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我国如何借鉴德国风电产业的成功经验

`清洁能源网   2009 年 11 月 23 日 18:17   来源:中国新能源网

德国是全球风能利用最成功的国家,自1998年成为世界第一风电生产大国以来,一直到2003,无论是年新装风机容量,还是风机装机总容量,始终保持领先地位。2004年,德国新装风机容量203.7万千瓦,略少于西班牙的206.5万千瓦,但风机装机总容量达1662.9万千瓦,仍遥遥领先于其它各国。

    德国陆地风能资源储量在欧盟15个老成员国中仅排名第8,24TWh/,是排名第一的英国陆地风能储量的1/5,美国北达科他州的1/50。那么,德国何以能在风能利用方面取得如此巨大的成就?

    一、最早探索出一条风电产业化道路

    1989年,德国全国风机装机总容量仅为1.8万千瓦。为了发展风电产业,迅速制定了一项“25万千瓦风能计划”, 对风力发电的市场化运作进行前所未有的探索。参加计划的风电经营者每生产一千瓦小时风电可获得0.060.08马克不等的津贴, 并且可享受低息专用贷款和流动资金资助。至1996年计划合同期结束时, 参加计划的风电经营者共购买风机1500, 总功率35万千瓦。德国率先叩开了风力发电的产业化之门。

    二、建立覆盖全国的风能参数测评系统

    对风能参数进行精确测定和评价分析是风能开发利用的基础。德国恺塞尔的太阳能供给技术研究所组织实施了“科学测量与评价计划”。对风力发电设备的电功率和风速、风向等进行测量,建立了全球第一个覆盖全境的风能参数测量和评价系统 。该所还建立了风能生产率预测系统。此外, 根据在远程测量网天线塔30米和50米高度测得的气压、大气湿度、温度、降水量和太阳光照等气候参数以及风速、风向等风能参数,可以确定一个地区的风指数和预测风功率,这些数据又为新型风机的研发提供了可靠的设计依据。

    三、应用经济杠杆和法律工具发展风电产业

    风能的利用归根结蒂是要提高风电与传统能源竞争的竞争力。因此德国政府运用经济杠杆和法律手段, 通过政策扶持措施,为风电产业发展营造有利的外部条件。199111,德国政府又颁布了“电力输送法”。这是德国开始风能商业利用后制定的第一部促进可再生能源利用的法规, 它为德国电网经营者规定了优先购买风电经营者生产的全部风电并给予合理的价格补偿的义务,有力地促进了德国风电产业的发展。19911999年间, 德国风机装机总功率增加了48,438万千瓦。200041,“可再生能源法”代替“电力输送法”开始生效,由于给予风电补偿的规定更加合理,以及大功率风机的出现使投资风电的利润空间更大, 德国年新装风机功率继续保持高速增长态势,20012004年累计新增风电生产能力1051.4万千瓦, 比我国三峡电站所有已投入运营的水轮发电机组的发电能力还要大。

    “可再生能源法”将风电补偿时间按不同补偿标准分为两个时期,即按较高补偿标准补偿的前期,和按较低补偿标准补偿的后期。在风力资源丰富的地区,前期补偿时间为510年。在风力资源相对较弱的地区, 前期补偿时间可达21年。海上风机获得较高补偿标准的时间至少为12, 具体补偿期的长短, 随海上风机安装地点至海岸距离和风机安装海域的海水深度而定。这样, 无论是在北部濒海风力资源丰富地区, 还是在南德风力资源较为贫弱的中等高度山脉地区,都可以获利。风机制造企业、风机投资者(购买者)和贷款机构的投资积极性得到了长期鼓励。电网经营者支付给风电生产者的补偿金, 由联邦范围内的分配机制分摊, 这笔费用最终由使用风电的终端用户承担了。

    2004, 德国风电产业总营业额达71亿欧元, 从业人员6.16万人, 全年新增风机1201, 全国风机总数量达16543台。这一年, 德国共生产风电299亿千瓦时,占全德电力供应总量的6%。风机数量和风电生产量在不断增加, 而与此同时, 人们对环境影响的认识也增强了。风机安装得越多, 出现了占用土地越多、风机噪音、破坏风景区的景观等问题,为了解决风电产业的发展对环境和生态造成的不良影响, 联邦德国政府于2002年制定了“环境相容性监测法”。这部法规规定, 2002年开始,风力发电设备应选择在符合环境和生态要求的合适地点安装和使用。

    四、向海洋进军

    德国的风力发电最早是从风力资源丰富的北德濒海3个州发展起来的, 其中施勒苏益格-荷尔斯泰因州的风机装机总容量已达217.4万千瓦,风电可满足全州电力需求的37%。随着各项促进风能利用法律的先后颁布实行, 内陆地区也开始涉足这个领域,并且取得了长足的发展。例如,位于南德中等高度山脉区的萨克森-安哈尔特州, 风机装机总功率已达185.4万千瓦,可满足全州27%的电力需求。目前在全德16个联邦州中, 除联邦政府所在地柏林外, 其余15个州, 尤其是濒海3个州, 风能资源利用已近饱和, 再在陆地上选址建立大型风电场几乎已无可能。在这种情况下, 德国人又将目光投向了海上。

    在海上,60米高度时的平均风速超过8/秒时,在欧洲那些绝大多数计划要建立海上风电场的水域,海上风机的能量收益预计要比沿海风能资源丰富地区陆地风机的能量收益高20%40%。在海上风力发电方面,北欧诸国走在世界前列。自1990年~2004年,德国、丹麦、瑞典、荷兰和英国、爱尔兰共建成22座海上风电场。在欧洲规划建设的70个新的海上风电场中, 31个将建在德国海域。

