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新時代風電發展方向的六大預測

  發表時間:2019年09月11日  點擊數:524 次

  隨著全球能源互聯網戰略的快速高效實施,我國風電等可再生能源發電規模和消納能力不斷增加。國家發改委在2016年印發的《可再生能源發展“十三五”規劃》(簡稱《規劃》)中指出了到2020年非化石能源在一次能源消費總量中占15%的總體目標要求,其中風電裝機達到2.1億千瓦以上,風電開發重點體現優化布局和消納的原則,風電項目進一步向具備消納條件的地區轉移,同時針對部分地區出現的棄風限電比較嚴重的情況,提出了解決風電消納問題的明確要求。

  從2016的《規劃》到2018年《關于實施可再生能源電力配額制的通知》(征求意見稿)這三年期間,國家部委以及地方政府陸續發布不少風電相關政策。從這些政策分析,風力發電在電力市場交易、生態環境保護、風電開發布局、風電先進技術、智能化發展以及海上風電等方面將會出現“革命”式的發展。

  市場交易 大勢所趨

  開啟競價上網機制,促進實現平價上網

  2018年5月國家能源局發布《關于2018年度風電建設管理有關要求的通知》,要求從5月18日起,對集中式陸上風電項目和海上風電項目通過競爭配置方式組織建設。同時主管部門放開了對風電項目的“照顧”,推向競爭性市場。這標志著延續數年的風電標桿電價政策在這一年畫上句號,中國風電迎來產業發展史上最大變革——競價。

  2019年伊始,國家發改委、國家能源局發布《關于積極推進風電、光伏發電無補貼平價上網有關工作的通知》(簡稱《通知》)指出,隨著風電、光伏發電規;图夹g快速進步,在資源優良、建設成本低、投資和市場條件好的地區,已基本具備與燃煤標桿上網電價平價(不需要國家補貼)的條件。同時,從規模管理、電價補貼、電量交易等多個方面,明確了對光伏、風電平價上網的支持。

  作為2019年出臺的第一個關于支持風電、光伏發展的政策,《通知》為新能源帶來了增量市場,加快推進平價上網項目成為風電、光伏建設新增量,加速新能源成本下降,提升無補貼項目投資收益,逐步擴大平價上網區域范圍,加快全面平價上網進程,極大提振了行業的信心。未來,風電、光伏有望告別政策補貼依賴,“跑步”進入平價上網時代。

  風電降電價是大勢所趨。早在2015年底,國家發改委發布《關于完善陸上風電、光伏發電上網標桿電價政策》,確定“十三五”期間新能源發電補貼實施“退坡”機制。根據相關規劃,到2020年,風電與煤電上網電價相當,即所謂的“風火同價”,平價上網。2018年風電招標單價有的低至0.2~0.3元/千瓦時,較之多年前0.8元/千瓦時的水平降了一半還多。

  但是推動平價(低價)上網項目并非立即對全部風電、光伏發電新建項目取消補貼,現階段的無補貼平價(低價)上網項目主要在資源條件優越、消納市場有保障的地區開展。目前,在資源條件優良、建設成本低、投資和市場條件好的地區,風電、光伏發電成本已達到燃煤標桿上網電價水平,具備了不需要國家補貼平價上網的條件。

  開啟競標機制,引入市場競爭,好比打開了潘多拉魔盒。面對多變的市場環境,將不得不冷靜思考,今后在新的政策環境下,風電“競價”上網將有效減少非技術成本和棄風率,提高項目收益率,降低財政補貼壓力,加速平價上網步伐。平價上網后,風電行業將作為能源結構中的重要組成部分,進入全新的高速發展階段。

  可再生能源配額制落地實行,促進綠色電力證書交易

  我國已向世界承諾,2020年和2030年,我國非化石能源占一次能源消費比重分別達到15%和20%,2030年碳排放達到峰值。建立可再生能源配額制(簡稱“配額制”)和綠色電力證書(簡稱“綠證”)交易制度,正是我國促進可再生能源發展、推動能源體制變革、實現非化石能源消費目標的重要途徑。

