我国风能利用潜力及江苏沿海风力发电的前景

来源:用户上传      作者:

　　一、我国风能利用的现状及几个亟待澄清的认识误区
　　
　　我国是世界上最早利用风能的国家之一。1000多年前，我国首先发明了风车并一直沿用至今，20世纪50年代，仅在江苏沿海利用风力提水的风车设备就达20多万台，70年代中期以后风能开发利用列入“六五”国家重点项目，得到较快发展。截至2004年底，我国14个省(市)建成43个风电场。随着风电场数目的不断增加，风电机组的装机容量也不断扩大。1990―2004年15年间，风电装机容量年均增长41．7％。2004年累计装机容量76．4万千瓦，是1990年的186倍，占全国电网总装机容量的0．17％。
　　尽管近年来我国电力发电发展迅猛，但与世界风电大国相比，我国的风电产业还应以“新兴”二字来描述。也正是因为其“新兴”，在发展过程中存在着一些争议的认识误区。对这些问题进行剖析，将有助于我国风电产业健康的发展。
　　1、我国大型风电场的地理布局
　　是否以新疆、内蒙古、甘肃、张家口等风能资源丰富的地区为重点?新疆、内蒙古、甘肃、张家口等地区是我国风能资源最为丰富的内陆地区，因此一般都认为这些地区应是我国大型风电场发展的重点地区。但从目前这些地区的综合情况来看，笔者认为，这些地区并不是我国目前发展风电最适宜的地区。理由是：
　　(1)我国的风电目前只能在电力系统内部(如风电场所在的地区电网)消化，但许多大型风电场建在我国的西部，这些地区经济发展缓慢，对相对较高的风电价格的承受能力较弱。
　　(2)这些地区风能资源较好但经济发展缓慢地区不是我国主要的电力负荷中心，同时电网的建设往往也比较薄弱。比如新疆地区是独立电网，与内地不相连，又如内蒙古地区的风电不能进入华北、东北地区。这就使得发电机组的发展效力不能有效发挥，因此导致风电场常年不能满发，制约了风电的发展。
　　(3)这些地区化石资源如煤、石油等较为丰富，而风电的发展对高新技术、管理、人才等要求较高，这样就使得在这些地区进行风力发电的比较优势不强，机会成本相对较高，经济性较弱。
　　(4)现在我国大型风电场的建设，显然是科研、开发和建设并举，近期以引进、消化和科研、开发为主。因此，现阶段的大规模开发在同等条件下应以科技开发能力强、产业加工基础好和市场机制较完善的地区为宜，这样可以缩短赶超时间、快速建立风力发电和风电设备制造业高地并向全国辐射。因此在目前确定的这些地区率先开发与大规模建设风电难以收到事半功倍的效果。
　　2、江苏、上海、浙江、广东等沿海地区，是否只要有风，就能利用滩涂在海岸线上展开风力发电
　　江苏、上海、浙江、广东等沿海地区，具有丰富的风能资源，同时面临环境污染的巨大压力，应该说都有发展风电产业的现实要求。
　　但目前这些地区从市到县几乎无一例外地都在筹划和建设风力发电场，因考虑目前的投资强度和技术管理因素，规划和在建的风场多是在沿海呈“一”字型排开，如果这些项目建成后，就会不可避免造成沿海岸地区的“绿色污染”，也可称目(光)污染，同时也会对在沿海滩涂越冬的候鸟和湿地保护造成一定的压力和影响，目前欧洲一些环保者就因此对大规模建造风电场持反对意见。欧洲一些国家不仅规定新选风电场址必须在国家海洋公园、生态保护区、海运路线、微波通道、军事区域等之外，而且必须离岸线15―40公里以上。
　　江苏省的近千公里海岸线，从赣榆到海门，几乎县县都在规划建设10―20万千瓦的风电场。这种沿海各省市一哄而上、各自布点、“一”字形排开的风电场建设，带来的结果将是规模小，不易于管理，发电密度不高，难以形成规模效益。长期以往，形成的“目(光)污染”也易引起民众的意见。另外，也为今后滩涂、港口的开发建设带来不必要的困难。
　　3、大型风力发电只能并网，是否难以直接作为产业用电