    就地域分布来说,这31个海上风电场,21个建在北海, 10个建在波罗的海。而就距海岸线距离来说,有8个建在离海岸线12海里之内海域内,23个建在12海里之外的专属经济区(EEZ)内。德国已经批准在北海和东海建设6个大型海上风电场,总装机功率120万千瓦。2010年以前,德国将在北海Borkum West地区距海岸100公里、水深3040米的水域内安装208台单机标称功率5000千瓦的风力发电机组,总装机功率104万千瓦,年发电能力35亿千瓦小时。根据20021月德国政府制定的一项发展风电长期计划,2010年,德国海上风力发电设备的总装机功率要达到300万千瓦,2030年达到20002500万千瓦。20252030年,海上风力发电量将占德国电力需求总量的15%,而风力发电量的总和将占德国电力需求总量的25%

    德国地处北欧。海上风力发电的前景是那么诱人, 以致有20个以上的德国公司和财团提出建议, 建设总装机容量达6500万千瓦的巨型海上风力发电场。为了保护近海自然资源, 这些公司和财团计划将海上风力发电场建在距海岸60公里、水深35米的水域。

    五、产业步入良性发展轨道  

    多年来,德国风机制造技术已逐渐趋于成熟,其风机制造业处于世界领先地位。在全球7家最具影响力的风机生产厂家中, 德国的ENERCON公司和Nordex公司各占一席。ENERCON公司产品主要机型有:E-30 300KW)、E-40 400KW)、E-581000KW)、E-662000KW)和E-1124500KW)。Nordex公司产品主要机型有:N50800KW)、N601300KW)、S701500KW)、N902300KW)和N802500KW)。风电产业技术进步的成果使德国获益匪浅,其风电产业已步入良性发展轨道,具体表现是多方面的。

    1)大尺寸大功率风机的出现使风电生产成本大幅下降。最近1000千瓦风机生产的风电的平均价格仅为4.1美分/kWh, 15年内, 风电价格降低了50%。因此现在各生产厂家竞相推出各种型号的兆瓦级风机, 市场上商用风机的功率已达到2500KW3600kWENERCON公司已研制成功转子直径112米功率4500kW新型大功率风机。5000kW供海上风力发电场使用的大型风机即将投入商业运行。风机大型化使每年新装风机的数量比以前少得多, 但生产的电力却没有减少, 而且占用土地面积变少了。由上世纪80年代末平均单机标称功率只有145kW, 2002年已达1400kW,2003年达1556kW,2004年达1696KW,逐年递升的趋势十分明显。随着新装风机单机标称功率的不断增大, 风电生产成本将进一步下降。根据国际能源机构预测, 2010, 当全球风机装机总功率达到1.975亿千瓦时,风电价格将降至3.03美分/kWh, 2020年全球风机装机总功率达到12亿千瓦时,风电价格将进一步降至2.45美分/kWh

    2)随着技术的不断发展和进步,及生产批量的增加,风机制造费用大幅下降, 风电投资成本相应降低。1990年,当德国全国风机装机总功率为6万千瓦时,风机的平均售价为1260欧元/kW2002年,当风机装机总功率为1170万千瓦时,风机平均售价降到了930欧元/kW。现在一台具有最新技术性能的风机的每千瓦投资费用仅为804欧元。国际能源机构预测,随着生产批量的不断扩大,2010年风机售价将降至644欧元/kW2020年降至512欧元/kW

    3)风机的大型化为风力资源相对贫乏的德国内陆州提供了加快风电发展速度的契机。这些州从一开始就选用大功率, 风机装机功率已达205.3万千瓦 , 平均单机标称功率900kW。位于南德中等高度山脉区的萨尔州, 风机装机功率达5.68万千瓦 ,平均单机标称功率1072kW。值得指出的是,负荷工作时间为9001100小时的风能资源相对贫弱地区, 研制生产了适合这些地区使用的低风速风机。由此可以看出, 科技进步对促进风电产业发展产生的巨大推动作用。

    4)用新型大功率风机更换早期安装的接近经济使用寿命的小型风机,提高风电产业的综合经济效益。德国政府通过延长风电补偿期限的办法, 运用经济杠杆鼓励德国北部濒海的小功率风机持有者更换使用新型大功率风机,明显提高了沿海风能资源丰富地区的风能利用密度。同时,噪音污染也得到大幅度降低。而风电经营者则可以获得较高的收益。

    5)风电行业的产业化稳步推进。德国有着全球最大的风机市场, 2002年以前, 德国共有46家生产企业,他们的产品主要供应德国国内市场的需要,一部分供出口。2002年德国风机生产企业经历了一次并购和联合的高潮后,只剩下12家在继续生产。2004,这个行业的营业额达71亿欧元, 从业人员6.16万人,分别比2003年增长32.4%26.9%

    6)大规模风电生产的环保效应逐渐显现。专家研究结果表明, 每生产100万千瓦小时风电, 平均可减排二氧化碳600吨 。据此测算, 20012003年中, 德国因其风电共减排二氧化碳4188万吨 。2004年德国共生产风电299亿千瓦时, 减排二氧化碳 2070万吨。德国是1997年关于减少温室气体排放的“京都议定书”的签字国,风电产量的逐年稳步增长, 为德国完成“京都议定书”规定的减排温室气体指标, 作出了重要贡献。

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