   
今年在国家发改委印发的“可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法”中,进一步明确了风力发电项目上网电价实行政府指导价,电价标准由国务院价格主管部门按照招标形成的价格确定。对此,在风能业内人士中有些担心在风电场特许权招标时,以上网电价最低的投标人为中标人的做法,会使招标价格过低,造成项目亏损,影响风电场的建设。

   
2003年开始的风电特许权项日对我国风能发展起到了积极的作用,剑2005年为止,已有总装机容量为1500兆瓦的10个项目完成厂招标。他们的,F 均中标上网电价为04894元/度电。根据专家的测算,目前,我国风电L网电价如按年上网电量为等效满负荷2000小时计算,在060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。因此,在中国风电产业刚起步阶段,为了鼓励投资者进入风电市场,给与风电高于常规电源平均上网电价是完全必要的,而且这部分高出的电价分摊到电网时不到l厘/度电,也足可以接受的。另外,投资商也应从我国风能长远发展的角度出发合理提出投标价格,这不但是一种理性的做法, 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。此外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与一定的制约。
 
2.
要解决好风电并网的问题

   
大规模风能开发利用时,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。风电场的选址主要取决于风能资源的优劣,因此,一些风电场都远离大城市,没有大的输电线路通过,如位于吉林通榆附近的风电场离最近220千伏输电线路都在1 50公里以上,另外,对于百万千瓦级大型风电场的建设,则更需要有强大的输电线路才能保证风电被输送到电负荷中心。建设一个500千伏输电线路时,平均每1 00公里的投资需要35亿元人民币左右。据初步统计,为了完成2020年总装机容量3000万千瓦的目标,需要电网投资约75亿元以上。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。

   
电网建设是一个方面,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。
 
3.
 要进一步开展风能资源的调查与评估

   
准确的风能资源评估是建立稳定的风电市场,持续发展风能的基础。我国对风能资源的观测研究工作始于20世纪70年代,中国气象局先后于20世纪70年代未和80年代末进行了两次全国风能资源的调查,利用全国900多个气象台站的实测资料给出了 全国离地面10米高度层上的风能资源量,对中国风电发展起到了重要的作用。2003年又启动了第三次全国风能资源的调查,利用全国2000多个气象台站近30年的观测资料,对原有的计算结果进行修正和重新计算。
 
   
由于目前中国风能资源评估时主要利用气象台站10米高度处的测风资料,因此,所获得的风能资源分布还不能完全满足风电场的需求。虽然,在风电场建设可行性研究时进行了实地的测风,但是,从已建风电场年发电量的统计数据来看,我国风电场的等效满负荷小时数一般都在2000小时左右,低于国外风电场的平均小时数。另外,有些风电场投资商在没有完全准确评估风能资源的前提下就规划起风电场建设,这些都是不利于风电的发展。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。另外,由于风电间隙性的特点和风电机组在恶劣气象条件下工作,因此,要开展风电场风电量短期预报和风电场安全气象保障服务系统的研究,这对保证风电机组安全和提高供电质量都是十分必要的。
 
4
.制定风能发展技术路线图

   
根据风能发展的趋势和本国的国情,科学地制定发展风能的技术路线图是世界上风能发展先进国家的一个成功经验。风能发展技术路线图包含风能技术发展方向、技术发展目标,技术发展途径以及相应的保障措施。另外,针对风能技术进步和产业发展的需要,在技术发展路线图中还应对风能的关键科学问题和关键技术问题进行剖析,为国家制定风能发展规划和项目时提供科学依据。

.风能技术如何创新

   
风能技术是一项高新技术,它涉及到气象学、空气动力学、结构动力学、计算机技术、控制技术、材料科学、机电工程、电气工程、环境科学等学科和专业。

   
目前,我国风能发展中技术创新还很薄弱,缺乏有自主知识产权的核心技术,因此,在很大程度上还要从国外引进技术。虽然,在知识经济到来的时代,所有国家都充分利用全球资源,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,这是一方面;另一方面,国外的核心技术也是引进不来的,必须靠自主创新来掌握核心技术。

   
国外风能发展的经验和国内风能发展的实践告诉我们要完成自主创新,实现跨越式发展,需要考虑下面几个问题。

1
.建立以企业为主体,市场为导向,产学研结合的技术术创新体系

   
建立技术创新体系是建立创新型企业的基础,创新型企业必须有自主知识产权,有自主知识品牌和持续创新能力,除了主要依靠企业在市场竞争中自身努力外,国家要给予重点扶持和引导。建议可在几个条件较好的风电整机企业和零部件企业进行试点,对其研发机构、研发人员、研发资金、研发项目、专利申请、产品品牌、能力建设和评估考核等方面提出具体要求和量化的指标。在建立创新体系中,要特别注意加强产、学、研的联合,通过整合资源、联合创新、合理安排市场份额和知识产权的情况下,使企业、科研机构和高等院校优势互补,共同发展。另外,学会、协会和商会也都可以充分发挥作用。
 
2
.建设公共技术服务平台

   
充分利用国内外资源,建设公共技术服务平台,对促进企业技术创新能力有十分重要的作用。公共技术服务平台是能力建设的重要方向,包括技术标准,技术信息,技术数据,设备仪器,计算软件,技术咨询,技术培训等,可以由企业、科研机构、高等院校,包括国家重点实验室和国家工程技术研究中心在内联合起来,共同对资源进行整合、共享、完善和提高,通过建立共享机制和管理程序逐步做到资源有效利用,并在此基础上建立风能公共技术服务平台,成立国家级的风能研发中心,检测中心、认证中心、信息中心和培训中心。
 
3
.加快风能专业技术人才的培养

   
企业的竞争关键是人才的竞争,企业没有一流的人才和优秀的团队就不可能有自主创新的能力。虽然,我国在风能领域中工作的人数不少,但是,缺乏专业技术人才,特别是缺乏优秀的总体技术人才。目前,已有一些高等院校设置风能专业或风能专业方向,开设风能课程培养本科生和研究生,这是良好的开端,除了学校培养人才外,企业也应将人才培养放在战略地位,建立激励机制和创造良好环境,在实践中建立起一支高素质的专业技术队伍。

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