风电产业在中国

(2006/3)综述华通技术HUATONGJISHU风电产业在中国陈宗器(中国新时代国际工程公司陕西西安710054)摘要综述了风力发电的优越性、世界风电的发展、我国风能资源量及其分布、现有风电场布局及十一五”发展目标、风电机国产化简况、发展中存在的问题及展望关键词新能源;风能布局;风力发电;风电产业展望wind Power Generation Industry in ChinaChen ZongqiChina New Times International Engineering Corporation, Xi' an, Shaanxi 710054, China)Abstract General desciption of advantage of wind power generator development of world wind powerindustry china' s wind energy sources and their distribution existing wind power layout its stage targetspecified in the eleventh five-year plan", brief situation of wind power localization existing problems andexpectations in the developmentey words new energy source wind energy layout wind power generation expectation of windpower indust中图分类号:IM614文献标识码B文章编号:1672-13142006)3-0029-07后由于石油危机的出现以及使用化石燃料发电世界风电行业发展迅猛所带来的严重环境污染特别是近年油价飙升风力发电又重新受到重视。20世纪90年代以来,1.世界上风电技术领先的国家风力发电以每年平均27.9%的速度增长,已成为丹麦是世界上首先利用风力发电的国家,19世界上各种一次能源转化为二次能源中增长最快世纪90年代到20世纪20年代丹麦建立了许多的1种。据欧洲风能协会预测到2020年全球10-20kW的风电站。20世纪60年代由于石油风力发电可占到全世界用电总量的12%。表1价格下降,风力发电处于停滞状态。1973年以列出了全球领先国家风电场装机容量。表1全球领先国家风电场装机容量M年份全球美国德国丹麦荷兰英国西班牙意大利印度中国日本19933090175013014014.51535011300201794940166.519989689214128741420143002445444217384332771035268.32610610中国煤化工11456403.22752002311284685120012880CNMHGI70246929563701460931108732110200447616674016629311710785932291491002717171262年递增27.914.840.216.118.336.239.745.198.3华通技术综述HUATONGJISHU(2006/3)从表1中可以看出欧洲风电发展最为突出,续表2其风电装机占世界风电装机70%以上。之所以年份总装机容量主要机型单机发电成本发展如此之快主要依靠政府政策引导如德国通/MW容量kW美分/kWh)过《可再生能源法》对发展可再生能源实行补贴。233004,6丹麦则通过征收二氧化碳排放税、对绿色电源实392952500行国家财政补贴、包括电价补贴、投资补贴、科研200559322经费补贴对风电规定出电网必须收购量。实行3.