風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)形成與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)可以說是我國21世紀(jì)以來發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè),2013年風(fēng)電裝機(jī)容量是2001年的2388倍,為拉動(dòng)投資、創(chuàng)造就業(yè)、減少溫室氣體排放等做出了重要貢獻(xiàn)。在我國全社會(huì)注重治理霧霾的大背景下,風(fēng)電作為低碳清潔的可再生能源,受到了各方面的重視。但是,在風(fēng)電發(fā)展過程中也遇到了很多問題,如對電網(wǎng)的沖擊、風(fēng)電裝機(jī)發(fā)展過快超出電網(wǎng)輸送能力、風(fēng)電設(shè)備本身的安全性、風(fēng)電價(jià)格補(bǔ)貼等。
目前中國已經(jīng)是世界上裝機(jī)容量最大的國家。但是,與大多數(shù)產(chǎn)業(yè)相似,“產(chǎn)能過剩”、“關(guān)鍵技術(shù)依賴國外”和“自主創(chuàng)新能力不足”等老生常談的問題同樣上演于中國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。從理論上來說,一個(gè)市場創(chuàng)設(shè)型[1]的產(chǎn)業(yè)如何發(fā)展,是一個(gè)重要的理論與實(shí)踐問題,值得深入探討。
本報(bào)告將對中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)行深入分析,重點(diǎn)研究風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)擴(kuò)散的過程與機(jī)制,以及推動(dòng)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的政策因素。同時(shí),以風(fēng)電產(chǎn)業(yè)為例,探討困擾中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展中面臨的上述共性問題,并提出相應(yīng)的政策建議。
一 產(chǎn)業(yè)描述
(一)產(chǎn)業(yè)定義
產(chǎn)業(yè)定義的目的在于界定中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈,也是界定研究的范圍。根據(jù)產(chǎn)業(yè)特點(diǎn),風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成如圖1所示。
圖1 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈可以按照生產(chǎn)階段劃分為三個(gè)部分。
1.電網(wǎng)
電網(wǎng)作為市場的需求方,具有重要作用。電網(wǎng)的消納能力與消納意愿,決定了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間。
2.風(fēng)電產(chǎn)業(yè)
包括風(fēng)機(jī)零部件制造、風(fēng)機(jī)整機(jī)機(jī)組制造、風(fēng)電場建設(shè)及運(yùn)營三個(gè)組成部分。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)自身的技術(shù)進(jìn)步,是形成風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的必要條件。其中,風(fēng)機(jī)生產(chǎn)商是制造業(yè)廠商,而風(fēng)電場建設(shè)運(yùn)營一般由電力公司進(jìn)行。
3.原材料生產(chǎn)
風(fēng)機(jī)制造可以算得上高科技產(chǎn)業(yè),風(fēng)機(jī)需要在野外惡劣環(huán)境中運(yùn)行,因此,對材料的要求相對較高。如風(fēng)機(jī)對所使用的鋼鐵、銅線、碳纖維等都有較高的要求,原材料的價(jià)格走勢也對風(fēng)機(jī)的成本有重要的影響。
(二)產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)
1.我國擁有豐富的風(fēng)電資源,具備發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的資源基礎(chǔ)
風(fēng)能是一種清潔的永續(xù)能源。與傳統(tǒng)能源相比,風(fēng)力發(fā)電基本不依賴外部能源,沒有燃料價(jià)格風(fēng)險(xiǎn),發(fā)電成本穩(wěn)定。目前風(fēng)電已經(jīng)成為除水電之外成本最接近傳統(tǒng)燃煤發(fā)電的可再生能源。
我國風(fēng)力資源豐富,根據(jù)國家氣象局的資料,我國離地10米高的風(fēng)能資源總儲(chǔ)量約為32.26億千瓦,可開發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約10億千瓦。其中,陸地上風(fēng)能儲(chǔ)量約2.53億千瓦(按陸地上離地10米高度資料計(jì)算),海上可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約7.5億千瓦[2]。發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)對于推動(dòng)化石能源向清潔能源轉(zhuǎn)變,以及實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展具有重要意義。同時(shí),風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也是國家重點(diǎn)支持的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。
2.風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是典型的市場創(chuàng)設(shè)型產(chǎn)業(yè)
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)最大的不同是,如果沒有來自政府的扶持,它的市場就僅限于偏遠(yuǎn)地區(qū)、荒漠、海島等普通電力網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的邊緣市場,而不能成為一個(gè)快速發(fā)展的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)。
從產(chǎn)品性質(zhì)上講,風(fēng)電的競爭者——傳統(tǒng)能源電力,如燃煤發(fā)電具有完全的替代性,甚至還要優(yōu)于風(fēng)電,因此,如果單純依靠市場力量,在常規(guī)地區(qū)就不會(huì)存在風(fēng)電的市場。出于發(fā)展綠色電力來減少溫室氣體排放和替代可耗竭化石能源的目的,政府選擇通過補(bǔ)貼甚至強(qiáng)制手段來形成這一市場。一旦這種強(qiáng)力支持不存在,目前技術(shù)水平的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在瞬間就會(huì)消亡。
對外部支持力量的依賴是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的最大缺陷。新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展始終面臨一個(gè)問題,就是如何推動(dòng)行業(yè)本身的技術(shù)進(jìn)步來降低成本,直到其成本可以與傳統(tǒng)能源相競爭;否則,其發(fā)展是不可持續(xù)的。因此,技術(shù)進(jìn)步是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得以持續(xù)下去的關(guān)鍵要素,這是研究風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的出發(fā)點(diǎn)。
3.風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是高度集成的技術(shù)創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集成了多項(xiàng)復(fù)雜技術(shù),包括高強(qiáng)度、大半徑葉片的生產(chǎn)技術(shù),垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn),控制系統(tǒng)技術(shù),風(fēng)力預(yù)測,風(fēng)電出力平滑,風(fēng)光互補(bǔ),風(fēng)電并網(wǎng)等。這些復(fù)雜技術(shù)集成在一個(gè)系統(tǒng)之內(nèi),對設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)營維護(hù)、并網(wǎng)等都提出了很高的要求。正因?yàn)槿绱耍L(fēng)電產(chǎn)業(yè)在技術(shù)形成期需要較高的成本。伴隨產(chǎn)業(yè)成長,每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能發(fā)生明顯的技術(shù)創(chuàng)新,包括關(guān)鍵材料的生產(chǎn)技術(shù),發(fā)電效率的提高,關(guān)鍵零部件壽命的延長,維護(hù)水平的提高,設(shè)備利用效率的提高等。另外,生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和學(xué)習(xí)曲線的演進(jìn),也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電產(chǎn)業(yè)成本迅速下降。這一特性是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)值得進(jìn)行政策扶持的基礎(chǔ)。因此,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是典型的技術(shù)創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)。
實(shí)驗(yàn)室中不停地誕生新技術(shù),但是一項(xiàng)工業(yè)技術(shù)能否從培育階段進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)化,其關(guān)鍵在于能否為之提供一個(gè)快速增長的市場,這一市場由于規(guī)模經(jīng)濟(jì)會(huì)給工業(yè)技術(shù)提供足夠的時(shí)間來降低成本,而成本的降低又反過來推動(dòng)市場的擴(kuò)大。一個(gè)典型的例子就是計(jì)算機(jī)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向大規(guī)模民用的過程。計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生之后,一開始只能用于少數(shù)部門,但是隨后出現(xiàn)的工業(yè)市場為其降低成本提供了機(jī)遇,當(dāng)成本下降到接近于普通家庭用戶可承受水平的時(shí)候,就逐步打開了無限廣闊的個(gè)人電腦市場。
未來隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與市場的擴(kuò)大,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將克服目前遇到的困難,為能源清潔化做出更大的貢獻(xiàn)。
