国家风电发展规划及风电建设项目策划-朱瑞兆教授.ppt

国家风电发展规划及风电建设项目策划,朱瑞兆 中国气象科学研究院 2009.11.15,提纲,一 国家风电发展规划 国外风能资源利用现状及发展趋势 中国风电利用现状及发展趋势 中国风能发展规划 风电建设项目策划 项目立项（项目建议书） 风电场工程可行性研究报告 风电场设计 风电场的运行管理 三 风电发展中的几个问题 并网风电的电价 风电机组过热 电网,一 国家风电发展规划,一 国家风电发展规划,前言 传统的常规能源一直占据着统治地位，但资源是有限的，所以开发利用新能源和可再生能源是势在必行的。同时矿物质能源的利用对环境和生态产生一系列不利的影响。从长远来看，可再生能源利用还可逐步改善以煤为主的能源结构，促进矿物质能源更加合理有效的利用。缓解与能源相关的环境污染问题，使我国再生能源的利用与环境保护协调发展，实现可持续发展的目标。,一 国家风电发展规划,(一) 国外风能资源利用现状及发展趋势 1、世界风能利用规模水平 全球风电累计装机容量到2008年底已达到121188MW，已占全世界总装机容量的1.5%，风电发展前5位为美国、德国、西班牙、中国和印度。,2、世界风电继续高速发展 全世界风电发展从19982008年底增长了10倍，每年平均以30%的速度增长。下表是全世界风电发展从1998 2008年风电装机容量增长率,(一) 国外风能资源利用现状及发展趋势,19982008年全球新增风电装机容量,3、全球风电未来发展预测 世界风能协会预测到2020年风能将会为全球供应电力至少12%，这意味着在2020年全球装机容量至少达到1,500,000MW。据能源观测集团的一项研究报告披露，2025年全球装机容量有可能达到7,500,000MW。丹麦现今风电大约是丹麦电力总供给的20%，其预测到2025年,丹麦的电力供给有一半来自于风能。 4、海上风电场 截至2008年底已有1473MW的风电机组在海上风电场投入运行，其中99%在欧洲。,(一) 国外风能资源利用现状及发展趋势,（二）中国风电利用现状及发展趋势,1、风电高速发展 我国虽是世界上利用风力最早的国家之一，但科学研究进展较慢。1986年4月在山东荣城建立第一个风电场并网发电，使我国风电产业进入大力发展的先声。 我国从1989年陆续引进风电机组建设风电场，装机容量逐年增长 。,全国风电场装机容量（MW）,（二）中国风电利用现状及发展趋势,2、风电场遍布全国 我国到2008年底除台湾省外，共有239个风电场，累计安装风电机组11600多台，分布在24个省（市、自治区），但累计装机容量超过1000MW的只有4个省、自治区。内蒙古3735.4MW、辽宁1249.8MW、河北1110.7MW、吉林1069.4MW。最少为香港0.8MW，其次是湖南省为1.6MW。,（二）中国风电利用现状及发展趋势,（二）中国风电利用现状及发展趋势,3、中国风能资源分布特点 风能规划首先了解中国风能分布的特点，才能合理规划可开发量。 （1）中国风能资源的形成 风资源的形成决定了我们风资源的分布及开发潜力 中国大气环流是全球大气环流的一部分，它具有全球环流的共同规律，但由于我国大陆东临太平洋，西有世界最高的青藏高原，又有几条东西走向的高大山脉，如天山、祁连山、阴山、秦岭、南岭等，以致其海陆热力分布极不均匀，地形极为复杂，这就使中国环流还有自身区域性的特点。季风就是我国气候的一大特点。 季风是形成我国风能资源的主因。季风是一种气候现象。它是盛行风向或气压 系统有明显的季节变化，这种在一年内随着季节不同有规律转变风向的环流成为季风。