基于“模糊综合评价法”的甘肃省风电产业竞争力研究

周红伟 （兰州理工大学，甘肃 兰州 730050）

0 引言

在双碳目标和国际压力的双重驱动下，新能源发电逐渐成为能源市场的主旋律，并逐步向大规模、高比例、市场化、高质量发展。但随着能源结构的持续调整和煤炭价格迈向历史新高，电力供应一度趋紧急，江苏、浙江、云南等省众多企业被迫停产。由于发展需要和现实需求，应继续大力发展新能源发电，使其成长为主力能源，承担时代责任。在众多新能源发电方式中，风电是增长速度快，电源占比较高的一类。预计十四五期间，国内风电装机容量有望达到45~60GW，而且随着风电机组逐步向大型化发展，风电制造业和度电成本有望持续下降，陆上风电的经济性已经充分显现，海上风电也会在政策支持下延续装机需求。同时，风电下乡和以大代小都为后补贴时代风电发展指明方向，装机需求进一步提振，行业将迎来迅猛发展。甘肃省作为最先发展风电的地区之一，风能资源丰富，风电装机容量大，具有发展风电的独特优势。而且，风电产业的发展有助于甘肃省确立经济转型重要抓手，迎来新经济增长点。

关于新能源产业竞争力评价指标体系的研究，李龙（2011）从经济效益、风能资源、技术水平、市场能力和创新能力5个方面，构建我国风电产业竞争力评价指标体系。闫世刚（2017）选取产业创新能力、市场发展能力、产业战略能力和产业建设环境4个维度并构建评价指标，利用层次分析—模糊综合评价方法，对北京新能源产业竞争力做出评价研究，最后提出北京市为发展新能源产业应积极推进立法，完善产业规划；鼓励自主创新，提升公共服务；推动产业升级，提升竞争能力；加强区域合作，提升连带效应。李强年、赵巧妮等（2019）以酒泉的风电产业为例，选取政治、经济、技术、社会4个维度构建评价体系，利用层次分析法，研究风电产业发展的影响因素，提出影响因素依次为专业性人才、电网技术、法律法规、发电成本、公众环保意识、激励政策、固定资产投资、储能技术、风电赋税、装机能力、风电产业服务体系。程婉静、莫东序等（2020）从创新驱动、竞争能力、结构优化、效率提升、开放共享和可持续性5个维度构建风电竞争力评价体系。郭凤舞（2020）从技术创新资源投入能力、基础创新扩散能力、技术创新环境能力、创新决策能力、技术创新产出能力5个维度构建风电产业竞争力评价体系。

关于新能源产业竞争力评价方法的研究：孙学军（2011）基于波特产业竞争力钻石理论，研究酒泉风电产业竞争力，提出酒泉在生产高级要素明显不足，在需求市场上也存在较大提升空间，上下游产业链有待加强。张祥、王经亚等（2015）利用GEM模型，研究江苏省光伏产业集群竞争力。潘和平、储晓棒（2019）基于AHP+改进的模糊综合评价法，研究安徽省新能源产业竞争力，提出应提高自主创新，加强产学研合作；引导产业高端化发展，推动产业升级，优化产业建设环境。旷冶、肖文思（2020）从宁夏新能源上市企业入手，利用熵值法，研究宁夏新能源企业竞争力，提出应加强自主创新，积极外引，提高资金利用效率。

关于甘肃省风能发展现状的研究，杨培杰（2019）在分析甘肃省电力发展现状的基础上，分析其交易量和外送量，提出电力市场发展建议：夯实基础设施建设；健全市场交易体制；强化省级政府间合作；充分利用现有渠道；完善风光水火互济打捆交易模式。葛少芸（2019）提出甘肃省作为风力资源优渥，开发起步最早的地区之一，近年来饱受弃风问题困扰，为解决此问题，要从技术性、经济型和立法性三个层面共同发力。陈国平、董昱等（2020）提出新能源高质量发展是指其又好又快的可持续发展，确定合理利用率提升对系统稳定支撑能力优化涉网性能，装机和发电量的增长电量占比的提升，新能源技术不断进步成本持续下降新能源产业生态持续优化。张恩国（2020）和姚晓楠（2021）通过总结我国风能资源利用现状，研究风能资源利用效率，提出应建立完善的风电产业监测和评价体系，有针对性地解决弃风限电的情况。

