美国的风力发电发展概况.docx

美国的风力发电发展概况美国爱荷华州立大学、广西壮族自治区水利水电发展局涂强2009年4月22日是世界地球日，美国总统奥巴马 在这一天倡导新能源利用，并前往爱荷华州宣传其 能源计划，奥巴马敦促美国在发展可再生能源方面 起领先作用。今后三年美国风能和太阳能等替代能 源的发展规模要增长一倍，美国政府正在推行授权 在美国近海发展风力发电和潮汐发电计划，力争到 2030年风力发电满足美国电力需求的20%。据此，美 国的风力发电建设将会进一步加速。图1 美国主要风电项目分布图根据世界风力能源协会的研究报告，20 08年 全世界新增风力发电规模约2700万kw，其中美国 占31%，居首位，中国占23%，居第二位，中美两国 新增风力发电规模占到全球一半以上。目前，在全 球已有的1.21亿kw风力发电装机容量中，美国占 25300mw，名列第一，德国占24000mw，位居第 二。美国2008年底的风力发电规模达到25300mw，预计2009年风力发电将产生电量730亿kwh，足够 为大约700万户美国家庭供电。一、美国的风力发电概况根据美国爱荷华州立大学第一届风能研讨会提 供的材料，目前美国是世界上风力机安装容量最大 的国家，美国风力机主要安装在加利福尼亚州、爱 荷华州和德克萨斯州等，美国各州主要风能项目分 布及装机容量见图1及表1。目前开发安装的风力机有两类：一类是联网用（电厂）风力机，单机容量在500kw以上，这类风力 机除用于美国之外，同时出口至荷兰、加拿大、西班 牙、中国、智利、纽西兰等国家；另一类是小型风力 机，功率为540kw，这类风力机多为独立运行，在表1 美国风电年可发电量排名表2 美国主要州风力发电的装机及排名表3 美国风电的费用及效益美国主要用于国防上，计划取代数以千计的柴油发电机。对这类风力机要求可靠性高，现场维护方便， 具有较好的防盐雾能力。这类风力机除军用外，还 可用于民用。美国的风能发电发展迅速，产生了客观的经济 效益和社会、环境效益，见表2、表3。由于开发和利用风能具有重要的战略意义，在 美国能源部的协调下，美国于1994年4月成立了由工业、电力、环保、州政府、美国风能协会和电力研究所组成的国家风能协调委员会及美国风能技术中 心，帮助解决风能开发利用过程中遇到的难题，同 时为电力部门提供风力资源评估技术。1.小型风力机开发计划：目标是开发在国内 外风能市场上经济有效的机型，其 功率范围为 54 0kw，在风速为5.4m/s的风场上，其电价为0.60美元/kwh或者更低。2.风力机加工计划:旨在改进加工方法，降低成 本，提高质量，增加可靠性。投资为200万美元，分两 个阶段进行，第一阶段，采用新的加工方法，降低叶 片加工成本25%以上；第二阶段，对其他部件采用新 的加工方法。3.近期风力机改进计划：美国现有5种风力机 进入市场，其中中国大陆已引进两种，即zond能源 系统公司z-40型550kw风力机和先进风能公司的 awt-27型275kw风力机。美国对现有风力机的经 济性、可靠性和维护特性进行改进，在样品机进行 全面试验和考核的基础上，使其在5.8m/s风速的风 场上，电价低于5美元/kwh。4.新一代风力机开发的目的在于刺激美国工业 开拓新的概念，利用新技术开发新机型。该计划投 资约5140万美元，其中630万美元用于创新周边系 统的开发，包括变速设计和控制、重量轻的柔性叶 片低速直接驱动的电机、旋涡发生器、以及先进的 分布式监控系统；剩下的4510万美元用于风力机的 开发。开发成功后，该风力机将具有柔性塔、专用翼 型、自转叶片结构、自转控制技术等优势。这种新一代风力机，在5.8m/s风速的风场上， 电价成本约0.04美元/kwh，在6.7m/s风速的风 场上，电价成本约0.025美元/kwh。二、美国风力发电法规和政策1.电力收购法规保障。美国是现代联网型风电 的起源地，同时也是最早制定鼓励发展风电（包括 其他可再生能源发电）法规的国家。1978年通过的公共电力管制政策法，为风电的市场需求提供 了法律保障。