,冬季风与风资源,一月海平面气压场,在蒙古人民共和国的西北部形成高压中心称为蒙古高压，它是控制我国冬季风能变化的主要因子。,3、中国风能资源分布特点,影响我国冷空气有5个源地，由这5个源地侵入我国的路线称为路径。第一条路径来自新地岛以东附近的北冰洋面，从NW方向进入蒙古国西部再东移南下影响我国称西北1路径，如图中NW1；第二条是源于新地岛以西北冰洋面，经俄罗斯、蒙古国进入我国称西北2路径，图NW2；（NW1、NW2占侵入我国冷空气总数的59%）第三条是源于地中海附近称西路径，东移到蒙古国西部再影响我国，图中W，占侵入我国冷空气总数的15%；第四条是源于太梅尔半岛附近洋面，向南移入蒙古国，然后再向东南影响我国称为北路径，如图中N，占侵入我国冷空气总数的19%；第五条源于贝加尔湖以东的东西伯利亚地区，进入我国东北及华北地区称为东北路径图中NE，占侵入我国冷空气总数的4%。,冷空气活动与山脉组合形成三北地区风能资源丰富区。每当冷空气南下，伴随着一次大风过程。三北地区首当其冲风速最大，愈向南寒冷的空气慢慢地变性，势力变弱，风速也越来越小。 冷空气一般到达南岭已是强弩之末，风速也很弱，只有势力强大的寒潮可以越过南岭直达南海，但这样强大的寒潮每年也只有几次。,W,NW1,NW2,N,NE,夏季风与风资源,夏季蒙古高压已北撤，而西南有一个热低压印度低压。这时西太平洋副热带高压向大陆西伸。中国夏季的风能资源变化基本上受这两个环流的强弱和相互作用所控制。由于热低压气压梯度稀疏风速较小，就形成了我国夏季风能资源较弱。,7月海平面气压场,夏季风受山脉影响，风能丰富区分布在狭长的沿海地带，夏季风在南东南沿海风向偏南，在我国东南沿海有几道平行海岸的山脉，也就是山脉走向是东北西南向，如靠近海边第一道为天台山、括沧山、洞宫山、戴云山；第二道山为会稽山、武夷山、九连山等，使从海上吹向大陆的风速受几道山脉屏障，形成大风仅在距离几十公里甚至更小的范围内，风能由丰富区锐减到贫乏区。,我国沿海还受热带气旋的影响，每年在我国有11个左右的台风，每次台风都有一次大风过程，只要台风不直接登陆，其风速是可以充分利用的，但台风也是登陆后受东南沿海几道山脉屏障，风速锐减更快，在离海岸几十公里风速减小60%以上。台风是影响是由南向北递减，故我国沿海风能资源也是南大北小。,（2）中国风能资源的分布特点 冬季风带来大风降温，夏季风带来小风降水，冬季风强于夏季风，所以我国风能资源基本决定于冬季风的强弱，形成风能资源分布大体上是由北向南递减的趋势。 三北风能资源丰富带，靠近三北风能资源丰富带的区域是较丰富带 由于海陆分布差异，形成沿海风能资源丰富带，海上风能资源由东向西、由南向北递减。在靠近沿海风能资源丰富带的区域又形成风能资源较丰富带 我国大型风电开发基本上在这两个带里，如三北形成6个千万kw基地，沿海形成1个千万kw基地 四川盆地、塔里木盆地、雅鲁藏布江河谷为中心的风能资源为贫乏区，但不排除个别地区的有较丰富的风资源。,。,3、中国风能资源分布特点,(3）风能资源总储量 风能资源总储量 其中，n风功率密度等级数； Si为年平均风功率密度分布图中各风功率密度等值线间面积； Pi为各风功率密度等值线间区域的风功率代表值。 10m高风能资源可开发量约2.53亿kW 50m高风能资源可开发量约5亿kW,是10m高的1.993倍; 70m风能资源可开发量高约5.8亿kW ,是10m高的2.3倍; 100m风能资源可开发量高约6.8亿kW ,是10m高的2.7倍。