4.風(fēng)電產(chǎn)業(yè)有極強(qiáng)的資產(chǎn)專屬性
風(fēng)電設(shè)備的專屬性非常強(qiáng),它只能用于發(fā)電,而且它的位置一旦選定,就和它的下游用戶形成捆綁,沒有再次選擇下游用戶的機(jī)會(huì)。因此,風(fēng)電場與下游用戶即電網(wǎng)的關(guān)系是極端不對稱的,雖然上網(wǎng)電力目前不是由電網(wǎng)決定,但是電網(wǎng)可以單方?jīng)Q定是否消納風(fēng)電場的電力,以及消納風(fēng)電數(shù)量的多少。
與風(fēng)電場和電網(wǎng)的關(guān)系相比,風(fēng)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)與發(fā)電企業(yè)的關(guān)系要平等得多。發(fā)電企業(yè)可以自由決定購買哪家企業(yè)的風(fēng)電設(shè)備,設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)也可以自由決定賣給哪家發(fā)電企業(yè)。但是,在實(shí)際市場中,那些控制一定數(shù)量風(fēng)電場資源的設(shè)備生產(chǎn)企業(yè),以及擁有自己設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)電企業(yè)就具有更多的話語權(quán)和定價(jià)權(quán)。
5.風(fēng)電項(xiàng)目的成敗高度依賴資產(chǎn)利用率
在發(fā)電與電網(wǎng)分離的背景下,所有發(fā)電企業(yè)的利潤水平都毫無疑問地受制于電力上網(wǎng)小時(shí)數(shù)。但是,風(fēng)電在技術(shù)特性上與電網(wǎng)要求的平穩(wěn)性存在沖突,因此,電網(wǎng)對風(fēng)電的入網(wǎng)有嚴(yán)格的數(shù)量限制。相比火電、核電、水電項(xiàng)目,風(fēng)電項(xiàng)目具有更大的不確定性。除受電網(wǎng)消納能力的制約外,氣候因素、政策因素都會(huì)影響風(fēng)電項(xiàng)目的利潤水平。無論風(fēng)電場是否并網(wǎng)運(yùn)行或效率高低,都會(huì)發(fā)生較高的折舊與財(cái)務(wù)費(fèi)用。因此,發(fā)電資產(chǎn)利用率即并網(wǎng)消納的發(fā)電小時(shí)數(shù),對于風(fēng)電項(xiàng)目來說是至關(guān)重要的。
(三)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
世界各國都十分重視風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。21世紀(jì)以來,全球風(fēng)電應(yīng)用與風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。REN21(Renewable Energy Policy Network for the 21st Century,21世紀(jì)可再生能源政策網(wǎng)絡(luò))統(tǒng)計(jì),2013年,全球新增35吉瓦風(fēng)電裝機(jī)容量,同比增長12.4%,總裝機(jī)達(dá)318吉瓦(見圖2)。從2008年底至2013年,全球累積裝機(jī)容量的平均增長率達(dá)到了21.4%,全球總裝機(jī)容量增長了7倍。
圖2 2000~2013年全球風(fēng)電裝機(jī)容量
2013年,中國新增風(fēng)電裝機(jī)16.1吉瓦,總裝機(jī)容量達(dá)91.4吉瓦,居世界第一位;美國以61.1吉瓦列第二位(見表1)。截至2013年底,全球85個(gè)國家和地區(qū)安裝了商業(yè)風(fēng)電裝置,71個(gè)國家和地區(qū)累計(jì)裝機(jī)超過10兆瓦,24個(gè)國家和地區(qū)累計(jì)裝機(jī)超過1吉瓦,其中排名前十位的國家累計(jì)裝機(jī)占全球總裝機(jī)容量的86%[3]。
中國是風(fēng)電裝機(jī)增長最快的國家。根據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì),2013年新增風(fēng)電并網(wǎng)容量1449萬千瓦,累計(jì)并網(wǎng)容量7716萬千瓦,同比增長23%,裝機(jī)容量穩(wěn)居世界第一位。風(fēng)電年發(fā)電量1349億千瓦時(shí),同比增長34%。風(fēng)電成為繼火電、水電之后中國的第三大能源。預(yù)計(jì)到2014年底,全國風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量超過9000萬千瓦,年發(fā)電量達(dá)1750億千瓦時(shí)[4](見圖3)。據(jù)此推算,“十二五”規(guī)劃1億千瓦裝機(jī)目標(biāo)可以順利完成。
表1 世界風(fēng)電裝機(jī)與2013年增量前十位國家
圖3 2005~2013年中國風(fēng)電裝機(jī)容量增長
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是一個(gè)全球性的行業(yè)。全球風(fēng)電制造企業(yè)主要集中在美國、中國、丹麥、印度、德國、西班牙等少數(shù)國家。就中國市場而言,這些外國的企業(yè)也都參與中國風(fēng)電的發(fā)展進(jìn)程,甚至外資企業(yè)一度成為市場的主角。但是,隨著中國風(fēng)機(jī)制造業(yè)的發(fā)展和國產(chǎn)化政策的實(shí)施,中國風(fēng)機(jī)市場上內(nèi)資企業(yè)已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位(見表2)。
表2 2013年全球市場排名前十位風(fēng)電設(shè)備供應(yīng)商
續(xù)表
(四)產(chǎn)業(yè)市場結(jié)構(gòu)
1.電網(wǎng)
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的市場結(jié)構(gòu)是一個(gè)金字塔形結(jié)構(gòu)。在金字塔的最高一層是一個(gè)壟斷的電網(wǎng)公司——國家電網(wǎng)公司或者南方電網(wǎng)公司。無論客觀條件如何,電網(wǎng)公司的消納能力和意愿是風(fēng)電發(fā)展的重大制約因素。以2013年數(shù)據(jù)為例,新增裝機(jī)容量1680.9萬千瓦,新增并網(wǎng)裝機(jī)容量為1449.2萬千瓦;累計(jì)裝機(jī)容量9141.3萬千瓦,累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量為7715.65萬千瓦。新增和累計(jì)裝機(jī)均小于相應(yīng)的并網(wǎng)容量。
2.風(fēng)電開發(fā)
市場結(jié)構(gòu)的第二層則是以國有發(fā)電公司為主的風(fēng)電開發(fā)企業(yè),2013年,華能、大唐、華電、國電和中電投五大發(fā)電集團(tuán)新核準(zhǔn)開發(fā)建設(shè)的項(xiàng)目容量為15247.9兆瓦,占全國當(dāng)年新核準(zhǔn)容量的49.2%(見表3)。截至2013年底,全國近1300家項(xiàng)目公司參與了我國的風(fēng)電投資和建設(shè),其中國有企業(yè)約960家,累計(jì)并網(wǎng)容量62440兆瓦,占全國總并網(wǎng)容量的81%。五大發(fā)電集團(tuán)仍然是風(fēng)電裝機(jī)的主力企業(yè),累計(jì)并網(wǎng)容量42560兆瓦,占全國總并網(wǎng)容量的55%[5]。
表3 2013年主要投資企業(yè)核準(zhǔn)容量統(tǒng)計(jì)
從市場集中度情況看,風(fēng)電開發(fā)市場累計(jì)核準(zhǔn)裝機(jī)容量的M3比率(前三大企業(yè)的市場占有率之和)為42.7%,M5比率為54.9%,M1比率為19.0%,這表明風(fēng)電開發(fā)市場并不存在顯著的壟斷現(xiàn)象。盡管國有能源企業(yè)在獲得風(fēng)電場方面存在一定的優(yōu)勢,但是由于參與企業(yè)眾多,因此,沒有任何一家企業(yè)能夠謀求支配性地位。
3.風(fēng)電整機(jī)制造
風(fēng)電市場結(jié)構(gòu)的第三層則是風(fēng)電整機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。整體機(jī)組總體技術(shù)壁壘較低,壁壘主要為整機(jī)設(shè)計(jì)能力,但仍然可以通過購買圖紙獲得,因此,在該領(lǐng)域的參與廠商頗多。目前國內(nèi)已經(jīng)有80多家企業(yè)進(jìn)入整機(jī)集成領(lǐng)域。由于國內(nèi)大型發(fā)電集團(tuán)為整機(jī)的客戶,客戶集中度高,因此,中小整機(jī)集成商議價(jià)能力低,這種局面造成少數(shù)企業(yè)在市場中的領(lǐng)先地位。但是,這種局面將隨著風(fēng)電開發(fā)企業(yè)的增多有所弱化。
2013年,中國風(fēng)電新增裝機(jī)容量排名前15位的企業(yè)占據(jù)了國內(nèi)約90%的市場份額,其中最大的整機(jī)供應(yīng)商是金風(fēng)科技,2013年裝機(jī)3750.3兆瓦,占全國新增裝機(jī)容量的23.31%。排名第二位的是聯(lián)合動(dòng)力,新增裝機(jī)1487.5兆瓦,市場份額為9.25%;緊隨其后的是明陽風(fēng)電和遠(yuǎn)景能源,新增裝機(jī)分別為1286兆瓦和1128.1兆瓦(見表4)。從風(fēng)機(jī)市場結(jié)構(gòu)看,M1比率為23.31%,M3比率已經(jīng)從2010年的50%下降至40.55%,M5比率為54.1%。按產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論,這屬于典型的壟斷競爭市場,即不同公司生產(chǎn)的產(chǎn)品有較強(qiáng)的替代性,但是在產(chǎn)品質(zhì)量和品牌上存在一定差異。
4.風(fēng)電零部件生產(chǎn)
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的第四層次是風(fēng)機(jī)零部件和關(guān)鍵材料制造業(yè)。在零部件制造產(chǎn)業(yè)中,主要涉及葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、軸承、電控設(shè)備等制造商。這一層次雖然是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的最底層,卻是技術(shù)含量最高的環(huán)節(jié),因此,也就有比較高的技術(shù)壁壘,不易進(jìn)入,行業(yè)集中度相對較高。根據(jù)埃森哲公司的研究(2011),齒輪箱領(lǐng)域國內(nèi)前2家企業(yè)占據(jù)70%~80%的市場份額;發(fā)電機(jī)領(lǐng)域,前3家企業(yè)占據(jù)全國85%的市場份額;葉片市場國內(nèi)前5大企業(yè)占據(jù)50%的市場份額。
表4 2013年中國新增風(fēng)電裝機(jī)市場排名
一方面,在國家政策以及各級政府科研項(xiàng)目的支持下,經(jīng)過企業(yè)、高校和科研單位的共同努力,我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平已經(jīng)有了大幅度的提高,風(fēng)電整機(jī)、葉片、齒輪箱和發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平基本能夠滿足市場的需要;但另一方面,目前,技術(shù)要求較高的大功率風(fēng)機(jī)和關(guān)鍵零部件(如齒輪箱、控制系統(tǒng)等),在很大程度上仍依賴進(jìn)口,40米以上的葉片生產(chǎn)技術(shù)主要掌握在外資巨頭手中(埃森哲公司,2011)。