国内外学者对风电产业竞争力的研究主要集中在新能源产业竞争力评价指标体系、评价方法和甘肃省新能源发展现状上，缺乏针对甘肃省风电产业竞争力的研究。基于此，本文拟对甘肃省风电产业竞争力进行研究，基于产业竞争理论，结合新能源评价指标体系和甘肃省风电发展实际情况，构建甘肃省风电产业评价指标体系，利用模糊综合评价法，使用YAAHP软件，通过专家评价法获得各层次指标的相对权重，研究甘肃省风电产业竞争力。同时，选取新疆、黑龙江、江苏、广东、山东、福建7省作为对照，探究甘肃省风电产业相对竞争地位，以期为甘肃省风电产业发展提出有效建议。

1 研究区域概况

甘肃省作为西部地区，风力资源优渥，储量达到13 962万千瓦时，尤其是以酒泉为代表的河西地区，是我国最早在沙漠戈壁荒漠上发展风电的地区之一。早在十二五时期，甘肃省在西部陆上三峡理念的引领下，大力发展风电，持续扩大风电装机规模，经过近15年的发展，建成酒泉千万千瓦级和通渭百万千瓦级风电基地，并具备基地化、规模化、一体化开发的优越条件。2020年，甘肃省风电装机容量达1 373万千瓦，占本地区总装机容量的24.4%，风力发电量达246亿千瓦时，占本地区总发电量的13.8%，市场占有率达5.28%。但在风电抢装过程中，为解决电力消纳问题的困扰，采取弃风限电的方式减少电力供应，曾一度因弃风率大于5%，被列为红色预警，不允许再新上风电项目。为提升消纳能力，甘肃省逐步推进直购电交易、加快建设敦煌100%可再生能源利用城市，加大电力外送，建成750千伏第一、二通道、第三回线加强工程和一系列330千伏送出工程，大力发展电力外送能力，全力破解风电消纳难题。

2 研究方法介绍

为全面了解甘肃省2015~2019年风电产业竞争力，选取新疆、黑龙江、内蒙等陆上风能资源丰富的三北地区和江苏、广东、福建、山东等海上风电密集区作为对照，采取模糊层次分析法，从定性和定量两个角度出发，将甘肃省风电产业作为一个系统，通过分解、比较判断、综合的思维方式进行决策。

2.1 甘肃省风电产业竞争力评价指标体系的构建

在李龙和潘和平、储晓棒研究的基础上，结合甘肃省风电产业实际发展情况，综合考虑全面性、客观性、科学性、代表性、实用性和普及性，构建甘肃省风电产业评价指标体系。评级指标体系如图1所示，选取风能资源、发展水平、创新能力、市场表现、建设环境五大准则层以及共计20项的指标层。其中，风能资源准则层包括风能储量、技术可开发量、潜在技术可开发量、年平均风速、年平均风功率密度5项指标；发展水平准则层包括风电装机容量、风电装机比例、风力发电量、风电发电量比例、风能实际利用小时5项指标；创新能力准则层包括技术发展水平、技术研发投入、技术产业化度3项指标；市场表现准则层包括市场占有率、市场成长能力、自身消纳能力、向外输送能力4项指标；建设环境准则层包括政策支持力度、基础设施服务、经济激励效应3项指标。

图1 风电产业竞争力评价指标体系

2.2 构建判断矩阵

按照模糊层次分析法的原理，本研究的层次结构模型包括目标层、准则层、指标层。通过专家访谈法进行打分赋值，邀请4位电力企业高管和4位高校电力专家进行面对面访谈，采用实地访谈方式，对反映甘肃省风电产业竞争力大小的各指标相对重要性分别进行比较，按1～7及其倒数标度法赋值，获得各指标权重值。本研究中将8位专家对各指标之间的赋值取平均值，构建成对比较矩阵，表1为准则层相对于目标层的判断矩阵，表2至表6为指标层相对于目标层的判断矩阵。

表1 bi对于A的判断矩阵（i=1 ,…,5）

表2 Cj对于bi的判断矩阵（j=1 ,…,5）

表6 Cj对于bi的判断矩阵（j=18,…,20）

第一层指标权重X=｛0.3333,0.0833,0.2667,0.0833,0.2333｝，其中X表示风能资源、发展水平、创新能力、市场表现、建设环境相对于目标层的权重。