,3、中国风能资源分布特点,（4）海上风能资源 国家能源局2009年4月22日印发海上风电场工程规划工作大纲，申明 潮间带和潮下带滩涂风电场：旨在沿海多年平均大潮高潮线以下理论最低潮位以下5米水深内的海域。 近海风电场：在理论最低潮位以下550米水深的海域。 海底风电场：在大于理论最低潮位以下50米水深的海域。 在2020年以前开发潮间带和潮下带滩涂风电场，暂不考虑深海风电场。 我国海上风电场上海大桥100MW风电厂已吊装了3台3000kW的风电机组。 目前海上风资源观测已有多家公司已竖立100m铁塔开始测量。,3、中国风能资源分布特点,国家政策：坚持以资源定规划、以资源定项目的原则；坚持开发利用与经济、社会和环境相协调的原则；坚持规模化开发与产业发展互相促进的原则。 我国海上风能储量，原来估计为7.5亿kw。由于海上风能资源测站太少，其储量尚待进一步评估。根据模式计算，福建、浙江海上年风速约在7.5m/s8m/s。渤海、黄海海上约在7m/s7.5m/s。 海上风电场除了丰资源还有港口距离、波浪冲击、可操作性、海底湍流沙浪、潮汐流、台风风险、地震活动等因素的影响。,3、中国风能资源分布特点,中国近海有效风能密度 1930-1980年船舶测风资料,QuikSCAT 2000-2007年平均风能密度,（三）中国风能发展规划,中国风力发电发展规划风电装机容量到2015年为1500万kW，2020年为3000万kW。我国有望在今年超过2000万kW。 今年4月国家能源局制订了“新能源产业振兴发展规划”（初稿）指出：当前面对国际金融危机，世界主要国家纷纷调整能源战略，大力推动能源变革，将新能源产业作为拉动经济复苏，抢占未来发展制高点的驱动力。因此我国必须抓住机遇，顺应世界能源新技术革命和低碳经济潮流，坚持走新型工业道路，以能源科技创新和产业变革为契机，大力发展中国特色的新能源产业。 目标是2011年新能源在能源结构中的比重达到2%，新能源发电占电力总装机容量的比重达到5%。2020年新能源在能源结构中的比重达到9%，新能源发电占电力总装机容量的比重达到15%。 新能源包括核电、风电、太阳能、生物质能、煤层气利用量和煤石干石综合利用等。在这些能源中，风能技术最成熟、成本相对较低而最具有规模化开发条件和商业化、产业化发展前景的发电方式之一。,1、风能产业发展规划,（三）中国风能发展规划,建立陆上大型风电基地 在全国陆上两大风能丰富区内建设七个千万千瓦级风电基地，发挥能源优势，加快风电的大规模开发建设。,（三）中国风能发展规划,2、海上风电规划 我国海岸线长，海域辽阔，近海风能资源丰富，沿海地区经济较发达。电力需求量大，开发利用海上风能资源对于满足我国电力需求，改善能源结构，减少环境污染，应对气候变化，促进经济可持续健康发展具有重要作用。 我国在上海东海大桥海上风电场作为试点，2009年已安装3000kW风机3台，计划2011年完成，在试点的基础上再编制国家海上风电发展规划，为海上风电规模化发展奠定基础，根据沿海风能资源及分布情况有计划的开发。 海上风电场开发建设，要加快风电机技术进步，提高风电设备的制造能力，今年年底我国东海大桥风电场南侧安装3台5MW风机进行了测试，为大规模开发我国海上风电场风机作准备。,（三）中国风能发展规划,二 风电建设项目策划,二 风电建设项目策划,前言 一个风电场项目的投资和建设必须与项目所在地当地的风电规划和电力建设规划相一致。当有了建设风电场意向，首先建立测风塔，了解风资源丰富程度，风电场面积、地理环境、交通运输、安装运行，上网条件建成风电场投入生产，一般要经历项目立项、可行性研究，工程设计和运行管理几个阶段。