表5 中外風(fēng)電企業(yè)主要整機(jī)和零部件供應(yīng)商
從表5可以看出,風(fēng)電制造業(yè)中技術(shù)含量最高的部分就是關(guān)鍵零部件的制造,國外風(fēng)機(jī)制造企業(yè)的關(guān)鍵零部件,尤其是葉片和控制系統(tǒng)兩個(gè)關(guān)鍵部件全部是自給的,已把這個(gè)利潤率最高的環(huán)節(jié)掌握在自己手里。相比之下,國內(nèi)整機(jī)廠商的關(guān)鍵零部件主要來自外購,這顯示出國內(nèi)風(fēng)機(jī)制造產(chǎn)業(yè)在核心技術(shù)上的落后。
二 發(fā)展歷程與貢獻(xiàn)
(一)產(chǎn)業(yè)形成
1.產(chǎn)業(yè)啟動(dòng)
中國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)起步并不晚,自20世紀(jì)70年代就開始嘗試風(fēng)電機(jī)組的開發(fā),在風(fēng)況資源較好的內(nèi)蒙古、新疆一帶風(fēng)電應(yīng)用已經(jīng)得到了發(fā)展。當(dāng)時(shí)中小型風(fēng)電技術(shù)作為送電到鄉(xiāng)項(xiàng)目的重要組成部分,為邊遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)牧民供電。
此時(shí)的風(fēng)電機(jī)組,主要用于解決地處邊遠(yuǎn)、居住分散、電網(wǎng)難以到達(dá)地區(qū)的農(nóng)牧區(qū)群眾的用電問題,重點(diǎn)推廣了戶用微型發(fā)電機(jī)。到2001年,全國約有14萬臺(tái)百瓦級風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行,主要分布在內(nèi)蒙古地區(qū),對解決牧民的生活用電問題發(fā)揮了積極作用(倪受元,2001)。
2.產(chǎn)業(yè)成長
從1996年開始,中國啟動(dòng)了“乘風(fēng)工程”“雙加工程”“國債風(fēng)電項(xiàng)目”以及科技支撐計(jì)劃等一系列的支持項(xiàng)目,推動(dòng)了風(fēng)電的發(fā)展。1997~2003年風(fēng)電場裝機(jī)增長速度較快,每年裝機(jī)量為50000~80000千瓦,年平均增長率達(dá)49%。建設(shè)規(guī)模在1萬千瓦以上的有18個(gè)風(fēng)電場,即新疆達(dá)坂城二場、新疆達(dá)坂城一場、甘肅玉門、寧夏賀蘭山、內(nèi)蒙古克什克騰、內(nèi)蒙古輝騰錫勒、吉林通榆、遼寧仙人島、遼寧丹東、遼寧康平、遼寧彰武、大連東崗、山東即墨、浙江括蒼山、浙江鶴頂山、廣東南澳、廣東惠來、廣東汕尾(浙江省風(fēng)力發(fā)電發(fā)展規(guī)劃背景研究,2004)。
截至2003年底,我國已建成風(fēng)電場40個(gè),安裝1042臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量達(dá)567020千瓦。其中,由于遼寧省建設(shè)了11個(gè)風(fēng)電場,安裝202臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)126460千瓦,居全國第一位。第二是新疆自治區(qū),已安裝208臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)103450千瓦。第三是內(nèi)蒙古自治區(qū),安裝174臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)88340千瓦。第四是廣東省,安裝了177臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)86390千瓦。第五是浙江省,共安裝了66臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)33350千瓦。第六是吉林省,共安裝了49臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)30060千瓦。其他如山東、甘肅、河北、福建、寧夏、海南、黑龍江、上海等地區(qū)也都建設(shè)了風(fēng)電場。我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)開始步入穩(wěn)步發(fā)展階段(浙江省風(fēng)力發(fā)電發(fā)展規(guī)劃背景研究,2004)。
圖4 全國風(fēng)電發(fā)展情況(1995~2003)
3.產(chǎn)業(yè)繁榮
2003年之后,隨著中國經(jīng)濟(jì)增長的步伐不斷加快,能源、資源與環(huán)境問題日益突出,中國面臨的國際氣候談判壓力增大。對傳統(tǒng)化石能源尤其是煤炭的過度依賴,造成了中國生態(tài)環(huán)境惡化的嚴(yán)重后果。在這一背景下,以風(fēng)電為代表的各種新能源尤其是可再生能源受到了各方面的重視,風(fēng)電和光伏發(fā)電成為市場的新寵。政府有關(guān)部門先后出臺(tái)了一系列的法律和政策鼓勵(lì)新能源的發(fā)展,其中發(fā)揮效用最大的就是《可再生能源法》。
圖4顯示了我國1995~2003年風(fēng)電發(fā)展的情況,自2005年《可再生能源法》實(shí)施以來,中國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和風(fēng)電市場發(fā)展迅速,市場規(guī)模迅速擴(kuò)大。2004年底,全國的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量約有76.4萬千瓦。2005年2月,《可再生能源法》頒布之后,當(dāng)年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)容量超過60%,總?cè)萘窟_(dá)到了126萬千瓦;2006年當(dāng)年新增裝機(jī)容量超過100%,累計(jì)裝機(jī)容量超過259.7萬千瓦;2007年又新增裝機(jī)容量340萬千瓦,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到604萬千瓦,超過丹麥,成為世界第五風(fēng)電大國,當(dāng)年裝機(jī)僅次于美國和西班牙,超過德國和印度,成為世界上最主要的風(fēng)電市場之一[6]。
2009年,我國超過美國成為全球當(dāng)年新增裝機(jī)容量最多的國家。當(dāng)年新增裝機(jī)增長率達(dá)124.3%,累計(jì)裝機(jī)增長率達(dá)114.8%,連續(xù)四年實(shí)現(xiàn)翻番。2010年,我國成為全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)最多的國家。當(dāng)年我國除臺(tái)灣地區(qū)外共新增風(fēng)電裝機(jī)12904臺(tái),裝機(jī)容量達(dá)18.93吉瓦,自2009年后繼續(xù)保持全球新增裝機(jī)容量第一的排名。累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量44.73吉瓦,全球累計(jì)裝機(jī)排名由2008年的第四位、2009年的第二位上升到第一位。在2006年至2009年連續(xù)四年保持翻番增長后,2010年風(fēng)電裝機(jī)累計(jì)增長率首次低于100%[7](中國可再生能源學(xué)會(huì)及中國水電工程顧問公司統(tǒng)計(jì),不含臺(tái)灣地區(qū)數(shù)據(jù))。
2003~2010年是我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的時(shí)期,8年間累計(jì)裝機(jī)增長78倍,我國成為全球裝機(jī)總量最多的國家。與此同時(shí),快速增長的市場帶動(dòng)了風(fēng)機(jī)制造業(yè)的發(fā)展。
4.產(chǎn)業(yè)調(diào)整
2011年,我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)前期快速發(fā)展過程中積累的問題開始顯現(xiàn)。最主要的問題來自電網(wǎng)的消納能力限制,行業(yè)快速發(fā)展所帶來的設(shè)備質(zhì)量問題也開始出現(xiàn)。2011年當(dāng)年風(fēng)電新增裝機(jī)1763萬千瓦,比上年下降了6.9%,預(yù)示了超高速增長時(shí)期的結(jié)束。2012年我國風(fēng)電場限制發(fā)電情況更為嚴(yán)重,“棄風(fēng)限電”達(dá)200億千瓦時(shí)以上。這不僅使風(fēng)電開發(fā)商投資收益大打折扣,而且已經(jīng)影響投資商向風(fēng)電領(lǐng)域的進(jìn)一步投資。2012年,在市場增速放緩帶來的各種壓力以及原有發(fā)展瓶頸的共同作用下,我國風(fēng)電企業(yè)經(jīng)歷了一次寒冰期。2012年新增裝機(jī)1296萬千瓦,與2011年相比,降幅達(dá)26.5%。
但是,在這一調(diào)整期也有積極的一面,海上風(fēng)電有了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。到2012年底,全國共建成海上風(fēng)電試驗(yàn)、示范項(xiàng)目5個(gè)。2012年我國新增海上風(fēng)電裝機(jī)12.7萬千瓦,累計(jì)海上風(fēng)電裝機(jī)量達(dá)39.8萬千瓦,僅次于英國、丹麥,居世界第三位。商業(yè)運(yùn)行的風(fēng)電場主要有上海東海大橋海上風(fēng)電示范項(xiàng)目、江蘇如東30兆瓦潮間帶試驗(yàn)風(fēng)電場、江蘇如東150兆瓦潮間帶示范風(fēng)電場,另有江蘇響水海上試驗(yàn)項(xiàng)目(12.5兆瓦)、中水電如東海上風(fēng)電場(潮間帶)100兆瓦示范項(xiàng)目處于在建階段。獲得國家能源局同意開展前期工作批復(fù)的項(xiàng)目有17個(gè),總裝機(jī)容量為395萬千瓦[8]。
2012年,我國《風(fēng)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》出臺(tái),明確了未來風(fēng)電發(fā)展的目標(biāo),到2015年并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到1億千瓦,到2020年裝機(jī)容量達(dá)到2億千瓦。
為應(yīng)對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的下滑,2013年,國家能源局連續(xù)出臺(tái)了一系列政策措施,加強(qiáng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)監(jiān)測和評價(jià)體系建設(shè),有針對性地解決棄風(fēng)限電問題,強(qiáng)化規(guī)劃的引領(lǐng)作用,實(shí)施風(fēng)電年度發(fā)展計(jì)劃,有序推進(jìn)風(fēng)電基地建設(shè),使風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加理性。與上一年相比,風(fēng)電場建設(shè)有所加快,風(fēng)電市場出現(xiàn)了平穩(wěn)回升的勢頭。據(jù)中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2013年全國風(fēng)電新增裝機(jī)容量16809兆瓦,與2012年相比增加3849兆瓦,自2010年以來,風(fēng)電新增裝機(jī)數(shù)據(jù)首次企穩(wěn)回升(見圖5)。
