因为易于获取、资源丰富、分布广泛等特点,风能在水电、太阳能、地热能、海洋能和生物质能等众多可再生能源中显露锋芒,在全球范围内被广泛使用并取得了显著的进步。中国在很早就开始利用最原始的风能,但开始走入现代风电应该是在20 世纪50年代末。之后,国家为了快速发展风电工程,相应地推出了一些激励政策,如“乘风计划”“光明工程”等。随着世界各国越来越重视环境保护、能源短缺等问题,人们普遍认为大规模使用风力发电(简称风电)可以有效减少空气污染,并能在一定程度上缓解能源短缺的问题。经过半个多世纪的发展,我国风电技术发展反馈出良好的态势,风电的发电量、装机的容量和风电场的数量均达到世界先进水平。
我国地处亚洲大陆东部,濒临太平洋,季风强烈,地形复杂,内陆有许多山脉系统,与西部青藏高原一起,改变了陆海所造成的气压分布和大气环流,进一步增加了我国季风的复杂性。我国北方各省(直辖市、自治区)被寒冷干燥的西北风侵袭,这就构成了冬季季风。每年冬天都会有一股冷空气席卷中国,主要影响西北、东北和华北地区,并且一直持续到春季。来自太平洋的东南风、来自印度洋的西南风和来自南海的西南风构成了夏季季风。而热带风暴是在西太平洋和南海热带海域形成的空气漩涡,破坏力非常强大,它经常在夏季和秋季席卷中国,并在中国南海沿岸和东南沿海登陆,热带风暴也曾在上海北部登录,但很少见。
中国幅员辽阔,海岸线长达18 000 多千米,风能资源十分丰富,现有的风电场年平均风速大于6 米/秒。一般认为,风电场风况可分为三类:年平均风速6 米/秒以上时为较好;7 米/秒以上时为好;8 米/秒以上时为很好。[17]我国的专家学者通过某些方法科学地推测出在国际标准大气状态下的机组年发电量,据调查,中国风速超过6 米/秒的面积(即风能储备量丰富的地区)只局限于某些地区,而内陆地区仅仅可以达到全国总面积的1%。
由上可知,开发风电技术对于选址和占地面积有很高的要求,而且应用范围并没有其他清洁能源那么广泛。然而又因其成本低廉,所以在风能充沛的地区利用风电技术发电已经成为首要考虑模式。随着我国逐渐规范风力发电,风电装机容量和发电规模化后其成本将会进一步降低,再加上近几年的政策扶持,风能产业的发展出现回暖迹象。
根据土耳其伊斯坦布尔全球风能理事会发布的全球风能发展年度报告预测,全球风能在今后五年内将继续增长,2018年为60吉瓦。中国将继续引领经济增长,预计到2020年将实现200 吉瓦的突破。《国家应对气候变化规划(2014—2020年)》提到了到2020年全国风力发电装机容量达到2 亿千瓦的目标。根据这一指标,预计在“十三五”期间,中国的风力发电需要每年投产2 000 万千瓦以上。[18]图1-8 报告了我国2006—2016年风能新增装机容量和累计装机容量的趋势变化。2016年(台湾除外)新增装机容量为2 337 万千瓦,同比下降24%;累计装机容量1.69 亿千瓦。虽然风力发电装机容量增长速度有所放缓,但总体来说,无论是从风力发电新增装机容量规模还是从累计装机容量规模来看,我国都处于世界前列。
由于我国人口基数大,虽然能源总量比较丰富,但人均能源却相对较低。随着我国经济的不断发展,工业化和城镇化的不断深入,能源总量和消费总量虽然在不断增加,但与其他发达国家相比,能源差距仍然很大,而且有逐步扩大的趋势。
与陆上风电装机下行相反,2016年我国海上风电装机则增长了六成,新增装机154台。[19]20 世纪90年代,我国陆续开发与应用海上风电技术,相较于陆地风电,虽然其所处的运行环境恶劣,开发中经常遇到“瓶颈”,后期维护的成本也比较高,但海上风力资源丰富,发电量大,年运行时间长。此外,由于海上风力资源相对稳定,因为切入风速大导致传动系统损坏的情况几乎不存在,因此这是当今国际风电产业发展的关键领域。(www.daowen.com)
图1-8 2006—2016年我国新增和累计装机容量
注:以上数据来源于中国风能委员会
在风电行业中,海上风电技术是目前最先进的技术,近几年我国在海上风电开发领域取得了有目共睹的成绩:我国第一个海上风电场于2007年11月由中国海洋石油总公司投资建设。众所周知,海洋环境难以理解,要征服它并且利用其发展海上风力发电的风险可想而知,这就对技术提出了很高的要求。尽管如此,随着我国掌握更先进的风力发电利用技术,截至2016年,中国海上风力发电装机容量达到163 万千瓦,居世界第三位。
根据“十二五”风电开发的规划,全国海上风电计划装机容量为500 万千瓦,但实际完成的海上风电装机容量仅有100 万千瓦左右,这与当初制定的目标安装容量有很大差别。其主要原因是海上风电上网电价偏低,但是技术和前期要求投入的成本巨大,其操作的风险也不可预计。在“十二五”期间,尤其是最近几年,我国海上新安装风电装机容量不断提高:截至2016年年底,中国海上风电累计装机量约为163 万千瓦,如图1-9所示。
图1-9 2010—2016年我国海上风电新增和累计装机容量
注:以上数据来源于CWEA
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