,二 风电建设项目策划,（一）项目立项（项目建议书） 风电场项目立项是在风电场址选定，有了一定的测风数据并经过评估可以开发后，就可以组织进行风电场项目预可行性研究。在此基础上，由开发企业提出开发风电项目，而后由政府有关部门批准。项目才能列入长期计划和前期工作计划。而项目立项是属于定性性质。 1、立项内容 首先立项只是为了投资前对风电场项目的轮廓设想，主要从投资建设的必要性方面论述，同时初步分析投资的可行性。内容包括： 投资项目的必要性和依据 拟建规模和建设地点的初步设想 风资源情况，建设条件、协作关系的初步分析 环境影响评价及节能效益分析 投资估算和资金筹措设想 项目大体进度安排 经济效益和社会效益的初步评价 2、风电场立项的装机容量 我国规定5万kW以下的由省（市、自治区）发改委批准，5万kW以上的由国家发改委能源局批准。目前有的企业将几十万kW的风电场分为若干个5万kW进行建设，所以出现一、二、三期风电场。,二 风电建设项目策划,（二）风电场工程可行性研究报告 风电场项目经批准立项后，可以进行风电场工程的可行性研究。其有关内容、深度按国家颁发的电力行业标准风力发电场项目可行性研究报告编制规程评定。 1、风电场可行性研究报告作用 风电场可行性研究报告的内容是预可研的基础上进一步深化。风资源要求一整年的资料，经过与当地气象站同期风资料相关分析，因为风电场要运行20年，测风年可能是大风年或小风年，经过推算给出风电场代表年的风速，用此资料进行发电量的计算。由于预可研不做机位的优化、地质钻探、接入电力系统审查，且经济分析和财务评价也是粗略的等原因。因此，风电场项目可研报告的编制更加完善和严格，并进一步落实和论证风电场工程建设的必要性和可行性。测算并评价工程可能取得的经济效益，业主可能获得的回报率。,（二）风电场工程可行性研究报告,2、可研报告编写 可研报告由有资质的公司编写，其深度要达到工程项目初步设计的要求。当项目立项得到批准后，就可以成立风电场项目公司，进行项目的公司化运作。 可研报告的编写一般包括以下16项内容： 综合说明：概述风电场可研报告的各章结论 风能资源：从风电场测风塔推出代表年风速 工程地质：通过探查判别岩土体容许承载力等地质条件 项目任务和规模、项目总体规模、本期地理位置、装机容量等 风电机组选型、布置和风电场发电量的估计 电气：风电场接入电力系统及风电场主接线设计 工程消防设计：预防为主，防消结合，采用先进防火技术，做好安全保障 土建工程：风电机组的基础和箱式变电站基础，风电场中控室土建设计 施工组织设计、风电场对外交通运输、人员编制和主要管理设施 环境保护与水土保持：风电场建设过程中对环境不利影响、三废处理等 劳动安全与工业卫生实施安全检查以及实施施工作业标准化，健全管理制度 节能降耗，主要围绕系统工程采取措施 项目投资概算工程投资概算表，按照国家有关规定，定额费率标准计算 财务评价与社会效益分析，用现行动态价格和财务税务规定估算风力发电项目需要投入的资金、年运行费及建成后可获得的财务收益。,（二）风电场工程可行性研究报告,3、可行性研究报告的报批 设计单位将风电场可研报告提交业主单位，申请当地主管部门组织评审，评审中提出的问题，经修改后上报有关政府部门批复。 随着可行性报告上报的同时，还需要向审批部门提供如下资料： 项目建议书的审批文件 可行性研究报告的审查意见 出资人出资协议书 土地征用意向书 环保部门审批同意建设的报告表 当地电网管理部门同意收购上网电量的承诺函 银行贷款项目出具同意贷款的承诺函,二 风电建设项目策划,（三）风电场设计 可采用招标或协议标选择设计单位，也可采取直接选择的方法。