姜 丽,王 群,王 琦
(国家海洋信息中心 天津市 300171)
近10余年来,随着国际能源危机的不断攀升以及低碳经济的日益凸显,作为一种新兴的清洁能源,海洋风能技术日益成熟,风电产业也日益稳定。据国际能源署2004年统计资料,虽然风能发电量仅占全球发电总量的0.5%,但风能发电的应用前景十分乐观,并在近期呈现出巨大的发展潜力和增长速度。许多国家瞄准风能这一新兴产业,促进本国风能的利用效率和风能技术的发展完善。国外关于风能利用的技术日臻成熟,并制定了相应的风能政策和目标,对此我国需从国外风能开发利用实践中寻求影响风能利用的关键因素,并在我国风能产业中加以借鉴,以引导我国海洋风能产业的健康迅速发展。
历经多次能源危机的冲击后,世界主要能源国家已将可再生能源开发战略作为国家经济发展战略的重要组成部分。与传统能源相比,风能本身所具备的安全无污染、不存在伴生环境问题等突出优势使其在全球替代能源中脱颖而出。特别是2010年4月20日美国墨西哥湾“深水地平线”石油钻井平台爆炸泄漏事故发生以来,欧洲国家逐渐加大了对近海风能投资的兴趣,并引发了潜在的“风能竞赛”。可以说,风能目前已经成为陆地国家对于可再生能源的重要选择,也因此出现了近期风能领域的投资高峰。
丹麦的海上风能技术发展极为迅速。丹麦于20世纪70年代高调宣布的海上风能计划集结了丹麦政府的能源部门与两大公用事业集团,共同行动以致力于开发丹麦近岸的可再生能源,目标是建成位于该国近岸的5座具有开发规模的风力发电厂。这些风力发电厂建成后预计可通过风能获得的电量总计约7.50×105kW。另据分析预测,未来30年内丹麦通过海上风力转换而来的电量总计约4×106kW,这个数值的实现标志着丹麦将成为第一个利用海上途径获得国家发展的大部分可再生能源的国家,也令丹麦成功跻身为世界风能技术中的佼佼者。
英国近期宣布启动1 500亿美元的第三期近海风能项目。该项目提高了英国近海风能生产量,目前位于英国水域的11个风能发电场已经安装了336台涡轮发电机。另据最近的一份报道显示,北海是产生大量可再生能源的主要地区。《近海评估报告》对英国未来一段时期内的近海可再生能源进行了综合评估,明确评价了英国向欧洲的电力出口,认为北海每年能提供相当于10亿桶原油的可再生能源。有此数据支持,英国在北海区域及其周边提议的数量总计达83个之多的风能项目就不足为奇了。该项目预计投资总额达3 300亿美元,能够为英国提供约6.8×107kW的可再生能源[1]。
近年来,法国政府对发展风能发电采取了积极鼓励的基本政策,同时,也制订落实了一些包括补贴入网价格在内的具体鼓励措施。法国积极为再生能源的开发提供财政支持,在海洋风能电站运行初期,政府将按照每兆瓦100欧元的标准为风能发电提供保障性收购价格,而目前法国电力市场上的批发价格为每兆瓦45欧元。由此产生的1 700万额外费用,将由政府拨专款负担。
法国筹备首个风场起始于2005年政府招标,但由于长时间的审批程序,建设被耽搁。目前法国政府又开始招标,计划在2020年实现6×106kW近海风能生产。此外,法国还建立风能开发区,主要分布于法国风力资源丰富的中部、西部、南部、东北部等地区。这是法国政府近年来为促进风能发电向规模化、产业化方向发展而采取的一项重要政策措施。
虽然在德国海洋风能的利用仍为年轻技术,但陆上风能利用历史却已逾20年之久。2009年,德国第一台海洋风力发电电机组上网发电,标志着德国经济利用海洋风能的开始。位于北海的德国第一个近海风能发电场目前的发电量已达到1.2×104kW,预计至2030年,全国近海风能产量将达到2.5×107kW,而陆上风能产量将达到2.6×107kW。目前德国正在处理风能利用中的相关技术难题,即拆除石油开发基础设施,将可再生能源融入到现有的电网中。
根据国际现有的风能利用产业和发展历程分析,可以得到影响风能利用效率和规模的几个关键性因素主要包括以下几点:
大力发展风能开发利用是一国政府在履行发展可再生能源方面的责任和义务。国家对可再生能源的政策倾向与扶植力度将直接决定风能开发利用程度和方向。国家实施持续稳定的风电发展扶持政策将有助于形成积极健康的风能市场。其中一项重要举措就是稳定电价[2]。丹麦、德国等国家均以稳定的电价制度推动本国风能技术的快速稳步发展。法国对发展风能发电采取了积极鼓励的基本政策,包括对风电入网实行一些强制性的扶持措施,对风电入网价格也提供了一定的政策性补贴。另外,强制性的市场定额也是有效稳定风能市场的重要国家政策之一。国家定额制度能够将国家可再生能源的目标与国内风能市场紧密地联合起来,更好地完成目标的实现。英国、日本等国家均有政策出面推行风电特许权项目,并在最近的实践中获得显著效果。