风电机组厂商的开发技术这种政策的成果已使德国风电在1997年超过美表3列出海上风电机组开发状况表3海上风电机开发状况国而位居全球首位,风电已占全国发电量的额定容量叶片直径4.5%西班牙成为后起之秀位居第2美国第3,型应用技术印度脱颖而出位居第4丹麦由于国土较小退居德国Dwnd2失速控制、双速异步机第5但其风电量已占全国总发电量的17%。丹麦 Bonus2.3齿轮传动、可变速、叶片倾斜度可调2.风电行业快速发展的原因丹麦 NEGIon2.7齿轮传动、可变速、叶片(1)风电具有众多其它发电方式无法相比的倾斜度可调、异步机丹麦 Vestas齿轮传动、可变速、叶片优势如建设周期短、单机仅需3个月、规模可大倾斜度可调可小运营成本低。与火电相比不产生污染每美国 GE Wind3.6齿轮传动、可变速、叶片倾斜度可调发kW·h电量可减排温室气体CO30.75德国 Enercon4直接传动、可变速、叶片顷斜度可调、同步机SOx6.1gNOx4.5g烟尘5.2g,可节省标煤德国№ordx直接传动、可变速、叶片倾斜度可调、异步机390g和水10与水电相比不淹没士地不产德国 Re power 5直接传动、可变速、叶片生移民问题。与核电相比不产生难以处理的核倾斜度可调德国 Federer5混合传动、可变速、叶片废料。堪称为最优良的绿色能源。115倾斜度可调(2风电技术日趋成熟风电成本越来越低风电机组由风力机、发电机、升速齿轮箱、塔已接近煤电成本AkWh在4-5美分之间见表架、控制系统等主要部件以及联轴器、防雷装置、2。从表2中明显看出随着风电机单台容量的增冷令却系统、机舱基础底板等组成。风力机经风力大发电成本不断降低。80年代机组为中等容启动后经过升速齿轮箱带动发电机运转发出的量低于200kW如今主型机组已达到3MW。电流经过变压器直接并入电网电网是最好的储配近海风电场使用已制造出5MW机组。最近能系统。风力机分水平轴及垂直轴2种数量上海外有趋势发展近海风电场,其风速比陆地高水平轴风力机占绝大多数,它的功率调节方式分20%发电量可增加70%机组利用率已提高到为变桨距功率调节与定浆距失速功率调节最理30%~40%同时占地又容易,景观及噪声影响想的风速范围是6-8m/s,为了保护发电机在小项目可做得大。例如德国的 Butendieck海上风速超过13m/s时开始自动减速当风速达到风电场由80台3MW风机组成2005年建成。24m/s台风般的速度时叶片则停止运转。垂直表2世界风电装机容量和发电成本轴风力机主要是达里( Darrieus型其外形像巨年份总装机容量主要机型单机发电成本型打蛋机优点是它的桨叶可以在任何方向上获/MW量kW美分/kWh)取风能而且齿轮箱、发电机等重件可以放置在地9831985中国煤化工的机舱中。由于其重1987CNMH(的塔架利用高处风力199l7102160大来提高风力机的效率。此外忠它还允许风力机3090布阵时间距缩小充分利用场地。目前这种机型19977800可适应风速范围为4.5~27m/s寿命达30年。(2006/3)综述华通技术HUATONGJISHU在全球范围内技术领先并在市场上占有较7.5亿kW开发潜力很大。按地域分东部沿海大份额的风电机制造厂为丹麦的 Vestas bonus有效风能密度≥200W/m2,岛屿300W/m2以Micon与 Nordbank合并的 NEG Micon、德国的上全年风速≥6m/s的时数为4000h。新疆北Nordex、 Husumer、 Enercon、 Jacobs、 Tacke、部、内蒙、甘北有效风能密度为200~300W/m2Dewind、 Federer、美国的Zond、 Flowing20世纪全年风速≥6m/s为3000h以上。黑、吉东、冀90年代后期发展起来的还有西班牙的Made、北及辽东半岛有效风能密度在200W/m2以上Gamesa及 Ecotecnia美国的 GE Wind、日本三菱、全年风速≥6m/s的时数为3000h根据中央德国 Repower、 Simens印度的 Suzlon等公司。有气象局测算14个省区风能资源量见表5。的公司在剧烈商战中衰落或淘汰出局。