选择设计单位是以设计质量为主要目标，为业主选择最合理道路运输、最科学的机位、最经济适合本风电场的风机机型，而且发电量也较优，最后选择最佳的施工方案。总之使所设计的方案单位度电成本最优的方案，取得最大经济效益。 1、总体设计 对风电场1：1000地形图的绘制 微观选址 风电场变电站的位置 地质钻探 2、基础设计 风力发电机组基础 箱式变电站基础 3、变压器选择 4、变电站设计 根据风电场装机容量确定风电场变电站的电压等级 5、线路设计 线路设计是地埋还是架空，并提出风电场接入系统方案审批意见，需要建设风电场变电站的电压等级和架设线路的电压等级、回路数和长度。 6、中央控制室及其他建筑物设计 7、道路规划和绿化设计,二 风电建设项目策划,（四）风电场的运行管理 一个风电场工程完成后，经过试运行和工程验收交付使用，就投入生产发电阶段。 1、风电场的运行与维修 按风电场运行规程参照执行 进行定期检修 检修安排在小风或无风期进行 2、项目公司的经营管理 上网电价的落实 电费兑现 争取优惠政策 加强内部管理,三 风电发展中的几个问题,三 风电发展中的几个问题,（一）并网风电的电价 为规范风电价格管理，促进风力发电产业健康持续发展，发改委印发了可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法，分资源区制定陆上风电标杆上网电价。按风能资源状况和工程建设条件，决定将全国分为四类风能资源区，相应制定风电标杆上网电价。海上风电项目上网电价，今后将根据建设进程，由国务院价格主管部门另行制定。省级投资及能源主管部门核准的风电项目，要向国家发展改革委、国家能源局备案。,（一）并网风电的电价,全国风力发电标杆上网电价表,特许权招标项目中标电价,(二)风电机组过热 我国风电整机设备制造厂家近几年成倍增加。从2004年并网型风电设备整机制造商只有7家经过几年爆发式的高速发展到目前70多家，其中产品已经安装到风电场的约30家。虽有70多家实现兆瓦级机组大批量生产，2008年华锐、金风、东汽三家合计市场份额为57%，占据了国内风电市场的一半以上，市场集中度仍有继续上升的趋势。另外以浙江运达、上海电气、湘电、江苏新誉、广东明阳、国电联合动力、南车、重庆海装等在国内风电界形成相互纷争、拉锯态势，这些企业累计装机都在几十万千瓦，已经形成主打风机产品，兆瓦机组形成小批量生产。这些企业凭借良好的机制，正在快速发展壮大，改变目前的市场版图。但这些企业短时间内还难以超过三家的市场地位。此外还有很多家也已进入小批量生产阶段，目前缺少的是业绩和经验，需要一定时间的市场证明。以国际著名风电机组制造公司如Vestas、GE wind 、Gamesa等为主的国际风电巨头有巨大的中国风电市场，他们拥有长期风电机组开发经验和成熟机型，技术处于国际领先地位。但外资设备由于价格偏高和国内风电制造企业的崛起等因素，近年来在国内市场份额有逐年下降的趋势。国内风电市场内资企业装机容量自2007年第一次超过外资企业后，2008年又一次远远超过外资企业，达到75.57%的市场份额，连续两年的超越彻底改变了国内风电市场的竞争格局，再一次证明了国内风电制造企业的勃勃雄心。,三 风电发展中的几个问题,不仅如此，这些国内风电制造又都在为下一步产能的扩大和市场的拓展进行研究,在已建成的风电基地的基础上，已经扩建风电基地，如华锐将形成四大生产基地的布局;金风科技生产基地将增至7个，届时仅兆瓦机产能将达到2000台，产量达到300万千瓦以上。东汽已经完成国内三大风电设备基地的布局。广东明阳在2008年先后与呼和浩特、吉林、天津、中山才、西安和辽宁六地开发区签署了在