能源战略与能源经济 第一章4

1.能源概论1.7中国电力1.7.1中国电力概况1.7.2中国电力预测1.7.3煤电1.7.4气电1.7.5核电1.7.6水电1.7.7风电1.7.8生物质发电1.能源概论1.7中国电力1.7.7风力发电风能是指太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，引起各地温差和气压不同，导致空气运动而产生的能量。利用风轮机可将风能转化成电能、机械能和热能等。风能利用的主要形式有风力发电、风力提水、风力制热以及风帆助航等。本节将概要介绍风力发电内容。1.7.7风力发电（1）风力发电设备及原理风电设备主要包括：①旋转设备：风轮(叶片、轮毂)、主轴、增速箱、发电机②功能系统：控制、制动、液压系统，变距系统、调向系统。③金属结构件：机舱、塔架、主轴、轮毂和偏航系统。尽管风力机的型式各异，诸如水平轴风力机和垂直轴风力机，但是，他们的工作原理都是相同的，即利用风轮（叶片）吸收风的动能，然后带动传动设备及电机进行发电。1.7.7风力发电（1）风力发电原理及原理图11.7.7风力发电（2）风力发电的优势1）风能资源储量丰富归根到底，风能还是来自于太阳能，据估计，全世界范围内，风能资源非常丰富，下面以中国为例进行说明。①中国风能资源储量——据估计，我国风能仅次于俄罗斯和美国，居世界第三位，理论储量32260GW。陆地上离地10m高可开发和利用风能储量约为2.53亿kW；近海(水深不超过10m)区域，离海面10米高度层可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW。共计10亿kW，风能资源非常丰富。②风能资源分布我国幅员辽阔，地形条件复杂，风能资源状况及分布特点随地形、地理位置不同而有所不同。风能资源丰富的地区主要分布在东南沿海及附近岛屿以及“三北”(东北、华北、西北)地区。另外，内陆也有个别风能丰富点，海上风能资源也非常丰富。其分布如下图2所示：1.7.7风力发电（2）风力发电的优势2）风力发电清洁无污染随着化石能源价格上涨，以及世界各国各地区对污染控制，环境保护和社会可持续发展越来越重视，风能资源作为一种清洁的可再生能源，其优势越来越明显;而且风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一，当前世界上很多国家，尤其是发达国家，已充分认识到风电在调整能源结构、缓解环境污染等方面的重要性，对风电的开发给予了高度重视。我国目前也已经认识到了风电未来的发展潜力，并逐渐在政策上鼓励这种新能源发电的发展。可以预计，不远的将来，风电将显示它强劲的发展势头。1.7.7风力发电（2）风力发电的优势3）风力发电技术日趋完善,竞争力日益增强①风电一次性投资较大，但是无需燃料，运行成本低，而且风电的建设周期短、装机规模灵活、土地占用少，这些都大大增强风电机组的竞争力。②随着技术的进步，风电投资成本也逐年降低，图3是丹麦1987～2001年风电投资成本的变化，可以看出，近年来风电成本下降趋势明显。从图4也可以看出，一次性投资成本有显著下降，这为风机的大规模发展提供了可能性。③图5则进一步说明了我国风电与煤电价格（不含增值税）的变化趋势。可见相对于煤电，风电成本越来越有竞争力。1.7.7风力发电（2）风力发电的优势3）风力发电技术日趋完善，越来越有竞争力千瓦时电价/欧分0510152019811987199119952003200420102020风力发电成本下降00.10.20.30.40.50.60.720002005201020152020人民币(元)煤电(含脱硫设备)风力发电图3图4图51.7.7风力发电（2）风力发电的优势4）单机容量提高，易于形成发电规模。随着技术的发展和演变，风机单机容量一直在不断地提高，发电规模也越来越大。