  據中國綠色電力證書認購交易平臺網站統計顯示,截至2018年6月,我國核發風電和光伏綠證累計超過2180萬張,27185張的實際成交量僅占核發量的約0.12%。作為“完善可再生能源支持政策和創新發展機制的重大舉措”,由國家發改委、財政部和國家能源局聯合推出的綠證交易制度被定義為“有利于促進清潔能源高效利用和降低國家財政資金的直接補貼強度,對凝聚社會共識、推動能源轉型具有積極意義”的綠證,卻陷入了一種“無人問津”的境地。

  2019年5月15日,經歷三輪公開意見征求,國家發改委、國家能源局聯合印發《關于建立健全可再生能源電力消納保障機制的通知》,至此,可再生能源電力配額制塵埃落定。

  這個既有中國特色又有國際元素的消納保障機制,一方面對各電力市場消費主體的市場行為予以約束,另一方面通過超額消納量交易、綠證自愿認購等市場化方式,給予市場主體適度激勵,平衡全國范圍內可再生能源消納差異,實現配額義務的有效履約,這將有望讓目前嚴峻的可再生能源消納形勢出現大改觀。

  落實政府計劃的配額制與可再生能源證書市場交易制度相結合,可有機地統籌政府規劃與市場效率,是促進可再生能源發展的變革性機制,有利于促進可再生能源發電成本的降低,加快可再生能源補貼退坡速度。以配額制的手段盤活綠證交易市場,以綠證的方式保障可再生能源的消納,兩者相輔相成,共同促進新能源行業的可持續發展,為平價上網時代的能源和電力市場贏得了新的發展空間。

  環境友好 深入推進

  習近平總書記曾多次強調“生態文明建設是關系中華民族永續發展的根本大計”。在我國環境容量有限、生態系統脆弱,污染重、損失大、風險高的生態環境狀況還沒有根本扭轉的現實下,任何一個產業的發展稍不注意就會對環境產生嚴重的破壞。

  風電屬于清潔的可再生能源,充分利用可減少對常規石化能源的消耗,符合國家生態文明建設、能源發展戰略和世界能源發展方向,是安全、可再生、可循環使用、具備規;l展的高性價比能源。風電場向大氣排放的污染物為零,實現固體、氣體零排放,對保護大氣環境有積極作用,尤其對改善目前的霧霾天氣有積極的作用。

  但是隨著風電的大力發展,風電對生態及環境的負面影響也逐漸凸顯出來:風電項目施工過程中的環境保護、水土保持、生態恢復等問題;風電場運行中光污染、聲污染、電磁污染、視覺(景觀)污染、化學污染、海洋污染等,都會使包括居民、鳥類、森林植被和氣候在內的群體受到不同程度的影響。

  2018年3月國家林業局發布的《在國家級自然保護區修筑設施審批管理暫行辦法》指出,禁止在國家級自然保護區修筑光伏發電、風力發電、火力發電等項目設施。9月國家林業局和草原局起草的《關于規范風電場項目建設使用林地的通知(征求意見稿)》,重點指出風電場建設中土地林地等使用要求和注意事項等。

  針對風電與環保的沖突問題,也相繼有大省試行生態環境損害賠償制度,河南省成為“領頭羊”,第一個發文2018年正式全面試行該制度,接著是福建省,最近江蘇這一沿海大省也發布了《江蘇省生態環境損害賠償制度改革實施方案》。事后彌補不如事中控制,事中控制不如事前預防。進入2018年來,國家部門(國家林業和草原局)、福建、山東、山西等紛紛出臺相關政策明令禁止,將環境治理及水土保護作為質量紅線嚴格要求。

  隨著國家及地方政府不斷出臺環境保護政策,綠色生態發展理念已經深入風電建設的各個環節。在風電場建設中,堅持“節約優先、保護優先、自然恢復為主”的方針,結合近自然設計和近自然施工技術、在項目全生命周期內實現項目開發與當地生態和人文環境的融合;推進基于智能集控系統的無人/少人值守風電場建設,減少由于人的活動對于風電場生態環境的破壞,縮短項目生態恢復期;在無人值守的前提下,實行區域化運維,并在運維、檢修過程中加入生態監測和生態補償的環節,幫助加速風電場周邊區域內的生態恢復以及保持生態平衡;推進基于硬件的快速無功及電壓控制技術,提高機組自身的高電壓穿越能力,提升并網適應水平,建設環境友好、電網友好型風電場。

