我国风电装机量和市场分析

我国风电装机量和市场分析

风吹是一种清洁的新能源。与传统的煤炭和石油相比，它没有二氧化碳和其他气体排放。而与核电、水电相比,风电的安全性和环境影响效益更好一些。1中国风力行业发展近年来,我国风电行业实现了快速发展,行业配套体系逐步完善,已成长起一批世界领先型企业。1.1风电机组能力发展现状2012年,我国风电新增装机有所放缓,根据中国可再生能源学会风能专业委员会的统计,2012年我国新安装的风电机组7872台,装机容量为12.96GW,比上年下降26.5%;累计安装风电机组53764台,装机容量达到75.3GW,占全球总量的26.7%,位居世界第一。2006年至2012年,我国风电累计装机容量增长了近30倍,年均增长75.6%。同期,全球风电累计装机容量仅增长了3倍,年均增长19.6%。从增长率指标来看,我国风电累计装机容量的增长速度是全球平均水平的近4倍。2012年,全国风电并网装机容量62.7GW,比上年增长31%;风电发电量达1004亿kWh,比上年增长41%,约占全国发电量的2.0%。风电已超过核电,成为煤电、水电之后我国第三大电力能源形式。1.2风电行业是先进机组主导力量的支撑近年来,随着我国对风电机组制造业的需求快速增大,国内机组制造企业的规模和创新能力逐步增强。华锐风电、金风科技、国电联合动力、明阳风电先后进入全球风电机组制造企业销量排名前10强,其他一批国内企业也实现了快速发展。目前,从科技部和国家能源局布局的风电行业研发中心分布情况(详见表1)可以看出,风电行业企业已经成为国家级研发机构的主要依托单位。另据中国科学技术发展战略研究院调查,风电行业企业已成为先进风电机组的研发主体和行业技术创新的主要来源,以企业为主体的风电行业创新体系已初步建立。截至2012年9月30日,国家知识产权局公布的专利数据中涉及风电相关(F03D)的专利为12317件,其中涉及水平轴风电机组技术(F03D1)的专利有6609件,约为全部相关专利的53.7%,涉及风电机组控制技术(F03D7)的专利有3039件,约为全部相关专利的24.7%。在机组大型化方面,近年来,国内企业先后掌握了1.5MW系列风电机组,自主研发了国际领先的3MW、5MW、6MW陆地、海上和潮间带风电机组,很多系列产品已通过GL认证和鉴衡认证。目前,在量产的主流机组技术实力方面已基本与世界顶尖企业同步,但在机组大型化的前沿探索方面仍落后于世界先进水平。2012年,我国新增机组的平均功率达到1646.3kW,比2006年提高了近70%,2MW及以上风电机组占新安装总量比例达到32.7%。同时,多数行业龙头企业已开展了控制系统、轴承等关键部件的研发、制造积累。单位千瓦装机扫描面积提高到4.5m2(增长了近一倍),风能转换效率增长到0.5,风电机组的环境适应能力和电网适应性明显提高。1.3国内风电机组相关检测能力我国风电行业已经初步建立了涵盖风电机组整机、零部件、材料、设计、测试等多个方面的风电标准体系。2011年,国家能源局发布了风电标准体系框架,涉及246项标准,其中国际标准1项、国家标准51项、行业标准(电力行业DL/T、机械行业JB/T、能源行业NB/T)194项。目前,多数标准已进入发布程序。在检测和认证方面,国内已具备风电机组设计、型式、风电场项目和风电机组部件的认证能力。从事风电机组检测的第三方检测机构主要有中国电力科学研究院风电并网研究和评价中心、中科鉴衡风能检测研究中心和东北电力科学研究院风电机组电气特性实验室等。这些机构已具备风电机组功率特性、电能质量、噪声和载荷的测试能力。此外,我国还建设了国家能源大型风电并网系统研究(实验)中心张北风电实验基地、国家能源风能太阳能仿真与检测认证技术重点实验室保定风电叶片与轴承检测中心两个公共试验平台。2技术创新进入良性轨道随着风电行业装机容量快速增长,风电机组制造业的产业体系逐步成熟,技术创新已进入良性轨道。当前,风电行业发展的主要问题来自于消费或市场开发层面,即如何将风电机组产能、装机容量转化为可供千家万户使用的风电资源。2.1“三北”地区弃风限电问题的表现及成因分析2012年,我国风电并网装机容量仅为累计装机容量的82.9%,有近13GW的装机容量未并网发电,这个数量已超过2012年新增装机容量。此外,国家能源局数据显示,2012年全国风电平均年利用小时数为1890h,比2011年下降了30h,个别省(区)仅为1400h左右,“三北”地区弃风限电严重。2012年全国弃风约200亿kWh,占当年风力发电量的1/5。究其原因是多方面的,既有电网建设滞后和调峰能力限制的问题,又有年内几次重大事故的影响。首先,由于风力发电存在不稳定性和间歇性,风电装机一般需要配备一定比例的火电装机进行调峰,风电在电网体系中的占比被硬性规定了5%的上限,而国外有些地区已占到20%以上。其次,个别地区为追求电网的稳定,限制参与调峰的火电机组数量,使调峰负担不公平,制约电网提高消纳新能源电力的能力。