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  • 中国风电未来机遇在哪里?

    2019年3月12日

    在生态环境恶化和化石能源逐渐枯竭的双重压力下 ,对可再生能源的研究和利用已成为全球各国关注的焦点。人类的任何活动都会对生态造成影响,从量级的角度来讲,风电对生态的影响微乎其微,并且与化石能源相比,风电是与环境友好的清洁能源 。

    风力发电是可再生能源发电技术中最成熟 、最具大规模开发和最有商业化发展前景的发电方式。由于在改善生态环境、优化能源结构、促进社会经济可持续发展等方面的突出作用 ,目前世界各国都在大力发展和研究风力发电技术 。根据世界风能协会(WWEA)的最新初步数据统计,2018年全球风电累计装机容量600GW,中国总装机达到了221GW,远超位于第二位的美国。

    “风电具有能源、社会 、环境、经济效益等综合价值,充分发展风电等可再生能源,是解决中国环境问题与能源危机的必由之路” ,中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩表示,风电作为中国能源转型的重要推动力量,取得了引领全球的发展成就 。

    化石能源的大规模利用造成了严重的环境问题 ,中国正在经历从非清洁能源向清洁能源 、从化石能源向非化石能源转型的基本趋势与周期。从总体能源结构看 ,原煤、原油在能源供应结构中的占比呈下降趋势,天然气和水电、核电 、风电等清洁能源占比上升。

    中国的能源禀赋呈现“多煤 、贫油、少气”的特点 ,风能等可再生能源将发挥能源结构优化的重要助推作用。那么,中国风电发展产生了哪些环境 、经济效益?目前中国风电发展面临的主要问题是什么?随着可再生能源技术的迅猛发展,中国能源市场将涌现哪些新的机遇?对此,中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩详细讲解风电的经济价值与能源使命。

    风电价值的能源战略使命

    风能是一种清洁、环保又极具可持续性的可再生新能源。据气象部门统计 ,中国风能资源禀赋丰富,技术可开发量达30亿千瓦,而且开发成本较低,那么,风能会产生哪些经济、环境效益呢 ?

    由中国可再生能源学会风能专业委员会组织相关研究机构编写的《能源转型加速度:中国风电光伏发电的协同效益》报告显示,2015年 ,风和光加起来已经替代了6000万吨的标准煤。如果按照现在的发展规划,到2030年,风电和光伏发电加起来能代替3亿吨的标准煤,这将产生很大的社会、环境、经济效益。

    社会效益方面,燃烧煤炭发电不仅会产生很多导致环境污染的废气,汞污染 ,更致命的是会造成大气的污染 。煤炭发电过程中要消耗大量的水,加剧水资源匮乏的现实矛盾。秦海岩表示,在中国,水资源平均匮乏的严重级别有时比空气污染更甚。

    据其统计,2015年风电和太阳能发电节约了5.7亿立方米的水资源,按此发展趋势测算,2030年风电和光伏发电代替煤电预期可以节约36亿立方米的水资源,相当于为2亿人提供全年的用水。

    环境效益方面 ,秦海岩表示,如果用风能和太阳能代替化石能源,每度电预计节约0.3元左右的外部性成本 。据此测算,到2030年预计将产生4560亿元的环境效益 。

    秦海岩介绍称 ,经济效益方面 ,过去十几年中国可再生能源投资已经拉动了约13万亿元投资,推算到2030年,对全国GDP的带动作用可达到1.57万亿元规模,预计解决770万人的就业问题。因此,发展风电和光伏不仅可以改善环境,同时对促进新的经济增长、解决就业问题会产生重要作用。

    过去十年,风电等可再生能源取得了巨大的发展 ,这已经成为未来革命的一个潮流和方向 。在第一次能源革命过程中 ,人类发明了蒸汽机;第二次能源革命人类发现了石油和天然气,用石油和天然气代替了煤炭。第二次能源革命也发明了电力的应用,使电力成为一项通用技术,促进各行各业飞速发展。