市场是引导产业发展的前提和先决条件。现有的风能发展实例显示,在丹麦、美国等目前利用风能技术较为成熟的国家,通常利用风能技术开展风机制造产业的发展历程都是源自本土市场[3]。本土化的风能利用市场为风机制造产业孕育了基本的“试验台”,用于测试技术的成熟度和生产策略的可行性。同时,本国市场的稳定无疑给风机制造产业吃了一颗“定心丸”,传递出前景光明的利好讯息,促使风机制造厂商进一步筹措发展资金、制定长期规划,反过来又能刺激本国风电市场的进一步成熟和繁荣。只有经过本国市场检验成熟的风电技术才能向国际市场拓展。实践表明,居于全球先进地位的风机制造商基本是在风能技术成熟、发展迅速的国家中脱颖而出的,且无一例外地站稳了国内同业市场。2003年世界风机产业国内外市场统计数据显示:丹麦风机的国际市场份额为29%,而其国内市场份额占99%;西班牙风机的海外市场份额为15%,而其国内市场份额占71%;美国风机的国际市场份额为18%,而其国内市场份额占53%[4]。相比于风能技术成熟国家,目前我国风机市场的国内占有率仅为24%,远远低于上述国家的国内市场占有额。由此可见,国内市场成熟度和既有规模对本国风能发展发挥着绝对影响。
从长远发展看,海上风能的发电前景十分乐观,已建立的与岸上连接的电网能够使海上风能的发电成本进一步降低。但风能技术的进一步成熟和市场化必须要与技术进步相接轨。包括提供风能转化的可靠性、风能的海上选点及电力的基础设施建设、风能设备运行及风能的上网问题。目前急需解决的基本技术问题仍是电力的上网问题。风能的发展、可再生能源的增长必须要与加强电网建设相结合。为了解决风能上网难问题,欧洲风能协会甚至建议设置一个欧洲基金专门用于强化各国的电网建设。
我国的风能资源包括陆地风能资源和海上风能资源2个主要部分。其中,陆地风能资源的理论储量为4×106kW,技术开发底线为3×105kW,按照现有的技术和开发水平分析,我国陆地风能的可开发量可达6×105~10×105kW。而根据《全国海岸带和海涂资源综合调查报告》,我国浅海10%~20%的海面可以利用风能,海上可以布置1×105~2×105kW的风机[5]。目前我国可开采的风能资源储备丰富,可供风能开发的潜力巨大,未来有望成为能源结构中的重要组成部分,无论从能源、环境还是可持续发展角度分析,发展我国海洋风能势在必行。
但应当看到的是,虽然近年来中国风电发展比较迅速,也呈现出比较突出的几个问题:首先,与国际风电的发展水平相比,我国的海洋风能开发程度较低,目前我国风电装机容量仅占全国总装机量的1.2%[6],远远低于同期其他风电发达国家的份额;其次,我国风能资源探测数据的准确性不高,现有的风能资源评估标准已不能满足风电场的需要;第三,我国也面临着国外影响风电产业发展的技术问题,即风电上网问题。风电的间歇性和不稳定性成为影响风能上网的主要瓶颈。另外,国内风电企业竞争的无序状态、风机总体质量不稳定等问题也成为我国目前风电发展的主要障碍[7]。
未来我国风电行业发展方向应当是在完善现有能源体制的基础上,进一步明确风电发展目标,建立一流的风能评估体系和风电技术研发基地,运用国家调控手段和政策扶植,指导我国国内海洋风电产业朝着更健康稳定的方向发展。
[1]孔娟,郭丕斌.发达国家风电产业政策比较研究[J].科技和产业,2012,12(7):1-4.
[2]樊友民,钱洋.风能及风力发电问题[J].发电设施,2009,23(6):464-466.
[3]周超,朱煌秋.我国风力发电发展现状和问题分析[J].能源研究与信息,2012(2):69-75.
[4]Joanna Lewis,Ryan Wiser.建立稳定的市场和激励政策——国际风能发展比较研究[J].科技中国,2006(5):56-59.
[5]施鹏飞.21世纪风力发电前景[J].中国电力,2000,33(9):78-81.
[6]艾斯卡尔.“电网”不应成为风能产业的“绊脚石”[J].经济管理,2012(9):275-276.
[7]孟卫东,李平,司林波.我国风电设备整机制造业的现状及对策分析[J].燕山大学学报(哲学社会科学版),2010,11(2):51-54.