圖5 2008~2013年累計(jì)與新增風(fēng)電裝機(jī)容量
2014年國家能源局進(jìn)一步優(yōu)化風(fēng)電開發(fā)布局,推動(dòng)海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè),加快推動(dòng)清潔能源替代。預(yù)計(jì)到2014年底,全國風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量超過9000萬千瓦,年發(fā)電量達(dá)到1750億千瓦時(shí)。
(二)市場創(chuàng)設(shè)
中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)并不是市場力量自發(fā)形成的,而主要是通過國家政策、政府招標(biāo)方式形成的對風(fēng)電設(shè)備的需求。因此,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模嚴(yán)格受到市場創(chuàng)設(shè)力度的制約。在目前的情況下,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模既受到國家有關(guān)政策的支撐,也受到電網(wǎng)消納意愿的制約,電網(wǎng)的消納意愿則完全取決于政府有關(guān)政策對它的要求。未來如果要形成風(fēng)電產(chǎn)業(yè)自我發(fā)展的能力,只能從提高風(fēng)電電力的競爭力入手,既包括可以與普通化石能源相競爭的成本優(yōu)勢,也要降低風(fēng)電入網(wǎng)沖擊的技術(shù)難度。
1.離網(wǎng)型風(fēng)電產(chǎn)品的市場創(chuàng)設(shè)
離網(wǎng)型小型風(fēng)電設(shè)備是中國最接近市場需求的風(fēng)電產(chǎn)品,它在解決內(nèi)蒙古牧區(qū)、沿海海島、邊防哨所等邊遠(yuǎn)地區(qū)的供電方面發(fā)揮了重要作用。但是,這一市場仍然是由政府項(xiàng)目推動(dòng)的,其購買者也是政府。
目前,小型風(fēng)電機(jī)組已批量供應(yīng)于聯(lián)通和網(wǎng)通發(fā)射轉(zhuǎn)播電站、街道與庭院照明、漁船等,并由傳統(tǒng)的農(nóng)、牧、漁民應(yīng)用逐步轉(zhuǎn)向了工業(yè)、集體單位、公益事業(yè)應(yīng)用,以及分布式供電系統(tǒng)應(yīng)用。
2.并網(wǎng)風(fēng)電場的市場創(chuàng)設(shè)
中國并網(wǎng)風(fēng)電場的發(fā)展分為三個(gè)階段[9]。
初期示范階段(1986~1993年):此階段主要利用國外贈(zèng)款及貸款,建設(shè)小型示范風(fēng)電場,政府對投資風(fēng)電場項(xiàng)目及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制在資金方面給予扶持。
產(chǎn)業(yè)化建立階段(1994~2003年):原電力部1994年規(guī)定電網(wǎng)管理部門應(yīng)允許風(fēng)電場就近上網(wǎng),并收購全部上網(wǎng)電量,上網(wǎng)電價(jià)按發(fā)電成本加還本付息、合理利潤的原則確定,高出電網(wǎng)平均電價(jià)部分,其差價(jià)采取均攤方式,由全網(wǎng)共同負(fù)擔(dān),電力公司統(tǒng)一收購處理,貸款建設(shè)風(fēng)電場開始發(fā)展。后來原國家計(jì)委規(guī)定發(fā)電項(xiàng)目按照經(jīng)營期核算平均上網(wǎng)電價(jià),銀行還款期延長到15年,風(fēng)電項(xiàng)目增值稅減半(為8.5%)。
規(guī)?;l(fā)展階段(2003年以后):為了大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)風(fēng)電,國家發(fā)改委從2003年起推行風(fēng)電特許權(quán)項(xiàng)目,每年一期,通過招標(biāo)選擇投資商和開發(fā)商。其主要目的是擴(kuò)大開發(fā)規(guī)模,提高國產(chǎn)設(shè)備制造能力,約束發(fā)電成本,降低電價(jià)。從2006年開始,《可再生能源法》正式生效,國家陸續(xù)頒布了一系列法律實(shí)施細(xì)則,包括要求電網(wǎng)企業(yè)全額收購可再生能源電力、發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)優(yōu)惠以及一系列費(fèi)用分?jǐn)偞胧?,從而大大促進(jìn)了可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國風(fēng)電進(jìn)入快速增長時(shí)期。
并網(wǎng)型風(fēng)電場的市場創(chuàng)設(shè)主要有以下措施。
第一,國產(chǎn)化率。2005年7月國家發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》,明確規(guī)定了從2006年開始,風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化率要達(dá)到70%以上,未滿足國產(chǎn)化要求的風(fēng)電場不許建設(shè),進(jìn)口設(shè)備要按規(guī)定納稅?!?006年風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)原則》規(guī)定:每個(gè)投標(biāo)人必須有一個(gè)風(fēng)電設(shè)備制造商配套,并提供保證供應(yīng)符合75%國產(chǎn)化率風(fēng)電機(jī)組的承諾函。投標(biāo)人在中標(biāo)后必須而且只能采用投標(biāo)書中所確定的制造商生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)。這一措施迫使國際風(fēng)電設(shè)備制造商選擇在中國建立設(shè)備生產(chǎn)基地,推動(dòng)了中國風(fēng)機(jī)制造業(yè)的發(fā)展。
第二,全額并網(wǎng)?!犊稍偕茉捶ā芬笸ㄟ^減免稅收、鼓勵(lì)發(fā)電并網(wǎng)、優(yōu)惠上網(wǎng)價(jià)格、貼息貸款和財(cái)政補(bǔ)貼等激勵(lì)性政策來激勵(lì)發(fā)電企業(yè)和消費(fèi)者積極參與可再生能源發(fā)電。
《可再生能源法》規(guī)定電網(wǎng)企業(yè)要為可再生能源電力上網(wǎng)提供便利,全額收購符合標(biāo)準(zhǔn)的可再生能源電量,并逐步提高其在能源市場上的競爭力。隨后頒布的配套法規(guī)《可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定》明確了發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)的責(zé)任,《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》具體規(guī)定了電價(jià)的制定和費(fèi)用分?jǐn)偡椒?,對風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電價(jià)實(shí)行政府指導(dǎo)價(jià),電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由國務(wù)院價(jià)格主管部門按照招標(biāo)形成的價(jià)格確定。
第三,電價(jià)分?jǐn)?。根?jù)《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》的相關(guān)規(guī)定,風(fēng)力發(fā)電暫不參與市場競爭,風(fēng)能發(fā)電價(jià)格實(shí)行政府指導(dǎo)價(jià)即通過招標(biāo)確定的中標(biāo)價(jià)格,可再生能源發(fā)電項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)高于當(dāng)?shù)厝济簷C(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)的部分的費(fèi)用,各省級電網(wǎng)企業(yè)按其銷售電量占全國的比例,分?jǐn)側(cè)珖稍偕茉措妰r(jià)附加額,其實(shí)際支付的可再生能源電價(jià)附加與其應(yīng)承擔(dān)的電價(jià)附加的差額,在全國范圍內(nèi)實(shí)行統(tǒng)一調(diào)配。該試行辦法相當(dāng)于給出了參與企業(yè)穩(wěn)定的長期利潤預(yù)期。
第四,財(cái)稅優(yōu)惠。為加快技術(shù)開發(fā)和市場形成,《可再生能源法》還規(guī)定設(shè)立可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金,為可再生能源開發(fā)利用項(xiàng)目提供有財(cái)政貼息優(yōu)惠的貸款,對列入可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目標(biāo)的項(xiàng)目提供稅收優(yōu)惠等扶持措施進(jìn)行了規(guī)定。
第五,風(fēng)電特許權(quán)。為促進(jìn)我國風(fēng)電發(fā)展,政府實(shí)施了風(fēng)電特許權(quán)示范項(xiàng)目。2003年國家發(fā)改委首次批復(fù)了對江蘇省如東縣和廣東省惠來縣首批兩個(gè)100兆瓦風(fēng)電場示范項(xiàng)目的特許權(quán)公開招標(biāo)方案。隨后每年都對規(guī)劃中的風(fēng)電場進(jìn)行特許權(quán)招標(biāo)。
(三)技術(shù)形成與技術(shù)進(jìn)步
對于一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)來說,技術(shù)經(jīng)濟(jì)路徑反映其隨著市場和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大而產(chǎn)生的技術(shù)進(jìn)步和成本下降的過程。由于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是一個(gè)市場創(chuàng)設(shè)型產(chǎn)業(yè),技術(shù)經(jīng)濟(jì)路徑?jīng)Q定了對其進(jìn)行政策補(bǔ)貼的合理性是否存在。如果沒有足夠的技術(shù)進(jìn)步速度,政策補(bǔ)貼就失去了意義。
1.產(chǎn)業(yè)技術(shù)初級階段——國內(nèi)小型風(fēng)電機(jī)組的自主研發(fā)與生產(chǎn)