表4列出表5风能丰盛省区风能资源表MW了2002~2004年主要风电厂商的市场占有率。省区内蒙古新疆黑龙江甘肃吉林河北表42002~2004年主要风电厂商市场占有率%风能资源6178034330172301143063806120厂商名称2002年2003年2004年辽宁山东江西江苏广东浙江福建海南丹麦 Vestas2.234.1西班牙 Games8516060394029302380195016401370640德国 Enercon14.68美国 GE Wind18我国第一座风电场是山东荣城风电场由3德国印度 Suzlon台丹麦 Vestas55kW机组组成,986年5月投德国 Repower运。1993年发展到11处风电场,总装机日本三菱西班牙 Ecotecnia14.5MW1996年16处总装机57.8MW1998德国 Nordex7,0年19处总裝机223.6MW2001年25处总装丹麦 NEG Micon10.2丹麦 Bonus7.06.6机403.2MW2002年32处,总装机468MW西班牙Made2003年40处总装机567MW2004年43处总装机764MW2005年59处总装机1262MW。二、中国风能资源的开发这些风电场基本上都建在沿海和三北地带见表6。2005年风电有较大的跃进,新增装机中国10m高度层的风能资源总储量为498MW,为2004年累计装机的652%详细数32.26亿kW其中实际可开发利用的风能资源储据列于表7中。从表7中可以看出2005年新安量为2.53亿kW约为全国技术可开发水能资源装的风电机平均容量为850kW,最大的为5.42亿kW的一半再加上海上风电资源约为1500kW。表62004年大陆风电场累计装机序号风电场名台数总装机平均每台序号风电场名台数总装机平均每台/MW达坂城二场张北410辉军腾锡勒2456789法库南澳56.6东方8.75555.25横山52.2朱日和326.9平潭仙人岛31.66东山30.4.78达坂城58483中国煤化工CNMHG11承德123.6小长山13海洋红35大长山3.6括苍山奉贤华通技术综述HUATONGJISHU(2006/3)续表6序号风电场名台数总装机平均每台序号风电场名台数总装机平均每台/MW山尾16.5獐子岛即墨1516.41093789042南汇150014.3拉山口长岛00212.31.05泗礁茉城0.165表72005年各省市风电装机统计kW2005年的12年间,增长到87倍,年递增率为序号省市名台数总容量平均每台45.1%,但由于原基数低,净增量只不过吉林1247MW,仅为近邻印度12年同期净增量河北779514350MW的29%。原电力部曾策划到2000年新疆68460345678宁夏57700底,风电达到1000MW,而实际只达到广东344.3MW。“十五”期间又未达到国电公司原订山东50450规划。究竟是什么原因使风电难于发展呢?福建内蒙古风电成本高弱势电网承受不起黑龙江2105根据近年的实践,各地风电和煤电上网价格比较见表8。此表摘自2002年报刊由于近3年香港煤价上涨且电厂要建脱硫脱硝装置促进煤电成全国503010本稍有上涨。而风电则由于国产化的进展以及使十五”期间,国电公司计划新增风电容量用较大机组政府又有一定的优惠政策致使风电1192Mw。其中达坂城及阿拉山口新增成本稍有下降但此表仍有一定的代表性。98.7MW内蒙辉腾锡勒及赤峰新增138.5MW表8各地风电和煤电上网电价比较黑龙江富锦及木兰新增61.8MW河北张北黄骅省市名煤电价风电价1AkW h元/kWh)煤电价及承德新增91.8MW,江苏如东和启东新增加0.69890MW辽宁营口、大连、沈阳新增叨7.8Mw广东内蒙古0.713南澳、惠来和湛江新增9.4Mw上海崇明东旺沙山0.8浙江和南汇大治河口新增80MW其余省份合计新增0.79福建35.04MW。实际执行结果完成了924MW。