如图6所示：图6浙江括苍山东部最高风电厂浙江括苍山东部最高风电厂新疆达坂城内蒙古辉腾锡勒风电厂1.7.7风力发电（2）风力发电的优势5）国家及地方政府大力支持风力发电事业国家制定了支持风电发展的政策，为风电在将来的快速发展提供了保证：①国务院电价改革方案：明确风电不参与市场竞争，电量由电网企业按政府定价或招标价格优先购买，电力市场成熟时由政府规定供电企业售电量中新能源和可再生能源电量的比例，建立专门的竞争性新能源和可再生能源市场。②税收优惠：增值税减半征收：进口关税：设备暂按照5%，零部件1%；征地：按照实际占用面积计征，即点征。③制定《可再生能源法》明确发展目标：实行可再生能源配额制，明确电网、电源企业的责任和义务。并网就近：收购全部发电量，国家批准的风电场工程项目其送出工程由电网负责。税收优惠：增值税和所得税将进一步优惠。固定电价：保护投资者收益，电价政府定价或项目招标确定。另外，各地出台鼓励风电发展的激励政策，在所得税等方面优惠。1.7.7风力发电（3）风力发电的劣势1）国家制定的《可再生能源法》等法律缺乏强制性，贯彻的并不好，风电发展政策落实难度大；2）风电产业服务体系有待加强；3）对我国而言，风机制造企业技术自主化程度低，生产制造水平低；4）相对煤电，气电等传统能源，风电初投资成本仍然较高，这提高了企业介入风电的门槛；5)全球一体化的行业竞争加剧。目前，世界风电市场主要掌握在几个大的跨国风机制造商手中，生产市场集中，竞争十分剧烈，这无疑对开始介入风电的企业增加了限制。1.7.7风力发电（4）风力发电的现状1）国外风力发电的现状图7所示是全球最大的十个风电市场。从中可以看出，目前世界风电的市场主要在德国、西班牙和美国，且这些市场的增长都比较显著。值得注意的是亚洲的印度市场，它在全球风电市场中占的份额已经仅次于丹麦排在第五位。1.7.7风力发电（4）风力发电的现状1）国外风力发电的现状图71.7.7风力发电（4）风力发电的现状1）国外风力发电制造技术的现状目前，国际风电市场主要掌握在几个跨国风机制造商手中，生产市场集中，竞争十分激烈.如下表1所示，是世界最大的十个风机制造商2003年和2004年所占的市场份额。2003年2004年序号供应商国家市场份额％序号供应商国家市场份额％1Vestas丹麦21.71Vestas丹麦34.12GEWIND美国18.02Gamesa西班牙18.1（17）3Enercon德国14.63Enercon德国15.84Gamesa西班牙11.54GEWIND美国11.35NEGMicon丹麦10.25SIEMENS德国6.26Bonus丹麦6.66SUZLON印度3.97Repower德国3.57Repower德国3.48MADE西班牙2.98三菱MHI日本2.69Nordex德国2.99Ecotecnia西班牙2.610三菱MHI日本2.610Nordex德国2.3表11.7.7风力发电（4）风力发电的现状2）国内风力发电的现状就风机制造而言，国外的大的跨国风电企业可以制造整机，而国内的风电企业可以制造整机的则为数不多，很多企业都是进行零部件加工。国内只有为数不多的几家可以从事整机生产,这几家公司有：新疆金凤科技，浙江运达，西安维德等。如表2：风电制造商市场占有率(%)外资企业70.30Gamesa36.00GEWind18.70其他15.60国内企业29.70新疆金风26.60其他企业3.10表22005年中国风电市场占有率1.7.7风力发电（4）风力发电的现状2）国内风力发电的现状下表3为2004年中国风电场分布情况，从中可以看出内蒙、辽宁和新疆等省份是风力发电的主要地区。省份装机台数装机容量(千瓦时)内蒙古224135140辽宁202126460新疆224113050广东17786390宁夏6555250甘肃7452200黑龙江4736300河北6635050浙江6934450山东4733565吉林4930060福建2412800海南198755上海54900全国(除台湾省)1292764370表31.7.7风力发电（5）风力发电未来发展展望目前风力发电在未来的发展趋势主要有以下几种：1）技术方面：①单机容量不断增大，主流机组的功率在兆瓦级以上。