　　目前，我国的风电都通过接入电网系统进入用电户和企业，但这些用电部门往往远离发电、配电设备中心，造成很大的线路损耗；加之风电并网的技术原因，我国目前规划风电上网电量不得超过电网电量的5％。这些都为现代化、大规模发展风电事业带来了严重制约。如近期招标风电上网电价约为0．4―0．6元左右，通过上网供给企业时，高峰时段往往超过1元。事实上，风电经过简单处理，就可以直接应用于产业，变成工业生产的重要能源，这样工业企业就能享受到低廉的风电价格，极大地节约成本，形成产品的强大竞争力；同时风电的直接应用，也减轻了风电并网时对电网系统的冲击。这类实例在世界范围内还鲜有报道，但笔者在1986年的一项研究已经表明，风电是可以直接用于氯碱工业等高耗能、大耗电的化学和相关冶炼产业的。
　　4、风力发电价格高，是否难以与火力发电形成真正意义的市场化的商业竞争
　　由于我国风电设备主要依靠进口，风场规模小，联网和道路交通设施等原因，风电场建设的前期投人大，风电的初始成本普遍较高。资料显示，目前我国风电上网价格约为0．4―0．6元／千瓦时，而火电上网价是0．3元／千瓦时，风电价格大约比火电价格高30％――100％。
　　风电具备与化石燃料电厂和核电厂相竞争的能力。一是由于煤炭、石油等化石燃料价格不断上升，火力发电将面临很大的成本压力。二是随着更多和更大风电场的开发以及更先进技术的采用，风电的电价将继续下降。如随着技术的改进，风机越来越便宜并且高效；随着风机单机容量的越来越大，同样的装机容量需要的机组也越少，用于基础设施的费用也将减少，研究表明，世界上的风电装机容量每翻一番，风电场的成本就下降15％。
　　若考虑环境污染等外部成本，风电将具有竞争力。两年前，在南非约翰内斯堡举行的联合国“世界持续发展高峰会议”上，公布了一组有关风力发电成本的数据：将发一度电的实际成本和对社会及环境的损耗费用相加，用煤发一度电的实际费用应是5．05―18．01美分，用油为3．5―7．3美分，用核能为3．5―6．32美分(如果进一步考虑公众的责任、核废料和电场退役等，还要更大)，在风力良好的地点使用风力发电为5．89―6．18美分，在最佳风力的情况下风力发电为3．94―4．13美分。应该说风电具备了和其他电源竞争的能力，它的造价和电价是可以接受的。
　　5、浅海风电是否管理难、施工难、成本高问题
　　海上风电场需要更坚实和深人海床的地基，而且还需要铺设几千米的电缆和建设增压站，把电力输回到岸上；建设和维修的工作需要在较好的天气状况下进行，并要利用特别的船只和工具。因此，海上风电场的建设成本一般都较高，但目前欧洲仍在大举进行近海风电场的建设，这是因为：首先，海上风能资源比陆上大，不但风速比平原沿岸高20％，发电量可增长70％，而且海上很少有静风期，能够更有效地利用风

电机组的发电容量。其次，海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，风速随高度的变化小，不需要很高的塔架，可降低风电机组成本。再次，根据研究，笔者发现，国外向海上发展的更重要的原因是海上风的湍流强度低，这样风作用的风电机组上的疲劳载荷减少，从而延长使用寿命。一般来说，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上的使用寿命可达25―30年，延长40％左右，折旧成本大为降低。随着风电场规模和单机容量的增大，巨型风电机桨叶长度将达到60--70m，陆上运输极为困难，安装用的吊车容量也将超过1200--1400吨。这种起重能力的吊车，除了在欧美等发达地区外，其余地区基本没有。而庞大体积带来的运输与安装难题，对于海上风电来说相对比较容易解决：可以在海边设立风机制造厂通过海上直接运输；安装时可通过大容量海上浮吊来解决，目前海上超过1500吨的浮吊已比较普遍。
　　因此，在滩涂浅海大规模建立风电场，既能够获得海上风力发电的高效率，又能够避免陆上设置巨型风机的运输与安装难题，还可以在退潮期间享受部分陆上施工的便捷等三重优势。同时，把风电场放在近海，减少了土地征用的问题，减少了对陆地景观的影响，还可以避免噪音对陆上居民生活的干扰。
　　
　　二、江苏沿海辐射沙洲发展风力发电的独特优势