第三,年内的4次重大事故带来了一些负面影响。据调查,2012年,我国风电一共发生4次大面积脱网事故,其中3次来自风电机组的高、低电压穿越问题,1次来自电网原因。目前,国家电网已要求各风电场强化无功补偿,强制检测风电机组的低电压穿越能力。2.2行业企业缺乏规模和规模近年来,国内风电机组制造业产业链呈现出上、下游一体化发展趋势,即风电机组制造企业转而参与开发风电场并自己配套生产零部件(主要是发电机、叶片、变流器、控制系统、齿轮箱等)。产业链的这种发展趋势并未改变国内风电机组制造企业数量多、同质化、行业利润低等问题。目前,我国登记注册的风电整机制造企业有70余家,较为活跃的有20余家。2012年,我国风电行业新增装机容量排名前4位的企业占53.2%,前10位的企业占81.2%,前20位的企业占97.9%(详见表2)。这些行业企业都具备制造主流1.5MW风电机组的能力,彼此间产品差异不大,同质化趋势明显,导致行业竞争趋于价格化,利润水平较低。究其原因,主要是:一、近几年国家对风电行业的高度重视激发了来自各领域整机投资企业的热情,行业呈现投资过热现象;二、前几年,风电行业的进入门槛较低,很多技术可以通过技术引进获得,造成部分企业整机产品的同质化问题;三、风电整机组装业属于轻资产行业,即与传统制造业相比,建立风电整机厂需要的前期投资较少,无需太多的大型设备等,使行业规划产能数量居高不下;四、可再生能源补贴资金缺口严重,使风电行业全产业链资金趋紧,部分企业为尽快回笼资金,不惜进行价格战。这些原因与近两年我国政府加强制造业转型升级的诸多举措叠加,共同加剧了风电行业全产业链的竞争态势。3风电行业展望风电是一种用于消费(使用)的清洁新能源。由于具有较强市场应用性,支持风电行业发展应以提高风电并网发电量为前提,系统谋划涉及风能资源评估、风电机组制造、电站建设和安全输配消费等于一体的“大风电”产业发展。3.1运维成本mw目前,制约我国风电发展的主要因素已从过去的设备制造能力转变为市场消纳能力。但对于全球风电产业发展而言,技术创新仍是降低成本、提高风能资源利用效率的重要途径。据国际能源署(IEA)2009年发布的风能技术路线图预测,陆上风能投资成本将从2010年的170万美元/MW,降至2030年的140万美元/MW和2050年的130万美元/MW,总降幅23%,同期运维成本降幅大体相同;海上风能投资和运维成本将下降更快,分别降低38%和35%。另据欧洲能源技术战略规划中的风能技术路线图预测,2020年风力发电在欧盟终端电力消费中所占比例将提升到20%,风电机组制造、运输、安装和维护等各项成本有望降低20%。这些预测均是基于一系列技术创新、基础设施建设投资和政策扶持的结果。综合国际、国内发展态势,我国的风电行业应以提高风力发电在终端电力消费中所占比例为前提,布局发展“大风电”产业链(详见图1),统筹考虑风电机组制造业(图1左上部分)、风能资源评价等风电服务业(图1右侧部分)、风电场开发与电站建设行业(图1中部)以及与之配套的电网等输配电行业(图1左下部分)的协同发展,探索风电调峰的新途径,促进风电与电网协调运行,逐步走向产业链的高端环节。3.2支持大型机组研制,提高制造企业竞争力近些年,我国风电行业创新能力虽有长足进步,已掌握了6MW以内的系列风电机组成套技术,但仍未摆脱跟踪发展的局面,多兆瓦级风电机组的开发仍落后于欧美国家,控制系统等很多关键核心部件仍依赖进口。为此,在强化风电机组并网、提高风电机组利用率的同时,应借产业转型升级的契机,通过提高风电机组市场准入门槛,推动产业技术进步。其中,重点要加强几个方面:首先,加强对关键瓶颈技术的创新支持。利用国家科技计划等渠道,重点开发基于我国风能资源等环境条件的风电机组设计工具软件系统,增强新型风电机组自主设计、制造能力。支持齿轮箱等关键部件研发,提高齿轮箱、发电机的可靠性,尽快实现多兆瓦级轴承、变流器、叶片、控制系统的自主设计。其次,持之以恒地支持机组大型化。对于究竟多大容量机组适合量产一直存在争议,但伴随着争议声,新增装机的单机容量已从上世纪80年的200kW,逐步历经300kW、600kW等,发展到现在的1.5MW及以上的多兆瓦机组。技术的发展是永无止境的,单机容量持续增大是必然发展方向。因此,要持续支持大型机组研制工作,系统加强与之配套的控制系统、轴承及相关材料、制造领域的科研攻关。第三,逐步提高行业准入门槛,鼓励行业适度集中。2012年的几次风电脱网事故暴露出我国风电机组及风电场的管理等方面还存在一些问题。解决这些问题的关键是加快风电产业技术升级,通过提高检测和认证门槛,强制提高风电机组产品的技术性能和质量。这个过程中,应该加强科技示范引领,尤其是在海上风电方面,引导扶持新增装机容量向技术先进的产品倾斜。此外,借鉴国际能源署和欧洲风能技术路线图对关键技术选择的经验,应建立风能资源评价和风电功率预测预报的长期机制,完善特定区域风电运行的共享数据库建设,前瞻性地研究风电比例较大时电网等系统可靠运行的相关技术等。3.3风电开发的多元