②叶轮的长度不断增长，需要强度高，重量轻的复合材料，叶轮也向柔性方向发展，制造难度不断增加。随着风机容量的不断增大，风机尺寸以及叶轮的长度也逐渐增大。③塔架高度不断增加。④空气动力学新理论新方法更多地用于叶轮的研制。⑤研制新型的变速电机，如采用双反馈发电机技术的变速风机，取消齿轮箱。1.7.7风力发电（5）风力发电未来发展展望2）市场方面：世界上很多国家对风电的开发给予了高度重视，风电装机规模不断增大，风电机组单机容量也不断扩大，海上风电逐步商业化。欧洲风能协会和绿色和平组织出版的《风力12：关于2020年风电达到世界电力总量12%的蓝图》一书，就预测到未来2020年，世界风电装机容量将占世界电力总量的12%。这个预测非常乐观，但是也从一个侧面说明了未来风电的发展必会前景辉煌。1.7.7风力发电（5）风力发电未来发展展望2）我国市场方面：2005年底，全国风电总装机规模已经达到126.0万kW，国家发展和改革委员会规划的风电未来的发展目标是：2006～2010年，新增装机400万千瓦，平均年增80万千瓦，2010年总装机规模将达到500万千瓦，2020年总装机规模将达到3000万千瓦，2020年超过核电成为第三大主力电源，2030年总装机规模将达到1亿千瓦，2050年总装机规模将达到4亿千瓦，2050年超过水电成为第二大主力电源，这表明国内的风电产业将有一个快速的增长阶段，发展前景非常乐观。中国风能资源丰富，设计、制造、建设及管理能力的逐步提高，使我国已经具备大规模发展风电的前提条件。1.能源概论1.7中国电力1.7.1中国电力概况1.7.2中国电力预测1.7.3煤电1.7.4气电1.7.5核电1.7.6水电1.7.7风电1.7.8生物质发电1.能源概论1.7中国电力1.7.8生物质发电生物质能分布广泛、蕴藏量巨大、廉价易取，是洁净的可再生能源。利用生物质发电，可以缓解目前化石能源的短缺和日益严重的环境问题。（1）生物质能——中国农业“第三战场”开发生物质能源，可以促进经济发展，提高就业机会；将传统农业由初级农产品生产向农产品加工业领域进行拓展，开辟了为农业增效和农民增收的“第三战场”；我国生物质资源丰富，生物柴油、燃料乙醇、生物塑料等技术基本成熟，目前生物质发电技术也已涉足。1.能源概论1.7中国电力1.7.8生物质发电（2）生物质发电的机会与优势1）生物质能是未来可再生能源系统中的优质组成部分①生物质产品易生产；②生物质发电在未来可再生能源中所占比重日益增加，图2000年可再生能源的构成2010年可再生能源的构成风电,1%其它,17%小水电,80%生物质发电,2%风电,5%其它,1%生物质发电,14%小水电,80%1.能源概论1.7中国电力1.7.8生物质发电（2）生物质发电的机会与优势③生物质能发电优于其它可再生能源:生物质能发电电能质量好、可靠性高，比小水电、风电和太阳能发电等间歇性发电要好得多，具有很高的能源价值;有效补充化石燃料短缺，而且有利于环境的协调发展。2)生物质燃料对环境友好，实现了二氧化碳零排放：生物质的灰分含量低于煤；含氮量通常比煤少；特别是含硫量，生物质比煤少得多，煤的含硫量一般为0.5％～1.5％，而生物质的含硫量一般少于0.2％。燃用生物质能产生的二氧化碳，又可被等量生长的植物光合作用所吸收，实现二氧化碳“零”排放，这对减少大气中的二氧化碳含量，从而降低“温室效应”极为有利。1.能源概论1.7中国电力1.7.8生物质发电（2）生物质发电的机会与优势3)生物质能源电力成本逐年降低。生物质能源电力成本自1980年以来逐年降低，随着技术的迅速发展，降低速度会加快，预计到2020年左右生物质电力成本将会达到常规能源的水平，成为新一轮能源竞争的重点。如下图。12.09.27.06.05.90.02.04.06.08.010.012.014.019801990200020102020年份电力成本（美分/千瓦时）1.能源概论1.7中国电力1.7.8生物质发电（2）生物质发电的机会与优势4)生物质发电装机容量日益增大，