表3 Cj对于bi的判断矩阵（j=6 ,…,10）

表4 Cj对于bi的判断矩阵（j=11,…,13）

2.3 数据来源

采用专家访谈法获得一手数据，访谈材料以上述评价指标体系为基础设计，同时，为使访谈结果具有高度可信性，访谈主要针对业内专家进行，共访谈40位专家，其中，20名为电力企业高管，20名为相关学科高校教师，最后，访谈对象应对各指标的得分进行主观赋值，赋值范围为1～7分，表7为赋值标准和等级意义。

表5 Cj对于bi的判断矩阵（j=14,…,17）

表7 评价指标重要性打分标准

3 甘肃省风电竞争力实证分析

以甘肃省风电竞争力为研究对象，首先将8省进行横向比较，验证评价指标体系的准确性与全面性，再将8省2015~2019年5年间风电产业竞争力进行纵向比较，分析甘肃省风电产业竞争力的变化，从而发挥甘肃省风电发展具备的优势，尽力规避发展过程中遇到的难题。

3.1 甘肃省风电竞争力横向实证研究

2019年，甘肃省风电综合得分3.9184，排名第4，位列内蒙古、新疆、黑龙江之后，与各省风电发展实际情况相符。从准则层指标来看，在风能资源上，甘肃省风电以3.8068分排名第5，位列内蒙古、黑龙江、新疆、山东之后，其中，甘肃省风电在年平均风速、平均风功率密度2个指标上表现虽好，但其技术可开发量和潜在技术可开发量略差，尤其是在海上风电崛起后，甘肃省风电在技术可开发量指标上远逊于山东省。在发展水平上，甘肃省风电以4.6004分排名第5，位列内蒙古、新疆、黑龙江、福建之后，甘肃省在风电装机比例和风力发电比例上表现较好，但其在风能实际利用小时和风力发电量指标上表现较差，甘肃省风能实际利用小时仅为1 787小时，而福建省则高达2 639小时；风力发电量为228亿千瓦时，而内蒙古则高达666亿千瓦时。在创新能力上，甘肃省以4.6000分排名第2，仅次于内蒙古之后，这主要是由于甘肃省在技术发展水平和技术研发投入上表现较好，但技术产业化度仍有进一步提升空间。在市场表现上，甘肃省以5.9000分排名第7，这主要是由于在市场占有率、市场成长能力、自身消纳能力和输送能力4个指标上表现均显乏力，尤其是在市场成长能力上，在其他省均表现出明显的上升趋势时，甘肃省由于弃风限电出现负增长；在自身消纳能力上，甘肃省可消纳1 288亿千瓦时电，而广东省、山东和江苏省的自我消纳能力为甘肃省的5倍；在对外输送能力上，甘肃省输电线路回路长度为68 877千米，仅占内蒙古、山东等省回路长度的六分之一。在建设环境上，甘肃省以5.5120分排名第7，这主要是由于在基础设施服务、政策支持力度和经济激励效应3个指标上均表现乏力，尤其是基础设施服务和经济激励效应，甘肃省在8省中表现最差，且与其他地区差距较大。风电竞争力评价结果如表8所示。

表8 2019年风电竞争力评价结果

3.2 风电竞争力纵向实证研究

2015、2016、2018、2019年，甘肃省分别以3.9184、4.1705、4.7348、5.0981分，排名第4，2017年则以4.2405分排名第5，这主要是因为甘肃省在创新能力准则上技术研发投入和技术发展水平指标上表现较差。同时可以看出，虽然甘肃省风电综合得分保持向上趋势，且总体排名未发生较大变化，但其增长率较小，且与其他省的差距逐渐拉大。具体来看，2015~2019年间，甘肃省从5.0981上升到3.9184，增长率达到23.14%，同期，黑龙江和山东的增长率分别达到33.24%和31.10%；甘肃省与内蒙古得分差距也从2015年的0.8041增加到2019年的1.8336。从准则层来看，在风能资源上，甘肃省得分从4.1274上升到3.8068，但其排名却从第4回落至第5，这主要是由于海上风电技术突破，山东省海上风电发展迅速导致风能资源迅猛发展。在发展水平上，甘肃省得分从5.3879上升到4.6004，但其排名从第3降至第5（新疆、黑龙江反超），这主要是由于新疆的风能实际利用小时从1 571小时增长到2 147小时，风力发电量从148亿千瓦时增长到413亿千瓦时，黑龙江的风能实际利用小时从1 520小时增长到2 323小时，风力发电比例从8.04%增长为12.87%。在创新能力上，甘肃省从4.4000上升至1.8000，排名第2，这主要是由于甘肃省在技术发展水平和技术研发投入上均位于行业上游，单位度电成本较低和研发力度较大。在产业发展能力上，甘肃省指标得分从5.6000下降到6.0000，排名从第6下降至第7，这主要是由于甘肃省在市场成长能力上急速下滑，随着红色预警和风能实际利用小时降低，甘肃省风电量急剧下滑。在建设环境上，甘肃省指标得分从7分上升到5.5120，排名从第8上升至第7，这主要得益于甘肃省风电发展政策和经济激励效应。具体数据如表9、表10所示。

