風力發電是指把風的動能轉為電能,風力發電是當今發展最快的綠色能源之一。風能是一種清潔無公害的可再生能源,很早就被人們利用,主要是通過風車來抽水、磨面等,人們感興趣的是如何利用風來發電。利用風力發電非常環保,且風能蘊量巨大,因此日益受到世界各國的重視。
目前我國的電力形式主要有:火力發電、水力發電、風力發電、光伏發電以及核能發電。我國的風能資源非常豐富,風能資源總儲量約32.26億KW,可開發和利用的陸地上的風能儲量有2.53億KW,近海可開發和利用的風能儲量有7.5億KW,合計約10億KW。
根據市場研究機構伍德麥肯茲最近發布的數據顯示,今年二季度全球風電整機訂單總量達到4300萬千瓦,訂單規模達到181億美元,創歷史新高。其中,中國風電整機商訂單表現尤為突出,為3500萬千瓦,所獲得的訂單量在全球訂單占比中達到了80%以上,并因此推動全球風電整機訂單規模同比上漲了36%。
中國在全球海上風機訂單中也占據了主導地位,今年上半年,中國海上風機訂單規模占全球總量的74%,同時已經連續3個季度實現了海上風機訂單規模增長。2021年,全國海上風電新增并網容量1690萬千瓦,同比增長4.5倍,累計容量躍居世界第一。
與陸地風電不同,海上風電更少受占用土地、噪聲污染等因素制約。就資源稟賦來看,我國經濟重心在東南沿海,而傳統能源主要分布在西北內陸,海上風電有利于彌補這種能源供應與經濟重心逆向分布之不足。
下面我們回顧中國風電的發展歷史,看看我國成為世界風電大國所經歷的發展歷程。實際上,中國作為發展中國家,與其他發展中國家一樣,都走過了以下發展道路,即經歷了向國外學習,然后自主市場化探索,政策支持大規模擴張,最后政策出清這一過程。
中國風電經歷了早期示范、產業化探索、產業化發展和大規模發展這4個階段:
1、早期示范階段(1986-1993年)
1986年,中國第一座風電場--馬蘭風力發電廠在山東榮成并網發電,這成為了我國風電歷史上的里程碑,標志著中國風力發電的開始。這一階段,我國利用國外贈款和貸款建設了一批小型示范風電場。
2、產業探索化階段(1994-2003年)
我國建立了強制性收購、還本付息電價和成本分攤制度,在此基礎上,依靠貸款建設的風電場不斷增加。
3、產業化發展階段(2003-2007年)
國家通過實施風電特許權招標來確定風電場投資商、開發商和上網電價政策。根據規模化發展需要,修訂了《可再生能源法》,制定實施可再生能源發電全額保障性收購制度。
事實上,我國風電發展起步較晚,直到改革開放初期,才開始在風電領域進行探索。上世紀70年代末期,我國才開始研究并網發電,主要通過引入國外風電機組建設示范電場,借助國際合作才能建成風電場項目。但是,憑借我國風電行業的努力探索和堅持不懈的努力,終于實現了中國風電的三個夢想:即建立中國的風電場、制造出中國自己的風機、讓中國風機走向世界。
2007年,中國能夠自主建設風電場,增長成為世界第一,國內風電企業的市場占有率首次超過外資。2010年,中國新增和累計裝機量首次超過美國,從此開始連續12年穩居世界第一。
2021年,我國風電并網裝機容量突破了3億千瓦大關,風電裝機量占全國總電源裝機總量的13.9%,占全球風電裝機的40%,風電利用率達到了96.9%。
經過30多年的努力,中國風電事業已經取得了巨大成就,在世界能源格局中占據了舉足輕重的重要地位。中國風電年裝機總量已經穩居世界第一,而且從早期的整機進口到如今風機及其它部件,包括葉片、齒輪箱、發電機、軸承等核心部件均已基本實現國產化配套。
風電也成為中國參與國際競爭的戰略性高端綠色裝備制造業之一,形成了涵蓋風電開發建設、設備制造、技術研發、檢測認證、配套服務的完整風電裝備制造產業鏈。
如今,中國風電整機廠商在彭博能源公布的,2021年全球前10大風電整機排名中占據了6個席位。而且,作為全球最大的風電裝備制造基地,中國風電機組零部件及整機產量已經占據了全球50%以上的市場份額,其中,關鍵零部件的產量占到全球市場的70%。從而使得中國世界最大風機制造國的地位更加穩固。
21世紀的未來就是海洋的未來。近些年來,中國風電的發展重點已轉向海上,海上風電在全球異軍突起,風電容量現位居世界第一。
在不斷擴大國內風電市場規模的同時,中國風電開始實施“走出去”的發展戰略,為全球能源轉型作出了積極貢獻。據中國可再生能源學會風能專業委員會的統計數據顯示,截止2021年底,中國風電機組累計出口到42個國家和地區,已出口的風電機組共計3614臺,累計容量達到964.2萬千瓦。
中國風電經過30多年的發展,雖然取得了很大成就,已經成為了世界風電大國,但與歐美等發達國家相比,仍算不上是風電強國。主要短板體現在風電主機核心零部件還依靠進口,不能自主生產。另一方面,電控技術還有待于提高。
2018年之前,我國用于風電的國產碳纖維是0,100%依賴進口,2019年國內產量才達到1000噸,但目前國內風電葉片碳纖維需求量超過萬噸,缺口很大。此外,大功率軸承也是如此,一臺風機中需要好幾種軸承,其中(2MW以下)小兆瓦軸承,尤其是偏航和變槳軸承可以實現國產化,但(3MW)以上的大兆瓦風機主軸承主要依賴進口。
隨著海上風機向大型化的方向發展,未來風機葉片可能會突破150米,主軸承可能會突破5米,變頻技術將會突破20MW,這些關鍵部件技術、材料以及基礎理論都需要取得進一步進展和突破,方能在風電領域取得領先優勢。
目前,全球大功率軸承已被世界8大軸承廠所壟斷,中國市場的50%、全球市場的70%的市場份額需要依賴這些廠商供貨。同時,中國軸承廠不僅只能生產中小軸承,而且在市場份額中的占比也僅為20%。
今年年底國家海上風電補貼即將結束,中國風電要實現平價,還面臨成本和技術的雙重挑戰。因此,風電行業還需要在科技創新上下功夫,同時,歐洲國家對于海上風電的嚴謹態度也值得我國風電行業認真學習。
結語
展望未來,在全球每年夏季用電高峰期屢屢遭遇“電荒”的情況下,海上風電將迎來大的投資和發展機遇,這也是世界新能源的一個顯著發展趨勢。
數據顯示,2021年全球陸上風電新增裝機72.5GW,同比2020年下降17.99%,而海上風電新增裝機21.1GW,同比2020年增長了205.8%。由此可見,未來幾年,海上風電將會迎來跨越式發展。
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