    第三次能源革命就是未来在终端用能上 ,电气化趋势非常明显 ,“虽然现在只有40%左右用电的比例,但未来可能要达到60% 、70%,甚至80%以上的终端用能都来自电力”,秦海岩说,用可再生能源代替化石能源,是当前面临的能源革命,也是总体趋势。

    五大六小寡头市场被打破 风电投资主体多元化

    中国已连续多年成为全球最大风电市场。据全球风能理事会(GWEC)发布的《全球风电市场年度统计报告2017》显示 ,2017年 ,全球风电新增装机容量超过5200万千瓦 ,累计装机容量达到5.4亿千瓦 。其中 ,中国新增装机容量和累计装机容量分别占世界份额的37%和35% ,位居全球首位。

    在风电投资层面,全球的可再生能源投资也表现出强劲态势 。根据彭博新能源投资近期发布的报告数据显示 ,2017年全球可再生能源投资达到3335亿美元,较2016年增加3% 。中国可再生能源投资达到1326亿美元 ,占全球总量的40% 。

    “中国风电企业机组市场规模亦不断扩大,占据了90%以上的国内市场份额 ;而中国风电机组近几年出口比例呈逐步增长态势,2017年中国风电机组累计出口容量达320万千瓦”,秦海岩表示,风电机组出口国家日益增多  ,这体现了中国风电机组技术的稳步提升 。

    在技术研发上的进步显著,他表示十多年前中国刚开始生产研发600千瓦的机组,要造一个单机容量一兆瓦的机组都比较困难,而到2017年,中国研发的6兆瓦机组已经在市场上实现了批量应用。另外 ,针对中国中东南部低风速的情况,中国风电制造企业研发了很多适合低风速的机组。

    在技术创新方面,风电机组新机型的研发速度加快。2017年中国整机制造企业的新机组研发数量达87个 ,而2007年这一数字仅为10到20多个。

    在风电成本方面,秦海岩提及由于风电技术规模化的应用 ,学习曲线效应以及技术创新,使得风电成本下降了40%。他表示,现在全球风电平均度电成本为6美分/kwh,根据国际可再生能源署的预测 ,到2020年风电平均度电成本能降到5美分/kwh 。

    弃风限电 ,仍是我国实现风电平价上网的最大障碍 。秦海岩比较称,按照现在风电的投资成本,基本上可以跟当地的火电持平,这就可以进行所谓的平价上网 。

    伴随着中国风电机组在技术研发、投资、出口等方面的利好消息,中国风电投资主体却发生了较大变化。以往,中国风电开发的投资主体主要是国有企业——“五大六小”,市场占比曾高达80%到90% 。秦海岩表示,从前两年开始,中国风电投资主体越来越多元化,除了“五大六小”的国有企业之外 ,民营中小企业开发商越来越多。

    众所周知 ,中国能源市场是较为封闭、垄断的寡头竞争市场 ,行业壁垒较大,民营企业进入门槛较高。然而,可再生能源的发展对能源领域投资带来了天翻地覆的变化,近几年,风电领域小的开发商数量在增多 ,总体开发规模占比达50%以上,已基本超过了“五大六小”。秦海岩表示,未来都是分散式的电源 ,网格化的电网,这为广大中小投资者带来巨大机会。

    新能源未来格局 风电走向何方?