我國從20世紀(jì)50年代就開始風(fēng)電利用研究、試點(diǎn),主要在海島、牧區(qū)等地建設(shè)小型電站。到20世紀(jì)70年代,中國已經(jīng)開始自主開發(fā)小規(guī)模風(fēng)電機(jī)組。從20世紀(jì)80年代初開始,原國家科委和國家計(jì)委將新能源利用列入國家科技攻關(guān)計(jì)劃,其中包括風(fēng)力發(fā)電的科技攻關(guān)項(xiàng)目,全國先后共研制出從50瓦到200千瓦機(jī)型40多種(倪受元,2001)。這些小型離網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組主要應(yīng)用在內(nèi)蒙古牧區(qū)等邊遠(yuǎn)地區(qū),同時(shí)在這些地區(qū)也開展了一些幾十千瓦到幾百千瓦級風(fēng)力/柴油聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)以及幾千瓦到幾十千瓦級風(fēng)/光聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的示范應(yīng)用,但是沒有形成規(guī)模。
離網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組在我國一直存在并且取得了較大的發(fā)展。離網(wǎng)型風(fēng)電的主要用戶是電網(wǎng)未覆蓋地區(qū)的牧民、漁民和農(nóng)民,利用戶用風(fēng)電機(jī)組解決家庭照明和收看電視的用電問題。隨著生活水平的提高和更多家用電器的應(yīng)用,對單機(jī)容量的要求不斷增大,從50瓦、100瓦和150瓦機(jī)組升級到200瓦、300瓦、500瓦和1000瓦的較大型機(jī)組,200瓦以上的機(jī)型占離網(wǎng)型風(fēng)機(jī)年產(chǎn)量的80%。2007年,約有70家單位從事離網(wǎng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)相關(guān)的業(yè)務(wù),其中大專院校、科研院所35家,生產(chǎn)企業(yè)23家,配套企業(yè)12家(含蓄電池、葉片、逆變控制器等),年產(chǎn)量較大的企業(yè)有江蘇神州風(fēng)力發(fā)電有限公司、內(nèi)蒙古龍信博風(fēng)電設(shè)備制造有限公司(原內(nèi)蒙古商都牧機(jī)廠)、內(nèi)蒙古天力機(jī)械有限公司(原內(nèi)蒙古動(dòng)力機(jī)廠)、廣州紅鷹能源科技有限公司等[10]。
這一領(lǐng)域也進(jìn)行了技術(shù)引進(jìn)方面的嘗試。從1988年起,中國在山東腔炯島、浙江大陳島和內(nèi)蒙古塞汗塔陸續(xù)引進(jìn)英國、歐共體及德國的風(fēng)力/柴油混合供電系統(tǒng)進(jìn)行示范,后來國內(nèi)又開發(fā)了遼寧烏蟒島風(fēng)力/柴油混合供電系統(tǒng)和山東小管島風(fēng)力/光伏混合供電系統(tǒng)。
但是,近年來,隨著國家鼓勵(lì)支持的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向大規(guī)模并網(wǎng)風(fēng)電,我國自主實(shí)現(xiàn)的小型離網(wǎng)風(fēng)電技術(shù)能力受到忽視,甚至進(jìn)入了自生自滅的境地。
2.技術(shù)引進(jìn):市場換技術(shù)
“市場換技術(shù)”是中國改革開放的一個(gè)重要政策考慮,在風(fēng)電發(fā)展領(lǐng)域也不例外。在小型離網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組領(lǐng)域,中國與外國的差距并不大。但是,在大型和并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組方面,中國與世界先進(jìn)國家存在較大差距。為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電快速發(fā)展的目標(biāo),中國開始通過開放市場的方式引進(jìn)了維斯塔斯、歌美颯、蘇司蘭、GE等國外企業(yè),國內(nèi)企業(yè)通過購買技術(shù)圖紙等方式獲得先進(jìn)技術(shù)。
我國從20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電的嘗試,1983年山東榮成引進(jìn)了3臺(tái)丹麥55千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,開始了并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的試驗(yàn)和示范。1986年,新疆達(dá)坂城安裝了1臺(tái)丹麥100千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,1988年又安裝了13臺(tái)丹麥150千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;1988年在內(nèi)蒙古朱日和也安裝了5臺(tái)美國100千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,開始了我國風(fēng)電場的運(yùn)行試驗(yàn)和示范(梁玉萍,2002)。
缺乏核心技術(shù)是中國發(fā)展大型并網(wǎng)風(fēng)電時(shí)所面臨的問題。中國風(fēng)電技術(shù)主要有四種來源:購買國外風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)許可證,按圖紙生產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組;與國外企業(yè)合資,獲得外資的技術(shù);與國外設(shè)計(jì)咨詢公司聯(lián)合開發(fā)風(fēng)電機(jī)組;請國外設(shè)計(jì)咨詢公司對國內(nèi)自行研發(fā)的風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行評審。
在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中,內(nèi)資企業(yè)逐步開始重視增強(qiáng)自主技術(shù)能力,產(chǎn)品開發(fā)方式逐步從“技術(shù)引進(jìn)”轉(zhuǎn)向“聯(lián)合設(shè)計(jì)”和“自主研發(fā)”。自20世紀(jì)90年代以后,我國風(fēng)電整機(jī)制造企業(yè)的技術(shù)引進(jìn)方式主要是通過與國外知名風(fēng)電制造企業(yè)成立合資企業(yè)或向其購買生產(chǎn)許可證,直接引進(jìn)國際風(fēng)電市場主流的成熟機(jī)型的設(shè)計(jì)圖紙。在早期直接進(jìn)口主要部件,然后逐步實(shí)現(xiàn)零部件國產(chǎn)化。這種做法的代表企業(yè)(產(chǎn)品)有:金風(fēng)(600千瓦、750千瓦)、運(yùn)達(dá)(750千瓦)、東方汽輪機(jī)(1.5兆瓦)、華銳(1.5兆瓦)、重慶海裝(850千瓦)、上海電氣(1.25兆瓦)、哈電集團(tuán)(1.5兆瓦半直驅(qū))等。例如,東方汽輪機(jī)廠和華銳電氣適應(yīng)常溫和較高/低溫度環(huán)境的1.5兆瓦變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,就是分別在引進(jìn)德國Repower和弗蘭德公司風(fēng)電技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行的國產(chǎn)化,并針對中國風(fēng)況、氣候特點(diǎn)進(jìn)行了適應(yīng)性開發(fā)。新疆金風(fēng)(1.2兆瓦直驅(qū)、1.5兆瓦直驅(qū))、浙江運(yùn)達(dá)(1.5兆瓦)、上海電氣(2兆瓦)、重慶海裝(2兆瓦)、北京華銳(3兆瓦)等是采取聯(lián)合設(shè)計(jì)的方式開發(fā)。新疆金風(fēng)公司還通過收購Vensys公司大部分股權(quán)加強(qiáng)了技術(shù)研發(fā)能力[11]。
3.產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步:大型化、成本下降
風(fēng)電行業(yè)技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:設(shè)備的大型化和成本下降。國內(nèi)企業(yè)在這兩個(gè)方面都取得了較大的進(jìn)步。
我國風(fēng)電機(jī)組研制技術(shù)表現(xiàn)出來的發(fā)展趨勢主要是風(fēng)電機(jī)組功率向大型化發(fā)展。2012年中國新安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組平均功率為1646.3千瓦,繼續(xù)保持增長趨勢(見圖6)。其中,功率為1.5兆瓦的機(jī)型占新增裝機(jī)容量的63.7%,較上一年的74%有所下降;功率為2兆瓦的機(jī)型占26.1%,較上一年的14.7%大幅增加;2.5兆瓦及以上的機(jī)組占6.6%,較上一年的3.5%也有所增加。單機(jī)功率小于1兆瓦的風(fēng)電機(jī)組市場份額僅占1.06%,其他如1.65兆瓦、2.3兆瓦、1.25兆瓦等幾類機(jī)型合計(jì)占2.55%[12]。從這些數(shù)據(jù)可以看出,風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢非常明顯。
圖6 2005~2012年全國平均單機(jī)容量
隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步,風(fēng)電機(jī)組價(jià)格呈現(xiàn)下降趨勢(見圖7)。由于風(fēng)電主機(jī)的成本約占風(fēng)電項(xiàng)目投資成本的70%,因此,風(fēng)電機(jī)組價(jià)格下降將大大提高風(fēng)力發(fā)電的競爭力。不過,當(dāng)前的價(jià)格下降一是由于技術(shù)進(jìn)步,二是由于激烈的市場競爭。
圖7 2004~2010年風(fēng)電整機(jī)價(jià)格走勢
全球風(fēng)能理事會(huì)的研究顯示,風(fēng)電成本的進(jìn)一步下降,40%依賴技術(shù)進(jìn)步,而60%將依賴規(guī)?;l(fā)展(國家發(fā)改委能源研究所,《中國2030年風(fēng)電發(fā)展展望》,2010年)。
(四)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)
作為最具經(jīng)濟(jì)競爭力的新能源類型,風(fēng)電不僅在能源安全和能源供應(yīng)的多元化方面發(fā)揮了重要作用,也在經(jīng)濟(jì)增長、扶貧、大氣污染防治和溫室氣體減排中發(fā)揮了重要作用。2013年,風(fēng)電上網(wǎng)電量達(dá)1349億千瓦時(shí),相當(dāng)于減少了1.35億噸溫室氣體排放,也相當(dāng)于減少了4600萬噸煤炭。此外,2013年中國風(fēng)電行業(yè)創(chuàng)造就業(yè)崗位約為36.5萬個(gè),為全球之最,比2012年的26.7萬增加了36.7%[13]。
三 主要問題與政策討論
(一)發(fā)展風(fēng)電的基礎(chǔ)性政策
發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是我國實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排目標(biāo)、發(fā)展可再生能源的重大戰(zhàn)略。2009年底,中國政府在哥本哈根氣候變化大會(huì)上向國際社會(huì)做出鄭重承諾:到2020年,非化石能源將滿足中國15%的能源需求。風(fēng)能發(fā)展也得到了一系列法律法規(guī)的支持,其中最重要的是2005年通過的《可再生能源法》,并在2009年對其進(jìn)行了修訂。