　　
　　笔者认为，在风能资源十分丰富、经济发展快、产业基础好，但电力紧张、环境容量相对较小的长三角地区，充分利用和发挥江苏沿海辐射沙洲这一特有的自然和区域优势，在长三角电力负荷中心建设中国绿色能源基地，大力发展风电产业，对于破解该地区资源与环境的双重困局以及发展我国风电设备制造业具有现实意义。
　　1、辐射沙洲风能资源丰富、地质条件好
　　从国家海洋局2005年3月6日卫星拍摄的我国东部沿海海域图中可以清晰地看到，在全国沿海沙滩中，东台有淤长型辐射状沙滩，且每年以100m左右的速度向大海延伸。东台辐射沙洲风能资源优良，70m高平均风速达到8．0m／s以上，其潮上沿岸滩涂60万亩，70m高平均风速为7．2m／s；潮间滩涂140万亩，70m高平均风速为8．0m／s；再向东延伸，近海还有大片辐射状浅水沙滩200万亩，70m高平均风速为8．4m／s，是难得的建设大型海上风电场的理想场区。
　　地质条件好。据水利勘测设计部门资料，东台处于南洋潮与北洋潮的交汇处，江河人海水流到达这里时已形成基本不含淤泥的细沙沉积地层，是典型的“铁板沙”。埋深lm以下地层承载力达到10―14t，8m以下达到18t，16m以下达到23t，是发展海上风电理想的地质条件，可降低风电场地基工程的建设难度和造价。
　　2、处于长三角电力负荷中心
　　长三角是我国五大经济增长极中经济实力强、经济增长速度快的地区，然而它同时又是资源缺乏的地区，其中最严重的就是电荒，它已经成为长三角经济发展的一大瓶颈。来自江苏电力公司的资料表明，2005年江苏用电量1900亿千瓦时，电力缺口450万千瓦左右，占华东电网缺口的一半以上，为全国之首。自2005年5月底以来，江苏省已经“时段性缺电”进入“全天性缺电”状态。
　　3、制造业基础好
　　长三角地区是我国工业化进程快，产业加工能力强，科技水平高，制造业发达的地区之一。而江苏有着先进的制造业基础，使得风电场建设所需要的大量设备不仅可以就地制造与安装，又可为我国大力推广风力发电提供产业基础。
　　4、矿产资源丰富
　　江苏苏北沿海地区历来是我国重要的产盐区，这里有全国最大的海盐生产基地。煤炭、石英砂、陶土、天然气等储藏量较大，在资源短缺的江苏和长三角地区具有重要的开采价值，是大力发展风电并将其直接应用于重化工业生产的自然资源基础。
　　5、港口与内河运输网络体系通达
　　长三角地区特别是江苏苏北的港口资源丰富，沿海岸线分布着10个发展前景和建港条件较好的港口。同时苏北具有十分优越的水路运输条件，已形成一个江河湖海基本通达的水运网，可大力发展内河集装箱运输，在沿大运河、淮河建立若干个直接出口的国家二类口岸，将上海港、连云港功能“拿”到苏北腹地，并与沿海港口形成战略同盟，成为其喂给港、构建为大风电产业提供专业服务的现代物流枢纽。
　　6、天然气调峰电厂的建设
　　随着国家西气东输工程的顺利实施，各能源公司加大投资力度，争相在长三角地区建设LNG项目。目前，中石油、中石化和中海油等我国最大的3家能源公司均规划分别在江苏如东、连云港、盐城建设3座LNG码头及接收站和大型燃气电厂，其中南通将建3个10―20万吨级的液化气、原油、通用散货码头泊位和200万千瓦燃气电厂。这些电厂在电力系统紧张时将起到非常好的调峰作用。在此基础上，大力发展风电，使之与燃气发电在电网中优势互补，将有助于电网质量的稳定与提高。
　　
　　三、把东台建设成为风电基地的一些看法
　　
　　1、建设大风电产业
　　(1)风力发电。江苏东台有辐射沙洲的海域面积为：75kmx50km=3750km2。每台风机占地直径600m，占面积O．09km2，则可装机3750／0．09--40000(台)。若采用东台风电场一期特许权项目中的世界主流机型1500千瓦级风机，可达到6000千瓦的总装机容量，预计年发电量为1780亿千瓦时以上。远期：装机容量1．2亿千瓦。淤长型辐射沙洲向北扩20公里，向南扩10公里，则总面积扩至：75kmx80km＝6000km2，新增风机2万台、可用单机3000--5000千瓦风机，则总装机容量将达到1．2亿千瓦以上，年发电量为3560亿千瓦时。