  “綠水青山就是金山銀山”,風電的發展需要兼顧環境,我國風電產業發展正逐步走向成熟,隨著技術經驗進一步提高,制度、標準和規則更加明確,相信未來風電建設過程實現效益和生態并重毋庸置疑。

  因地制宜 普遍共識

  中電聯發布《2018年前三季度全國電力供需形勢分析預測報告》中提到:通過因地制宜發展分布式光伏、分散式風電,以開發項目為依托,既助力清潔能源發展,又可切實促進地方經濟社會發展、基礎設施建設、百姓就業,大力提升能源惠民利民力度。

  《國務院關于印發打贏藍天保衛戰三年行動計劃的通知》提出,有序發展水電,安全高效發展核電,優化風能、太陽能開發布局,因地制宜發展生物質能、地熱能等。在具備資源條件的地方,鼓勵發展縣域生物質熱電聯產、生物質成型燃料鍋爐及生物天然氣;內蒙古因地制宜使用供暖熱源;寧夏自治區科學規劃風電場布局和規模,鼓勵企業引進推廣微風發電技術,建設滿足區域供電需求的小型風電項目,形成集中開發與分散開發相結合的風電發展格局,引導企業在項目開發地就近發展風機、葉片等裝備制造及新能源檢修基地;甘肅省組織全省風能資源詳查,優化風電開發布局,堅持集中式與分散式并舉,因地制宜發展生物質能、地熱能等;山東省按照“統籌規劃、陸海并舉”的原則,圍繞山東半島東部、北部沿海、海上風電帶以及魯中、魯西南內陸山區風電帶,科學有序推進風電規;l展,并以青島、煙臺、東營、濰坊、威海、日照、濱州等市為重點建設高端海上風電裝備制造基地等,從這些國家及地方政策可以看到,因地制宜發展風電建設已經成為各級政府及風電企業的普遍共識。

  未來的風電發展將會根據風資源分布、地形地貌、配套政策等方面的區域性差異進行因地制宜的個性化開發。在區域發展的宏觀層面上,根據不同地區的資源條件、政策導向可定制集中與分散并舉的個性化風電開發模式。

  因地制宜發展風電建設不僅可以確保長遠能源平衡,保持能源發展的可持續性,還可以充分發揮各地區的能源優勢,緩解不同種類發電方式之間的矛盾。還將大大減少對周圍環境的污染,起到利用清潔可再生資源、節約不可再生的化石能源、減少污染及保護生態環境的作用,具有明顯的社會效益和環境效益。

  技術引領 日益凸顯

  近年來,風機制造在大容量、長葉片、高塔筒、精準測風等技術方面有了較大的突破。此外,基于大數據、云計算、物聯網的智能智慧風電場技術也有了長足進步,增強了機組在低風速條件下的盈利能力,為風電項目提質增效、降成本、提升設備可靠性以及環境適應性等方面奠定了堅實的基礎。

  風電機組大型化趨勢

  目前,正在運行的最大容量風電機組為Vestas公司V164 8.0兆瓦海上風力發電機組。對于10兆瓦風電機組,開展前期研發的研究機構很多,其中已經完成概念設計的公司有Windetec、Clipper、Sway、Windpower、聯合動力等。另有一些研究機構已開始預研20~50兆瓦巨型風電機組。

  此外,適用于低風速、極低風速的風電機組風輪的大型化趨勢也十分明顯,其中主流的1.5兆瓦和2.0兆瓦風電機組風輪直徑變化趨勢如圖所示。同時隨著風輪大型化,塔筒高度也從90米增長到120米,部分項目已經采用140米塔筒,部分廠家正在研發160米塔筒。

  風電機組與風電場管理智能化趨勢

  風電機組智能化技術與整機設計技術結合,研究風電機組的最優運行和控制規律,通過智能化的控制技術減少和避免風電機組運行在極限載荷和疲勞載荷,是風電控制技術發展的主要方向之一。

  此外有資料預測,2050年電能或將占到終端用能的60%左右,形成以電力為核心的終端能源供應系統。因此,以風電技術為代表的新能源技術也是未來能源互聯網技術的雛形,其智能化技術發展是未來能源互聯網控制技術的基礎組成部分。