厂东0.77随着限制排放温室气体的《京都议定书》正式从表8可以看出煤炭资源丰裕地区风电价生效K可再生能源法》开始施行国际可再生能源要比煤电价贵1倍以上在新疆、内蒙地区本身大会在北京举行国家发改委提出了风电发展的电网容量较小要全部接受风电其价差由电网分中长期规划制定了风电装机容量2010年达到摊有点力不从心。例如内蒙1995年风力发电5000MW2015年达到15000Mw,2020年达量0.2亿kWh,补助近800万元。也就是说风到3000w0发展目标。毫无疑问,个巨大电发展得愈多当地电网负担愈大在竟价上网的风电市场正在中国形成。凵中国煤化工势。只有在浙闽粤CNMHG煤电又受环境容量限三、风电在中国为何发展缓慢制然而与油电及进囗东南亚液化天然气发电相比风电相对有一定优势。风电在中国已经起步20年,从1993年到同时与小型风电场并网可异致电网内产生32(2006/3)综述华通技术HUATONGJISHU谐波、闪变、电压和无功管理困难等问题。招标例如:从西班牙 Gamesa公司进囗413台最近风电特许权项目招标要求上网风电价850kW机组),签订许可证贸易、合作生产、合为每kWh￥0.382~0.519元,即使采用国产资意图对进囗风电机组压价。另一方面鼓励国机组或进口MW级机组可略使风电成本下降但内产学研结合攻关自主创新准备迎头赶上。有也是有限的具体执行困难较大。最近上海几家关国内大中型风电机组生产企业见表9。从表9大企业签约购买高价绿色风电带了一个好头中可看出国内风电产品技术水平较低只达6002.风电场建设费用相对昂贵使人望而却步750kW水平其国产化率虽已达到90%以上但根据欧洲风力联合会提供的资料。每kW风也只相当于国际上1997~1998年水平。而2005电投资600~900欧元加上规划和安装费200年国内新安装的风电机平均功率已达850kW,250欧元每kW装机总投资约1000欧元。在国可参见表7。距近年国外配备的MW级机组有较内有人做过测算,风电建设费用通常每kW大距离由此又引起国内企业技术引进的又一次￥8000元而火电造价每kW￥5000元年发高潮。由于风电成本70%依赖于机组价格估计电时间风电只有2300~3000h而火电为5000今后随着机组国产化比例的上升批量生产MW6000h。因此最初中国风电场建设是由外国级机组制造技术的消化吸引或自主创新风电成政府赠款、无息贷款国际金融组织软货款、外商本更会逐步下降。出口信货支持的,几乎占到75%。最近油价飙4.政府的引导作用力度不够缺乏细则升多数油电停机煤价上扬燃煤电厂又需筹建1994年电力部规定风电上网价格按发电成脱硫脱硝装置气电又碰到气源不足已建燃气电本加还本付息合理利润的原则确定。199年又厂时开时停。风电发展势头上扬但受制于目前规定允许风电就近上网电网必须全部收购其高风电资金收益率只有6%~7%影响了各种资本出电网平均电价由电网分摊风电场项目贷款给的进入予2%的贴息。国家安排外国贷款以及国债兴办3.风电成本要想下降必须发展本国风电制风电场以解决资金筹措。目前我国对风电机组造业整机进囗税率为5%而部件进口关税率为1%我国进口风电机组采用众多项目捆绑一起的增值税减半征收。以上政策力度不够建议风电表9国内大中型风电机组生产企业中方生产方式生产内容浙江机电院丹麦 Bonus合作生产10台120kW1994的落户朱日和研制200kW1995年落户鹤顶山拖集团西班牙Made合资40台330kW、100台660kW2004年生产8台660kW已破产万电公司奥地利Pier技术引进600kW1996年签约2004年生产4台西安维德公司德国 Nordex合资2005年产能140台1998年2月签约2004年8250kW、600kW14台600kW落户木兰新疆金风公司德国 Jacob技术引进研制600kW、750kW、1.2Mw2004年销售66台600kW机组截止2005年已销售222MW浙江运达公司德国 