建設(shè)“千萬千瓦級風(fēng)電基地”是中國發(fā)展風(fēng)電的重要措施,其分別位于內(nèi)蒙古東部和西部、新疆哈密、甘肅酒泉、河北、吉林西部和江蘇沿岸及近海地帶?!笆濉币?guī)劃建設(shè)蒙東、吉林、黑龍江、蒙西、河北、甘肅、新疆、山東、江蘇九大風(fēng)電基地。2008年在國家能源局的領(lǐng)導(dǎo)下,這些風(fēng)電基地的開發(fā)規(guī)劃開始啟動(dòng),目前進(jìn)展迅速。根據(jù)該規(guī)劃,各大基地到2020年將實(shí)現(xiàn)總裝機(jī)容量1.38億千瓦。然而,這些基地除江蘇沿海外,大多位于電網(wǎng)傳輸能力較弱的邊遠(yuǎn)地區(qū),遠(yuǎn)離中國的主要電力負(fù)載中心,這成為一個(gè)突出的需要解決的問題。
價(jià)格支持政策是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),是影響開發(fā)商投資的關(guān)鍵因素。中國風(fēng)電的價(jià)格機(jī)制最開始是以資本回報(bào)率為基礎(chǔ)形成的價(jià)格,和通過競爭性招標(biāo)制度實(shí)現(xiàn)的平均價(jià)格(特許權(quán)招標(biāo)),經(jīng)過改革實(shí)現(xiàn)了根據(jù)風(fēng)能資源的差異性進(jìn)行調(diào)整的固定電價(jià)制度。2009年開始,通過將全國劃分為四類風(fēng)能資源區(qū)域,固定電價(jià)制度確立了陸上風(fēng)電的基準(zhǔn)價(jià)格。
(二)風(fēng)電價(jià)格政策
風(fēng)電價(jià)格是影響風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決定性因素。這一價(jià)格同時(shí)受到多方面因素影響,包括風(fēng)機(jī)價(jià)格、風(fēng)機(jī)單機(jī)容量、維護(hù)水平、運(yùn)轉(zhuǎn)和上網(wǎng)小時(shí)數(shù)等都能顯著影響風(fēng)電輸出的價(jià)格。
在一些風(fēng)能資源條件優(yōu)越、適宜發(fā)展風(fēng)電的國家(如美國、瑞典、墨西哥以及巴西等國),其風(fēng)電項(xiàng)目中,風(fēng)電成本已經(jīng)低于0.068美元/千瓦時(shí)(包括資本和維護(hù)成本,但不包括補(bǔ)貼影響的支出),燃煤火電廠的發(fā)電成本為0.067美元/千瓦時(shí),天然氣發(fā)電廠的發(fā)電成本則為0.056美元/千瓦時(shí)。價(jià)格已不再是風(fēng)電的弱點(diǎn),在北美以及歐盟各國,風(fēng)電價(jià)格已經(jīng)擁有了和其他能源競爭的實(shí)力。
中國風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)的價(jià)格形成機(jī)制,經(jīng)歷了五個(gè)不同的歷史階段。
1.完全競爭上網(wǎng)的階段
這是風(fēng)電發(fā)展的初期階段,即20世紀(jì)90年代初到1998年左右。由于基本上使用國外援助資金購買風(fēng)力發(fā)電設(shè)備,上網(wǎng)電價(jià)很低,售電收入僅夠維持風(fēng)電場運(yùn)行。例如,20世紀(jì)90年代初期建成的達(dá)坂城風(fēng)電場,上網(wǎng)電價(jià)的水平基本上與燃煤電廠持平,不足0.3元/千瓦時(shí)。
2.審批電價(jià)階段
從1998年左右到2003年,上網(wǎng)電價(jià)由各地價(jià)格主管部門批準(zhǔn),報(bào)國務(wù)院主管部門備案。這一階段的風(fēng)電價(jià)格差異較大,最低的仍然是采用競爭電價(jià),與燃煤電廠的上網(wǎng)電價(jià)相當(dāng),最高上網(wǎng)電價(jià)超過1元/千瓦時(shí),如浙江括蒼山風(fēng)電場上網(wǎng)電價(jià)高達(dá)1.2元/千瓦時(shí)。
3.招標(biāo)和審批電價(jià)并存階段
從2003年到2005年,這一階段與前一階段的分界點(diǎn)是首期特許權(quán)招標(biāo),出現(xiàn)招標(biāo)電價(jià)和審批電價(jià)并存的局面,即國家組織的大型風(fēng)電場采用招標(biāo)的方式確定電價(jià)。在省區(qū)級項(xiàng)目審批范圍內(nèi)的項(xiàng)目,仍采用的是審批電價(jià)的方式。
4.招標(biāo)加核準(zhǔn)方式階段
這一階段是在2006年之后,2006年1月《可再生能源法》生效,國家可再生能源發(fā)電價(jià)格等有關(guān)政策相繼出臺(tái)。規(guī)定:可再生能源發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電價(jià),由國務(wù)院價(jià)格主管部門根據(jù)不同類型可再生能源發(fā)電的特點(diǎn)和不同地區(qū)的情況,按照有利于促進(jìn)可再生能源開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)合理的原則確定。國家發(fā)改委出臺(tái)了《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》(發(fā)改價(jià)格〔2006〕7號(hào)),出臺(tái)了《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》,提出了風(fēng)電電價(jià)確定的原則:風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電價(jià)實(shí)行政府指導(dǎo)價(jià),電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由國務(wù)院價(jià)格主管部門按照招標(biāo)形成的價(jià)格確定。
5.按資源分類電價(jià)階段
國家發(fā)改委于2009年7月發(fā)布了《關(guān)于完善風(fēng)力發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策的通知》(發(fā)改價(jià)格〔2009〕1906號(hào)),確定了分資源區(qū)制定陸上風(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)的原則,并按風(fēng)能資源和工程建設(shè)條件,將全國分為四類風(fēng)能資源區(qū),相應(yīng)制定了0.51元/千瓦時(shí)、0.54元/千瓦時(shí)、0.58元/千瓦時(shí)以及0.61元/千瓦時(shí)四類風(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)(見表6)。
表6 我國風(fēng)電標(biāo)桿電價(jià)的詳細(xì)區(qū)域劃分
隨著風(fēng)電裝備制造、風(fēng)電場管理、發(fā)電控制的技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步,風(fēng)力發(fā)電成本與價(jià)格的下降趨勢非常明顯。即使不考慮傳統(tǒng)化石能源尤其是中國煤炭發(fā)電的環(huán)境與社會(huì)成本,發(fā)電成本也在逐步接近燃煤電力成本。如果考慮燃煤發(fā)電的環(huán)境與社會(huì)成本,風(fēng)電在成本上更不占劣勢。即使這樣,風(fēng)力發(fā)電也面臨一個(gè)重要的瓶頸,那就是電網(wǎng)接入與消納問題。
(三)電網(wǎng)接入與棄風(fēng)問題
電網(wǎng)消納問題是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。作為一個(gè)間歇性、多變化的電源,電網(wǎng)消納能力勢必成為大型風(fēng)電開發(fā)的瓶頸。中國的風(fēng)電場主要位于遠(yuǎn)離負(fù)載中心的地區(qū),并且當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)設(shè)施相對較差。這一點(diǎn)已經(jīng)成為大型風(fēng)電基地面臨的最大問題。
在河北、江蘇、內(nèi)蒙古、甘肅、新疆等地規(guī)劃建設(shè)的千萬千瓦級風(fēng)電基地大都遠(yuǎn)離消費(fèi)中心,電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不夠堅(jiān)強(qiáng)、電源結(jié)構(gòu)單一,風(fēng)電大規(guī)模接入給這些地區(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了很大壓力。
中國的《可再生能源法》明文規(guī)定,要求電網(wǎng)企業(yè)收購與日俱增的可再生能源發(fā)電量,目標(biāo)是要在2020年達(dá)到可再生能源發(fā)電量占總發(fā)電量的8%。然而,如果沒有外來壓力,電網(wǎng)企業(yè)沒有動(dòng)力積極接納風(fēng)電這種不穩(wěn)定的直流電力上網(wǎng)。這種風(fēng)電場發(fā)電與電網(wǎng)消納之間的矛盾導(dǎo)致了嚴(yán)重的“棄風(fēng)”問題。
以棄風(fēng)最為嚴(yán)重的2012年為例,全國限制風(fēng)電出力的棄風(fēng)電量約200億千瓦時(shí),比2011年的棄風(fēng)電量翻了一番,占2012年實(shí)際風(fēng)電全部發(fā)電量的20%。限制風(fēng)電出力最嚴(yán)重的地區(qū)仍集中在風(fēng)能資源富集的“三北”地區(qū),從目前的風(fēng)電運(yùn)行情況看,蒙東、吉林限電問題最為突出,冬季供暖期限電比例已經(jīng)超過50%;蒙西、甘肅酒泉、張家口壩上地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行限電比例達(dá)20%以上;黑龍江、遼寧風(fēng)電運(yùn)行限電比例達(dá)10%以上;吉林和蒙東的風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)甚至已經(jīng)低于1500小時(shí),大大超過了行業(yè)的心理可接受程度;蒙東、吉林、黑龍江幾個(gè)區(qū)域限電量占全國限電量的一半左右[14],各地風(fēng)電利用情況如表7所示。
根據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì),2013年平均棄風(fēng)率為11%,同比下降6個(gè)百分點(diǎn)。風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)為2074小時(shí),同比提高184小時(shí)。風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)經(jīng)歷2011年、2012年兩年低谷后,回升態(tài)勢明顯,達(dá)近年來最高值。2013年全國棄風(fēng)電量為162.31億千瓦時(shí)。其中,河北、蒙西、蒙東、吉林、甘肅五地棄風(fēng)電量最多,甘肅省棄風(fēng)率高達(dá)20.65%,居全國首位。顯然,風(fēng)電消納問題仍集中在“三北”(東北、西北、華北)地區(qū)[15]。
表7 2013年度各省級電網(wǎng)區(qū)域風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)
(四)風(fēng)電遠(yuǎn)距離輸送
我國經(jīng)濟(jì)中心和用電負(fù)荷中心地處東部沿海地區(qū),而能源生產(chǎn)基地和風(fēng)電基地主要位于華北和西北地區(qū),電力生產(chǎn)和消費(fèi)布局在地理空間上存在巨大的不對稱性。這為風(fēng)電發(fā)展和電力輸送帶來了極大的困擾。