该法鼓励独立、小型发电公司建设和 经营热电厂、可再生能源发电厂，公用电力公司必须 按“可避免成本”购买合格发电设施所发电力。美 国联邦政府把确定“可避免成本”的权利委托给各 州政府。包括加州在内的几个州都制定了“可避免 成本”为基础的购电合同。如在1982-1988年之间， 加州的公用电力公司按照标准合同4收购合格发电 设施的电力。合同期限可以至少20年，前10年按照 固定价格收购，10年后购电价格转为电力公司的短期可避免成本。2.强制市场准入机制。美国一些州实行可再 生能源发电强制市场政策 可再生能源配额 制，由电力供应公司承担这个义务。没有完成义务 的公司可以向超额完成义务的公司购买配额，通 过转让的方式来完成义务，称之为义务交易。绿色 证书就是为了便于义务交易而设立的一种有价票 证，规定一个证书代表一定量的可再生能源电量， 通过绿色证书交易市场形成绿色证书的价格。可 再生能源发电公司的收入除了销售物理意义上的 电力所得，通过在绿色证书市场上出售证书还可以 获得另一部分收入。3.经济鼓励激励政策。一是投资补贴政策，美 国对风电项目实行投资补贴政策，联邦与州政府的 投资补贴加起来大约可以达到总投资的50%55%。 在公共电力管制政策法规定的“可避免成本”购电 合同联合作用下，启动了一批风电项目。从1992年， 美国能源政策法实行按发电量进行补贴，以鼓励投 资者提高项目的性能。二是价格补贴政策，美国通 过能源政策法规定对风电等可再生能源发电给予 1.5美分/kwh的价格补贴。从项目投产起补贴10 年，并随通货膨胀率调整补贴价格。从风电项目的全 经营期核算，相当于降低了25%的风电成本。三是税 收优惠政策，税收优惠是一个重要的鼓励发展可再 生能源的手段，美国实行的可再生能源（包括风电） 生产税收优惠表现为价格补贴的形式，其本意是对 可再生能源税收的返还。三、分析美国爱荷华州的风力发电爱荷华州的风力发电资源及技术在全美国名 列前茅，全州有47个风电场，超过1100台机组运行。 爱荷华州在风力发电的装机功率容量2790mw，排 名仅次于德克萨斯州（7116mw），风力发电装机占 美国各州的第二位，风力发电占爱荷华州混合发电 的7.48%，该比例列全国第一位。目前爱荷华州风电 建成项目69个，在建项目20个，在建风电装机容量 20mw。爱荷华州应用风力发电的历史概述：1990年开始引进65kw风力发电机；1999年安装风力发电机总 装机容量235mw；2004年爱荷华州经济发展部推出 风电发展刺激计划；目前该州共有运行及在建风力 发电装机容量超过1000mw。爱荷华州的风力发电项目为该州的发展做出了 巨大的贡献：发电量占全国发电量的0.5%，为该州 的能源安全和能源独立奠定基础；创造了超过5亿美 元的地税和1亿美元的国税；直接或间接为22000人 提供了就业机会；减少了大量的二氧化碳排放，为节 能减排做出贡献。爱荷华州正在制定风力发电的政策，鼓励发 电商和电力公司发展风电，并制定产税额减免和 消费税、财产及销售免税的政策。金融 刺激计划 包括可再生能源生产税额减免，风能项目可申请 每千瓦时1.01.5美分的生产税额减免、申请每千 瓦时0.06美分的消费税免税、风能财产免除国家 财产税等。（上接第51页）的容量适当增大。由原1dk、2dk双 回路电源和1d、2d的独立负载，改为图3中的1dk单 回路电源。1d、2d并联接线同步工作，控制接线如 图4，拆除图2中的1cj2、2cj2的并联接触器。四、美国目前风力发电中存在的一些问题虽然美国的风电开发取得了较大的成功，但也 存在一些问题，如：1.联邦政府风力发电的补贴是临时性的，需要 美国国会不断地修改一些税收的优惠法案。2.美国全国没有统一的风电发展实施计划，仍 由各州和本地的政府自己来控制，没有统一的标准， 如噪音、外观等。风电的电价没有进行调整。3.风电场占用的土地较多，一些地区，风电场占 地严重影响了当地的环境。4.风电受自然环境的影响较大，优势风电发电 量不能满足居民负荷要求，此外风力发电机的装机 容量偏小，也制约了风电的