Repower技术引进206年产能100台750kW2004年生产2台250kW兰州电机集团研制1及1.5MW变速恒频双馈异步风电机上海电气集团德国 Aerodyne合作开发2010年产能100~150台2MW008年产首台湘潭电机厂德国莱茨合资2010年产能282005年签约东方汽轮机德国 Repower合作生产中国煤化工日立永济日本日立1.5M大连重工德国 Fohrlaender技术引进CNMHG西安新厂已订合同31台哈汽轮机1.2 MW南通锴炼公司研制与清华大学合作北方重工德国 Repower宁夏发电集团德国恩德200台1.5MW33华通技术综述HUATONGJISHU(2006/3)免征增值税或比照小水电标准按6%减征;进电始终居全球首位比第2名遥遥领先其风电制关键部件免征进口关税建设风电场旳贷款期限造业也排在全球前列,并且还提供了就业岗位可延长至15年;由国家发改委核准风电准入电3.5万个。目前印度已成为亚洲风电市场的领导价如上网电价仍高于火电可在全网分摊洛各火者印度政府采用财政支持,印度 Suzlon公司已发电集团应按比例建设风电场成为一个全球性企业占据了印度60%的市场份实际上目前风电与火电的竞争处于不公平的额2006年将向美国出囗81MW风电机法国里情况下如果火电机组要加上脱硫脱硝装置电昂证券预计2008年其国外销量将超过国内销售造价要增加25%;又如果政府要征收煤炭、冷却量。虽然中国毎年常规机组增长量是印度的5水的资源税以及二氧化碳排放税火电成本肯定倍但是在风电装机方面印度却是中国的4倍。要增加不少。3.风电机组必须国产化风电技术是一项综合性的高技术。它涉及空四、如何发展风电气动力学、结构动力学、材料科学、声学、机械工程、动力工程、电气工程、控制技术、气象学、环境1.根除轻视风电行业的陈旧观念科学等多种学科交叉是相当复杂的般人们认为风电只能小打小闹解决不了电风电制造牵涉到定桨距失速调节、变桨距调力紧缺现不妨看看国外情况。早期世界最大的风节、变桨距变速恒频调节、无齿轮箱变速恒频调电场是美国阿特蒙风电场总装机520MW共有节、全永磁悬浮技术、叶片设计试验技术、风洞试5500台机组1985年设备利用率19%年发电量验技术、计算机监控技术等。风力机的关键部件8.66亿kwh平均每台风电机组容量约100kW。是叶片多数是由聚酯树脂增强玻纤经特殊工艺西班牙的 La plana- La mella风电场装机235MW,制成大中型风力机中也有用碳纤维的。又如丹共有313台风电机组年发电量5.28亿kWh目麦 estas公司变桨距功率调节、美国的 Darrieus前中加合资建设的二连浩特风电场投资$12亿美型垂直轴风力机等专利外商决不会轻易转让另元建设1000MwW机组预计α008年完成。由于目外计算机监控技术也是较难掌握的我国应该组前十一五"规划规定每年必须有8Mw机组投织航空、自控、电机、材料等有关部门联合攻关产我国已逐步摒弃上述陈腐观念风电是清洁能源对提高大气质量、改善环境2.国家应制订奖励发展风电产业的一系列起着不可低估的作用因此,设备不能长期依赖进法律法规口必须走国产化的道路。表9中也列出这方面的目前从对风电的重视程度上看中国风电似努力但多数厂仅仅是进口配件进行装配只赚了乎形势大好《可再生能源法》及实施办法岀台国加工费。此前进口风电机组中国吃亏不少如丹家领导多次批示国家发改委频频发文北京宣言麦卖给中国的齿轮箱报价为￥60万元但到南京昭示全世界。虽然国内对风电行业已有若干优惠高速齿轮厂去买只要￥18万元一台。600kW的政策但关键是风电价比常规电价要贵这种情况发电机国内造价不会超过￥50万元但丹麦卖给在国外也是如此因此只有给予风电合理的较高中国是￥150~180万元差价实在太大。目前国电价其超出部分由常规电分摊使风电场有较高外为了抢占中国的风电市场紛纷压价销售即使的投资回报率才能促进风电市场的蓬勃发展才这样进口机组仍然要比国产机组高20%左右。能使风电制造业真正兴旺发达德国正是采用此中国煤化工国风电市场的37%,法。