風(fēng)電大容量遠(yuǎn)距離輸送系統(tǒng)輸送距離長,輸送功率大,存在電壓穩(wěn)定性問題,國家能源主管部門和電網(wǎng)企業(yè)目前采取的方案是遠(yuǎn)距離輸送風(fēng)電。主要辦法是,除東北的風(fēng)電基地全部由東北電網(wǎng)消納以及江蘇沿海等近海和海上風(fēng)電基地主要是就地消納之外,其余各大風(fēng)電基地均已考慮風(fēng)電外送通道。河北風(fēng)電基地和蒙西風(fēng)電基地近期主要送入華北電網(wǎng),2020年前后需要山東電網(wǎng)接納部分電力和電量。蒙東風(fēng)電基地近期送入東北電網(wǎng)和華北電網(wǎng)。甘肅酒泉風(fēng)電基地和新疆哈密風(fēng)電基地近期送入西北網(wǎng),遠(yuǎn)期送入華中網(wǎng)。
《國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十二五”規(guī)劃綱要》提出,要適應(yīng)大規(guī)??鐓^(qū)輸電和新能源發(fā)電并網(wǎng)的要求,加快發(fā)展現(xiàn)代電網(wǎng)體系建設(shè),完善區(qū)域主干電網(wǎng),發(fā)展特高壓等大容量、高效率、遠(yuǎn)距離先進(jìn)輸電技術(shù),依托信息、控制和儲(chǔ)能等先進(jìn)技術(shù),推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè),切實(shí)加強(qiáng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造,增強(qiáng)電網(wǎng)優(yōu)化配置電力能力和供電可靠性。為了落實(shí)該綱要精神,國家電網(wǎng)提出了配合2015年風(fēng)電裝機(jī)容量1億千瓦和2020年1.5億千瓦的發(fā)展,建設(shè)大型風(fēng)電基地外送通道的規(guī)劃。
第一,建設(shè)酒泉至湖南±800千伏特高壓直流通道,將酒泉風(fēng)電配套部分火電打捆送至華中電網(wǎng)負(fù)荷中心。
第二,蒙東、蒙西、河北、新疆風(fēng)電基地電力除本地區(qū)消納外,與近區(qū)煤電打捆,通過特高壓交直流通道,送至“三華”電網(wǎng)負(fù)荷中心。
第三,江蘇沿海風(fēng)電就近接入江蘇電網(wǎng)。
第四,吉林風(fēng)電部分容量接入220千伏及以下電網(wǎng)就地消納,部分容量通過500千伏交流接入東北主網(wǎng)消納。
目前電力部門提出的建設(shè)蒙東至華東(容量1000萬千瓦)、酒泉至華中(容量800萬千瓦)主要輸送風(fēng)電的特高壓直流輸電工程,需3418億元。其中,蒙東—華東直流輸電工程發(fā)端在內(nèi)蒙古通遼地區(qū),受端在浙江北部,全長約1800千米,初步測算總投資約需1960億元(其中,風(fēng)電1280億元,火電80億元,抽水蓄能電站150億元,直流輸電工程300億元,配套交流輸電工程及其他約150億元)。上網(wǎng)電價(jià)按0.55元/千瓦時(shí)(包括棄風(fēng)補(bǔ)償)計(jì),至華東落地電價(jià)約0.7元/千瓦時(shí)。酒泉至華中±800千伏容量800萬千瓦特高壓直流輸電工程,設(shè)想發(fā)端在甘肅省酒泉市西部風(fēng)電集中地區(qū),受端在湖南長沙附近,全長約2000千米,初步測算工程約需總投資1468億元。其中,風(fēng)電1280萬千瓦,投資1024億元;火電160萬千瓦,投資64億元;直流輸電工程約需投資260億元;配套交流輸電工程及其他投資120億元(吳敬儒、王建生、何百磊,2013)。
然而,遠(yuǎn)距離輸送風(fēng)電只是解決了風(fēng)電的外送通道問題,并沒有從根本上緩解風(fēng)電直流電力對電網(wǎng)的沖擊。遠(yuǎn)距離特高壓輸送風(fēng)電,雖然可以減少部分線損,但是巨大的投資成本和依然存在的線損仍會(huì)增加風(fēng)電消費(fèi)的成本,給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來不利影響。上述兩個(gè)工程的輸送電價(jià)不算很高,但是這一計(jì)算方法并沒有考慮新投資所帶來的綜合成本上升。特高壓電網(wǎng)給全國電力安全和能源安全帶來的風(fēng)險(xiǎn)也是一個(gè)存在巨大爭議的問題。
四 主要政策建議
發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是一個(gè)系統(tǒng)性的工程。如前所述,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈包括從原材料、零部件、整機(jī)生產(chǎn)到風(fēng)電場建設(shè)運(yùn)營維護(hù)和電網(wǎng)消納等多個(gè)環(huán)節(jié)。由于風(fēng)電所發(fā)電力的特殊技術(shù)特性,它對電網(wǎng)消納有特殊的要求。同時(shí),在目前的技術(shù)水平和成本結(jié)構(gòu)下,風(fēng)電與傳統(tǒng)能源電力尤其是燃煤發(fā)電相比在成本上不占優(yōu)勢,但是,風(fēng)電仍然是成本最為接近燃煤發(fā)電的可再生能源,為了實(shí)現(xiàn)大氣污染和溫室氣體減排目標(biāo),發(fā)展風(fēng)電仍然具有重大的意義。本部分將在前文分析的基礎(chǔ)上提出發(fā)展風(fēng)電的若干建議。
(一)加強(qiáng)電力需求預(yù)測研究,合理定位風(fēng)電地位
我國能源領(lǐng)域存在多方面的不平衡。首先是生產(chǎn)與消費(fèi)在地理空間上的不平衡,消費(fèi)中心位于東部沿海地區(qū),包括環(huán)渤海、長三角、浙江和福建沿海、珠三角地區(qū),而各種能源的生產(chǎn)基地幾乎都在內(nèi)陸。比如,石油、天然氣資源主要分布在黑龍江、山東、新疆、甘肅和四川,煤炭資源主要分布在蒙東、晉陜蒙、新疆、貴州等地,水電資源主要分布在青海、甘肅、四川、貴州、云南、湖北。其次是能源品種的不平衡,除煤炭資源比較豐富之外,其他常規(guī)能源資源包括石油、天然氣、鈾礦等的儲(chǔ)量都不高。風(fēng)電資源的分布同樣極不平衡,除山東和江蘇沿海外,其他主要風(fēng)電基地分布在蒙東、蒙西、吉林、河北北部、河西走廊、新疆東部地區(qū),遠(yuǎn)離電力消費(fèi)中心。
因此,電網(wǎng)消納問題成為并網(wǎng)風(fēng)電發(fā)展的絕對瓶頸,而“棄風(fēng)”問題一直伴隨我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程。由于電力項(xiàng)目投資和運(yùn)行期都很長,因此,發(fā)展風(fēng)電必須對我國中長期的電力需求有比較準(zhǔn)確的預(yù)測。目前,我國電力消費(fèi)增長速度已經(jīng)從“十五”、“十一五”和“十二五”前半段的高速增長期回落,未來電力消費(fèi)需求增長趨勢如何關(guān)系到風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間。
當(dāng)前我國城市化與工業(yè)化過程已經(jīng)基本結(jié)束?,F(xiàn)有城鎮(zhèn)化率數(shù)據(jù)并沒有包括那些在城鎮(zhèn)里工作和生活的沒有戶口或暫住證的人口,如果把這部分人口算在城鎮(zhèn)化率內(nèi),則中國的城鎮(zhèn)化率毫無疑問將更高。未來城鎮(zhèn)化工作的重點(diǎn)實(shí)際上是如何把來享受城鎮(zhèn)公共服務(wù)的人口納入社會(huì)服務(wù)體系當(dāng)中。但是,以人口遷徙為基本特征的城鎮(zhèn)化過程已經(jīng)結(jié)束。工業(yè)化也存在類似的情況,中國的工業(yè)生產(chǎn)能力不僅滿足了國內(nèi)的需求,而且滿足了全球很大比例的需求,大部分家庭在工業(yè)產(chǎn)品的擁有與享受上并不比發(fā)達(dá)國家差很多,所差的其實(shí)是社會(huì)保障、醫(yī)療服務(wù)等非工業(yè)的內(nèi)容。從這個(gè)角度來講,未來工業(yè)生產(chǎn)能力不是增長,而是要減少,因?yàn)榇笠?guī)模房地產(chǎn)建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)接近完成,至少增長速度減緩,對鋼鐵、有色、建材等高耗能、高耗電的產(chǎn)品的需求在減少,相應(yīng)的電力需求也在減少。工業(yè)生產(chǎn)所耗電力約占總電力需求的70%(2011年為73.8%[16]),鋼鐵、有色、建材等高耗電產(chǎn)品耗能占工業(yè)電力需求的很大一部分(2011年這三個(gè)行業(yè)連帶其采礦的電力消費(fèi)占工業(yè)電力消費(fèi)的36.4%[16])。如果大規(guī)模建設(shè)過程結(jié)束,未來電力需求出現(xiàn)下跌也是有可能的,中國電力生產(chǎn)趨勢如圖8所示。因?yàn)榫用裆詈蜕虡I(yè)用電需求與工業(yè)相比是比較小的,這部分需求的增長很難填補(bǔ)工業(yè)需求下降的部分。
圖8 中國電力生產(chǎn)增長趨勢
目前我國已經(jīng)重啟了沿海核電項(xiàng)目,未來電力生產(chǎn)能力并不缺乏,大力發(fā)展并網(wǎng)風(fēng)電作為電力來源的提法是不成立的。因此,對風(fēng)電的定位應(yīng)該集中在兩方面:第一是作為清潔能源進(jìn)入電網(wǎng),替代部分燃煤電力,緩解由燃煤發(fā)電帶來的嚴(yán)重環(huán)境問題,如霧霾現(xiàn)象,并為溫室氣體減排做出貢獻(xiàn),這一角色是實(shí)現(xiàn)我國能源生產(chǎn)清潔化的一個(gè)重要戰(zhàn)略構(gòu)成;第二是作為離網(wǎng)電力和分布式小型或微型電力網(wǎng)絡(luò)的電力來源,成為遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的邊緣地區(qū)的能源供應(yīng)來源,降低全國的總體能源成本。
(二)拓展渠道,創(chuàng)新利用方式,提高風(fēng)電就地消納比率
我國目前已經(jīng)建成了以并網(wǎng)風(fēng)電為主的九大風(fēng)電基地,并且多數(shù)位于遠(yuǎn)離電力負(fù)荷中心的地區(qū)。因此,提高本地消納水平是最為經(jīng)濟(jì)的辦法,遠(yuǎn)距離輸送尤其是超高壓專用線路遠(yuǎn)距離輸送是次優(yōu)的甚至可以說是不得已而為之的選擇。各大風(fēng)電基地除山東和江蘇沿海外,均處于內(nèi)陸,但是它們距臨近的城市群并不是很遠(yuǎn)。比如,蒙東和吉林風(fēng)電基地離哈爾濱、長春、通遼、四平、沈陽城市群的直線距離只有300公里左右,河北北部風(fēng)電基地離北京、天津、唐山、保定、張家口的距離更近,蒙西風(fēng)電基地距離包頭、烏海、銀川、蘭州、白銀等地不遠(yuǎn),河西走廊風(fēng)電基地與河西走廊城市帶幾乎重合,哈密達(dá)坂城風(fēng)電基地與哈密、吐魯番、烏魯木齊也并不遠(yuǎn)。
隨著我國“一路一帶”戰(zhàn)略的實(shí)施,西部地區(qū)尤其是河西走廊及其延伸地帶的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電力消納能力勢必有較大的提高,將為風(fēng)電消納提供更大的需求。今后應(yīng)推進(jìn)西北地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,發(fā)展和培育中西部地區(qū)負(fù)荷,促進(jìn)風(fēng)電就地消納。在東北地區(qū)可以開展冬季低谷期風(fēng)電供熱、風(fēng)電熱泵等擴(kuò)大風(fēng)電消納的示范項(xiàng)目,拓展當(dāng)?shù)仫L(fēng)電的利用方式。