表9 2015~2019年8省风电竞争力综合指数

表10 2015~2019年8省风电竞争力指标得分

4 研究结论与建议

风电度电成本快速下降，大型化趋势和需求提振将重塑风电产业格局，带来新发展机遇。甘肃省作为我国清洁能源开发利用和“西电东送”的重点区域，如何在新一轮的变革中，利用风电存量优势，突破现有困境，找到新绿色低碳高质量发展之路，成为当下急需解决的难题。本文以甘肃省风电产业为研究对象，运用模糊层次分析法，研究甘肃省风电产业竞争力，同时，选取新疆、黑龙江、江苏、广东、山东、福建7省作为对照，全面了解甘肃省风电产业在国内的相对竞争地位。研究发现：2019年，甘肃省风电产业排名第4，其中，在风能资源和创新能力上表现较好，在市场表现和建设环境上有待加强，但值得注意的是，在发展水平上下降速度较快。同时，2015~2019年间，随着海上风电发展和产业格局重塑，甘肃省风电产业综合得分虽然保持向上增长趋势，行业排名也未发生实质变化，但其增长率较小，与其他省的差距逐渐拉大。这主要是由于其风能资源、发展水平、市场表现和建设环境上均有不同幅度的下降。

根据上述结论，为提升甘肃省风电产业竞争力，培育新经济增长点，提出以下建议：

（1）做好风机改造工作，实现技术升级

甘肃省作为我国风能资源最为丰富的省份之一，风电建设较早。这些老旧风电由于设计缺陷、技术经验不足、配套产业链不成熟和运行年限久，造成发电能力一般，预警和故障监测点不足，从而导致运维成本较高，机组运行安全风险大。在我国风电产业飞速发展的情形下，甘肃省老旧风电机组的问题就显得尤为凸显。因此为发展风电，甘肃省要走两条路，一条是技术改进，另一条是机组置换。技术改造主要是指通过机组偏航制动器间隙调整改造、机组偏航刹车片开槽、机组液压系统改造、变桨系统过温改造技改、风机刹车系统加装温度监测装置技改、1.5MW风机变频器改造技改实现技术进步。同时，通过机组置换将1.5MW及以下老旧风机置换为4MW以上的大风机，提升容量，提高甘肃风能资源的利用率。通过技术改进和机组置换，会在成本降低的前提下提升发电量，同时，保障风电机组安全运行，降低风电运维成本。

（2）内调外送解决弃风问题，加大消纳能力

甘肃省由于自身经济欠发达，工业发展水平低，自我消化能力有限，2010~2020年，电网最大负荷仅从1 100万千瓦涨到1 731万千瓦，用电负荷的增长速度远低于风能装机容量的增长。同时，甘肃省作为电力输出型省份，外送通道较少，难以满足日益发展的风电增长。因此，为摆脱甘肃省风电发展困境，应从内外共同着手，解决甘肃省电力供需问题。首先，加快省内再电气化进程，再电气化作为甘肃省能源转型的根本途径，应从供给侧和用电侧改革两方面进行。供给侧方面，用风能逐步替代化石能源，构建清洁电力系统，提升风能就地消纳能力；用电侧方面，深入实施电能替代战略，在交通、工业、商业、农业和居民生活领域，从使用数量和质量方面入手，提高电能在终端能源消费中的比重。其次，搭建甘肃省与外省的电能输送通道，应充分贯彻国家发展理念，下活全国能源一盘棋，充分发挥甘肃省风能大省的优势，从弃风限电转变为能发优发，加快甘肃省与华中地区特高压外送通道建设，实现风电在湖南、湖北、江西等地的消纳。