2000年德国实行新的可再生能源法新法要20CNMH彡西班牙 Gamesa紧随其求公用电力公司按照固定电价购买可再生能源电后已占领中国风电市场的26%2006年开始在力而且必须优先购买。而新法中的固定电价是天津设厂预计2006年可生产500MW、2007年以其发电成本的基础制定的。此法保证了德国风可生产700MW风电机。”十一五”规划中国家(2006/3)综述华通技术HUATONGJISHU发改委提出风电机组要达到70%的国产化率否中国最大的海岛风电场位于广东南澳县年则不准风电场立项。而此前2004年安装的国产均风速8.54m/s有效风能10lW/m2年有效机组只占18%2005年也只有28%国内只能生时数超过7000h2004年安装有130台风电机,产国外10年前的产品而且产品都是定桨定速”容量566.9MW。其后华能、港翔运、德国英华的而不是变桨变速”的随着MW级机组的出威、荷兰努安集团等公司又签约6项工程投资现国內外差距越拉越大。现在国内电工行业巨41.4亿元,安裝机组395.5MW,其中头如:上海电气电站集团、哈尔滨及东方汽轮机75.5MwW2005年在建。厂、兰州、湘潭、永济等电机集团纷纷进军风电行辉腾锡勒风电场位于内蒙乌盟察右中旗占业并已研制出1、1.2、1.5MW机组,有的并有地约300km2,可装机1200MW。2004年装机自主知识产权国产化70%的目标有望达到90台容量685MW。其后内蒙电力公司及华电4.重点建设示范性风电场取得发展经验公司拟各安装100MW风电机。目前,中国最大的风电场在距乌鲁木齐市2004年国内安装的风电机,国产机为40km的达坂城该处年风能蕴藏量250亿kW600kW进口机多数为750、850、900kW最大的h,30m高处年均风速>8m/s,可装机为 GE Wind提供的1.5MW机组。2005年国内1000MW。2004年拥有装机82.82MW。另开始建设众多大型风电场如:北京官厅河北尚家为风能公司达坂城风电场装机2.8MWρ005义、张北、围场、二连浩特,吉林通榆黑龙江穆棱,年6月2日又动工安裝40台750kW机组。截江苏东台、如东浙江岱山福建平潭山东青岛海止2005年全国累计安装国产风电机286.8MW,上广东徐闻,甘肃玉门、安西,宁夏贺兰山新疆其中金风公司提供了222MW。该公司600kW、吐鲁番等。在建设这类示范风电场过程中中国750kW机组是引进技术,1.2MW机组拥有自主将熟悉并学会风能测量、风场勘察设计、风场建知识产权。截止2005年5月600kW机组已销设、风场管理、风电机等技术,为今后建设百兆瓦售320余台,750kW已销售86台,.2MW样机级风电场打下良好基础也已于2005年5月4日并网。收稿日期_006-06-28““““长长““““长长长“““●信息贵州电网发电量增幅高出全国上半年贵州电网完成统调发电量357.15亿备平均利用小时3196h超出全国平均数448hkWh同比增加30.6%增幅高岀全国18.6个居全国第3位电网在确保西电东送”计划完成的百分点。供电量223亿kW·h,同比增加同时按合同向周边省区送电省内未出现拉闸限17.09%增幅高出全国4.57个百分点“西电东电保证了省内经济和人民生活用电需求送”电量98.56亿kWh同比增加98%上半年贵州电网已新增鸭溪电厂3号机、黔上半年贵州电力、化工黑色冶金、有色冶金西电厂2号机等5台火电机组容量170万kW和烟草五大行业对工业增长的贡献率达66.7%,新增鱼塘电站2号机和索风营水电站3号机2台拉动工业增长11.74个百分点。贵州电力继续引机中国煤化工全网统调装机容量突领工业增长对全省(D尸增长11.8%作出了贡献。破CNMHGkW其中火电机组容今年除年初电煤供应较为吃紧外其余时段各量114为kW、水电矶组容量410万kW。全年电厂电煤保持合理的存煤量年初各水库水位保持预计可投产水火电机组420万kW合理的偏低水位通过精心调度合理安排火电设(玉阶)5