北方地區(qū)普遍存在漫長的冬季,供暖問題一直是煤炭和電力供給的重要保障對象,如果能夠把北方風(fēng)電基地的直流電力用于臨近城市的冬季供暖,就可以大大緩解冬季發(fā)電與供暖之間的矛盾,也為風(fēng)電尋找了一個(gè)新的出路。而且,冬季是北方風(fēng)力供給最強(qiáng)的季節(jié),供暖需求對風(fēng)電的頻率和波動(dòng)性都沒有很強(qiáng)的限制,建議各風(fēng)電開發(fā)商探索這種新的利用模式。此外,也有很多其他的利用模式可以探索。
(三)發(fā)展智能電網(wǎng)是保障風(fēng)電良性發(fā)展的重要舉措
提高電網(wǎng)消納能力成為大規(guī)模風(fēng)電基地良性運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件,也是解決存在多年的棄風(fēng)問題的主要抓手。而提高消納能力的核心在于電網(wǎng)的智能化。智能電網(wǎng)有三個(gè)必需的基礎(chǔ)條件:準(zhǔn)確預(yù)測能力、調(diào)峰調(diào)頻電源保障、安全穩(wěn)定的電網(wǎng)調(diào)控能力。
接入風(fēng)電的智能電網(wǎng)的關(guān)鍵是風(fēng)力發(fā)電預(yù)測系統(tǒng),要對風(fēng)電出力做到準(zhǔn)確把握才能及時(shí)采取有效的調(diào)峰調(diào)頻措施,保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。要做到這一點(diǎn)雖然有一定難度,但是在現(xiàn)代氣象預(yù)測能力條件下還是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
由于風(fēng)電出力的波動(dòng)性,調(diào)峰調(diào)頻電站就非常重要。由于燃煤電廠并不適合作為調(diào)峰調(diào)頻電源,發(fā)展天然氣發(fā)電或者抽水蓄能電站對于建設(shè)智能電網(wǎng)就非常重要。我國北方的幾大風(fēng)電基地,蒙西和河西走廊兩個(gè)基地可以與黃河上的水電站形成調(diào)峰調(diào)頻組合,其他幾個(gè)基地雖然沒有這一條件,但是可以利用附近煤礦的煤層氣資源作為天然氣調(diào)峰電廠。目前蒙東煤炭基地、晉陜蒙煤炭基地的煤層氣資源都沒有好好利用,未來可以考慮這一用途。
電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)目前實(shí)際上已經(jīng)比較成熟,而且有進(jìn)一步提高的空間。雖然智能電網(wǎng)對電網(wǎng)企業(yè)提出了較高的要求,但是為了中國的環(huán)境改善和能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)該承擔(dān)起這一責(zé)任。
(四)在東部發(fā)達(dá)地區(qū)發(fā)展低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組和海上并網(wǎng)風(fēng)電
前文已述及,發(fā)展遠(yuǎn)距離輸送風(fēng)電在經(jīng)濟(jì)上會(huì)大大提高風(fēng)電的綜合成本,而在沿海電力負(fù)荷中心發(fā)展低風(fēng)速風(fēng)電和海上風(fēng)電,雖然看似成本較高,但是如果考慮建設(shè)遠(yuǎn)距離特高壓直流輸電線路的投資,那么無疑沿海地區(qū)的低風(fēng)速風(fēng)電和海上并網(wǎng)風(fēng)電更為劃算。
目前低風(fēng)速風(fēng)電和海上風(fēng)電是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步最快的領(lǐng)域。隨著低風(fēng)速風(fēng)電技術(shù)的不斷進(jìn)步,中東部和南方地區(qū)的分散風(fēng)能資源的開發(fā)價(jià)值逐漸提高,這些區(qū)域市場消納能力較強(qiáng),大力開發(fā)利用風(fēng)電將進(jìn)一步促進(jìn)我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。雖然海上發(fā)電目前成本較高,但是海上風(fēng)電不占用土地,環(huán)境影響小,且臨近我國電力負(fù)荷中心區(qū),可以就近消納。目前東部地區(qū)的山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東都提出要發(fā)展海上風(fēng)電??梢灶A(yù)計(jì),未來隨著技術(shù)進(jìn)步的加快,我國發(fā)展海上風(fēng)電將有更大的空間。
(五)積極發(fā)展離網(wǎng)型和分布式微網(wǎng)風(fēng)電
美國和歐洲的風(fēng)電場規(guī)模都不是很大,但是分布廣泛。在這種模式之下,美國有些州風(fēng)電占電力消費(fèi)的比例達(dá)到10%,歐洲風(fēng)電比例也遠(yuǎn)高于我國。由于風(fēng)電是一種不穩(wěn)定的電力來源,發(fā)展大規(guī)模風(fēng)電場、風(fēng)電基地受到嚴(yán)格的電網(wǎng)消納能力制約,并非最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)路徑。而發(fā)展分布式的微網(wǎng)風(fēng)電或者離網(wǎng)型風(fēng)電,是利用風(fēng)電的最有效方式。
但是,在中國,雖然2006年1月《可再生能源法》開始生效后風(fēng)電產(chǎn)業(yè)取得飛速發(fā)展,但小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分布式發(fā)電應(yīng)用還處于空白,急需國家出臺(tái)相關(guān)政策推動(dòng)小型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
早在20世紀(jì)80年代,我國就把小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為解決偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)牧民供電問題的主要產(chǎn)品,為幾十萬戶農(nóng)牧民提供基本電力供應(yīng)。目前,在新能源產(chǎn)業(yè)中,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是技術(shù)最成熟、最具備大規(guī)模發(fā)展條件的產(chǎn)品。但我國的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重點(diǎn)放在了大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上,小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)業(yè)雖然有了較大發(fā)展,但基本上處于自生自滅狀態(tài)[17]。
小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量范圍廣,小至50瓦、100瓦,大至10千瓦、100千瓦,就容量而言有幾十種。年平均風(fēng)速3米/秒(測風(fēng)高度10米)以下,大風(fēng)場無法利用的農(nóng)村地區(qū)、城鄉(xiāng)接合部、居民小區(qū)、別墅庭院,甚至寫字樓頂都可以安裝風(fēng)機(jī)。這樣,既美化了環(huán)境,也充分利用了局部環(huán)境的風(fēng)能。正如大水電不能取代小水電一樣,大型并網(wǎng)風(fēng)電也不能取代小型風(fēng)電,不應(yīng)忽視小型風(fēng)電的發(fā)展。
建議今后鼓勵(lì)建設(shè)中小型風(fēng)電項(xiàng)目接入配電網(wǎng)就地消納,在西北、華北適宜地區(qū),鼓勵(lì)以分散式風(fēng)電及儲(chǔ)能設(shè)施等為主、電網(wǎng)為輔的微型電網(wǎng)運(yùn)行項(xiàng)目,創(chuàng)新風(fēng)電就地消納的模式。
(六)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步,提升產(chǎn)業(yè)制造能力
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是典型的技術(shù)推動(dòng)型產(chǎn)業(yè),設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用、管理等各環(huán)節(jié)都處于不斷進(jìn)步的過程之中。只有跟上技術(shù)進(jìn)步的步伐,才能在未來的國際化競爭中立于不敗之地,也才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在20世紀(jì)70~80年代曾經(jīng)在小型風(fēng)電設(shè)備領(lǐng)域打下了較好的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)制造基礎(chǔ),但是沒有及時(shí)向大型化和并網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展。20世紀(jì)90年代之后,整個(gè)產(chǎn)業(yè)采取了“以市場換技術(shù)”的發(fā)展戰(zhàn)略,風(fēng)電裝機(jī)容量快速增長,并通過購買先進(jìn)企業(yè)圖紙等方式獲得了技術(shù)水平的提升。
盡管這種方式促進(jìn)了國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,但是國內(nèi)企業(yè)大多仍然停留在引進(jìn)、吸收階段,核心技術(shù)仍然依賴從國外引進(jìn),并沒有解決產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的內(nèi)生性問題。形成這種狀況的原因是多方面的,首先最大的因素是前些年風(fēng)電裝機(jī)快速發(fā)展,市場需求巨大,導(dǎo)致很多企業(yè)只要把采購的零部件組裝起來就能獲得可觀的利潤,因此,企業(yè)就沒有必要花大力氣進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新;其次是中國制造業(yè)整體的技術(shù)能力與創(chuàng)新能力不強(qiáng),無法支撐風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新,最為基本的原材料的質(zhì)量與國外有明顯的差距。因此,推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步也是一個(gè)系統(tǒng)工程。對此,提出以下建議。
第一,要加強(qiáng)對風(fēng)電場的質(zhì)量與技術(shù)監(jiān)督,從末端需求倒逼風(fēng)電制造企業(yè)加強(qiáng)質(zhì)量管理,讓那些簡單拼裝的企業(yè)沒有存在的空間。第二,加強(qiáng)風(fēng)電產(chǎn)品認(rèn)證體系建設(shè),建立風(fēng)電產(chǎn)品準(zhǔn)入的嚴(yán)格技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。第三,探索建立國家級的風(fēng)電產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品測試平臺(tái),為風(fēng)電企業(yè)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)活動(dòng)提供支持。第四,鼓勵(lì)風(fēng)電制造企業(yè)、風(fēng)電開發(fā)商與電網(wǎng)企業(yè)之間的合作研究,打破各自為政的局面。
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