  風電機組與儲能技術結合

  電力系統是一個動態平衡系統,發輸變電與配用電必須時刻保持平衡。而風能是一種間歇性能源,且風速預測存在一定的誤差,因此風電場不能提供持續穩定的功率,發電穩定性和連續性較差。大容量儲能系統與風電機組結合,可以有效抑制或緩解風電的波動性,減小風電對電網的影響。只要儲能裝置容量足夠大而且響應速度足夠快,就可以實現任何情況下系統功率的完全平衡,從而達到一種主動致穩的狀態。

  智能發展 勢在必行

  互聯網和大數據技術在風電場設計、運維階段將發揮重要作用。

  在風電場的規劃階段,在全球氣象數據GFS等數據的基礎上,通過WRF算法,結合氣象局數據以及測風塔實測數據進行加密修正,在風電項目宏觀選址階段,立塔測風之前實現對規劃地區資源情況、風電場發電量以及經濟性進行較為準確的評估,對風電項目前期工作可以起到重要的指導作用。

  微觀選址階段,利用復雜地形風電場微觀選址軟件進行復雜地形風電場風資源分析與微觀選址工作。針對國內風電場的實際情況,采用CFD算法設計、湍流尾流模型建立、資源參數設置、與其他軟件模塊接口調試等多個核心技術,實現測風數據處理、生成地形拼接與計算域網格、進行風資源分析與風機出力計算系統及風電場優化選址,并使用容量系數分布圖代替風功率密度分布圖進行微觀選址。

  智能管控運維是風電發展趨勢。風電場群遠程集中監控技術,通過視頻監控、設備狀態監測、電網智能化等先進技術手段,逐步實現風電場實現少人值守或無人值守、遠程控制;通過大數據挖掘技術,優化風電場運行、設備故障預判、設備狀態分析、事故分析處理、數據報表統計、風資源狀況評估等,實現智能管理,效益提升。

  海上風電 迎來爆發

  我國海上風能資源豐富,5~25米水深、50米高度海上風電具備2億千瓦的開發潛力,5~50米水深、70米高度具備5億千瓦的開發潛力,另外近岸潮間帶、深遠海也具備較為豐富的風能資源。近年來我國海上風電異軍突起,裝機規模連續5年快速增長,已躍居全球第三。

  經過11年發展,截至2017年,中國海上風電新增裝機容量116萬千瓦,累計裝機容量達到279萬千瓦。海上風電場實現多點開花。行走在江蘇、福建、廣東等多個省份的海岸線,都能看見白色風機的身影。隨著開發技術和產業鏈實力的持續進步,我國海上風電穩妥推進。2018年中國海上風電新增裝機容量116萬千瓦,累計達到363萬千瓦。預測2019年中國海上風電累計裝機容量將達423萬千瓦,未來五年(2019~2023)年均復合增長率約為26.02%,預計在2023年中國海上風電累計裝機容量將突破千萬千瓦,達到1067萬千瓦!吨袊L電發展路線圖》中明確提出:2020年前,積極有序開發陸上風電,開展近海風電示范;2021~2030年,陸上、近海風電并重發展,并開展遠海風電示范;2031~2050年,實現在東中西部陸上風電和近遠海風電的全面發展。

  目前我國核準在建海上風電項目穩步推進,裝機規模不斷擴大,海上風電關鍵技術取得突破,并具備了一定的海上風電運維經驗,產業服務體系不斷完善,同時在海上風電國際合作方面進行了有益的探索。國家發改委、國家海洋局以及一些沿海地區的城市包括山東、上海、海南、江蘇、廣東、福建等都印發了關于海上風電建設的相關政策,為中國海上風電建設做出相應的政策支持。

  海上風電產業的發展現在已經不僅僅覆蓋北歐區域,開始向北美洲、東亞、印度和其他地區擴展。中國海上風電產業也將會有進一步的推動。在可預見的未來,盡管歐洲仍將繼續稱霸海上風電市場,但目前的趨勢表明,在政策及技術的雙重支持下,未來幾年中國海上風電將很有可能呈現全面騰飛的局面。

  新能源在中國乃至全球電力市場中占比大幅上升是顯而易見的,風電作為非水可再生能源中的大明星,增勢將會尤為顯著。作為可再生能源發電技術中最成熟、最具大規模開發和最有商業化發展前景的發電方式,在政策及市場的雙面激勵下,風力發電將繼續在改善生態環境、優化能源結構、促進社會經濟可持續發展等方面發揮突出作用。

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