    “我国风电成本下降明显,但仍有较大下降空间” ,未来风电会走向何方 ,会有怎样的发展 ?秦海岩认为 ,弃风限电如果解决,可以解决6美分/kwh的差距。

    对此,他认为,技术上来看障碍不大 ,主要问题还在于利益协调,这是体制机制层面的问题,并非技术上的障碍 。而要再进一步缩小平均度电成本,得靠行业技术的持续升级与进步,使得通过技术应用规模化,更有利于降低成本。目前,从技术创新、产业链上下游协调等因素考量 ,中国风电行业实现这一跨越的难度不大 。

    中国可再生能源已经发展到一个新阶段。秦海岩认为 ,过去中国已经解决了很多问题 ,风电成本已完全可以和火电成本竞争,而电力的体制、机制问题是中国现阶段面临的挑战。

    风能、太阳能等可再生能源是一种分布式的能源,它是点状的、分散式的、网格化的能源,而垂直的、一体化的、垄断型的电网结构不适合其应用。未来的电力系统也将向去集中化、网格化发展,电网体系以及整个体制机制都面临着变革。

    “这个新的时代已经从成本上的主要矛盾  ,变为了如何构建新的电力系统,构建新的电力体制机制的矛盾。从微观上看,中国未来风电发展的市场方向一定是中东南部 ,而不是西部。”秦海岩对当前中国风电发展形势做出自己的研判。此外,德国、欧洲的三大电力公司已把所有煤电资产剥离了 ,他认为这是未来的大趋势 。

    但不少人可能会对此感到疑惑 ,中东南部是中国的负荷中心,也是人口的聚集中心,这些地方有空间开发风电吗?秦海岩表示这里面存在非常大的认知误区。诸如德国这样的国家,国土面积很小,但安装了将近6000万千瓦的风电 。

    根据统计数据显示 ,德国每单位国土面积的装机量是155千瓦每平方公里 ,而且德国很多州甚至达到了200、300千瓦每平方公里的装机密度。而中国江苏 、湖北 、湖南 、安徽等中东南部地区每单位国土面积的装机量,最高为50千瓦每平方公里,最低为10千瓦每平方公里 ,比德国至少差3倍甚至10几倍的比例 。

    秦海岩表示,尽管德国风电机组装机密度高,但因为从来没有集中式的风电,都是在农场里面 ,呈分散式 ,因此并不会妨碍经济的发展,也没有对环境造成大的危害甚至视觉上的障碍 ,因此中国中东南部的开发潜力非常大。

    他提到,中国中东南部风电开发方式也存在新的挑战。

    第一,微观选址面临新的情况 ,东南部地区都是复杂地形,需要提高选址水平。案例显示,如果机位选择差20、30米,发电量可能差100、200小时。

    第二,分散式开发比较零散 ,土地获取难 ,风能资源好的地方还需进一步开发 。秦海岩认为,下一步分散式风电一定要跟县域经济发展结合起来,让风电能促进当地的县域经济发展,包括结合特色小镇以及当地的民生建设。这样就能把当地政府 、农民的积极性调动起来,让分散式风电大有可为。

    第三,风电制造企业也面临新的挑战 ,即如何利用先进的IT技术提高风电机组的运行水平。现在很多制造企业已经开始采用数字双胞胎技术,给整个风电机组进行数字建模,通过对数字建模的模型进行诊断分析 ,出故障之前就能有所评估预测,可以提前进行预防性维修。

    现阶段,中国可再生能源发电量占比5% ,未来随着发电量占比大幅提升,中国的电网到底可以不可以承受呢?秦海岩表示,国外做过很多这样的研究报告,在一个电力系统里面,风电、光伏这样的波动式能源,其发电量占比在20%以下的时候,现在的技术 、管理手段无需调整 ,整个电力系统就完全可以应对这20%波动式的电源接入。

    未来,当可再生能源达到100%发电量的时候,需要进一步提高整个电力系统的灵活性,可以靠储能来解决。储能问题解决后,会让整个电力系统产生巨大变革,通过把需求侧灵活性调动起来,应对风和光的波动性。

    德国、丹麦等很多欧美国家都在向这个方向发展,秦海岩认为中国也应在这一方向上坚定不移 ,毕竟充分利用风电、光伏等可再生能源,才能解决人类能源和环境危机。

    来源(中国能源网) 作者(中国能源网)

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