　　(2)利用当地丰富的海水资源，用风电推动氯碱工业，形成独特的风电一制盐一烧碱一PVC及其他氯产资源配置合理、产品上下游关系紧密的产业链，同时开展氢燃料的制取、存储，推动专用燃料电池的产业化。
　　(3)利用当地港口优势，整合全球资源，将风力发电与风电电解铝、电解铜等金属冶炼和加工产业相结合，形成金属及非金属产品的精深加工产业链。
　　(4)风电涉及到电机、塔架、风叶、机械传动、数控、输变电机组与设备等行业。它具有产业关联度高、科技含量大、投资回收快等特点，如能引进战略投资者，结合长三角现有的高新技术和产业基础，完全可以打造一个光电仪一体化的风电机生产基地。
　　(5)风能的综合利用。①立体蒸发制盐。制盐装置主要由风车、水泵、喷淋管、卤水池四部分组成。在自然风的驱动下，风车驱动水泵运转，将卤水从池中泵到蓄水池中，形成水位差后再输送到多孔的喷淋管，并由喷淋管喷到空中，再落回卤水池，周而复始，反复循环。采用该项技术后，海盐产量可以增长60％左右。②风力提水。可用于农田灌溉、海水制盐、水产养殖、滩涂改造、人畜饮水及草场改良等，是弥补当

前农村、牧区能源不足的有效途径之一。③风力致热。用于采暖、加热、保温、烘干，还可大量应用于现代高效集约型工业化农业生产，如水产养殖、家禽饲养及蔬菜大棚等。目前，国际上风力致热技术已较为成熟，而在我国仍处于试验阶段。④风力致冷。以风力机直接带动机制冷，以冰的形态贮存风能。主要应用于沿海地区的大中型海产品冷藏库。⑤城市亮化。近年来日本开发出适于中小工厂、写字楼、商店及家庭使用的“小型微风风力发电机”，发电功率从几百瓦到上千瓦，风车高度为3―5m，叶片翼展为2―4m，可以像太阳能热水器一样安装于住宅屋顶，用于照明亮化。
　　(6)环境效益。环境效益明显。把东台市滩涂湿地为中心的苏北流畅地打造成长三角地区的风电蓄地，近期6000万千瓦的风电场，年发电量1780亿千瓦时，一年可节省煤炭4628万吨，相应地减少因燃煤产生的二氧化碳1495万吨。远期1．2亿千瓦的风电场，一年可节省煤炭9256万吨，减少二氧化碳2990万吨。
　　2、对策建议
　　目前，江苏东台市20万千瓦的风电场项目已经启动，100万千瓦的风电场项目也已申报待批。尽管如此，在长三角构筑绿色能源风电产业的发展仍面临着组织力度不够、政策扶持不到位等制约因素。为此，应从政策扶持上为长三角的风电产业发展铺平道路。
　　(1)风力发电的融资来源。前期启动资金可由国家财政投入；对风电项目提供长期低息贷款，以鼓励它的发展；利用国外贷款引进战略投资者和吸收外资、民资。2003年底，国家发改委出台了关于风电特许权项目前期工作管理办法，对风电项目所涉及的技术、融资、政策等都作了详尽的规定。这在一定程度上为外资和民资进入风电领域开了绿灯，目前要进一步落实，解决具体问题。
　　(2)对风电电价予以适当优惠。风力发电与火力发电不同，在生产过程中，风电不耗水、燃煤、无排放、社会生态效益好，因此国家应在价格上给予优惠，风电的电价应为国家批准的大型火电机组上网不含增值税电价加上风电的减排、节水、节煤等社会效益的量化值。按江苏的情况，约等于0．33+0．25=0．58元／千瓦时，这个价位较适当。
　　(3)建立科一工一贸相结合的新产品开发机制，支持风机设备国产化进程。应根据科一工一贸结合的原则，制订相互配套的法规、政策，要发挥科研单位及企业的各自优势，组建科研生产联合体，相互取长补短，共同推进新能源开发利用技术的产业化。东台绿色能源基地的建设，应以风电场为导向，组织有较强实力的风机制造厂商和科研机构，分工负责逐件攻关，务求全面达到国际先进的技术指标。
　　(作者单位：江苏省发展改革委政研室)
　　责任编辑 徐敬东

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-492025.htm