曾经生产出世界最大风力发电机的某国外公司,可能高兴不起来了,因为我国已制造出了一款巨型风力涡轮发电机,不管是高度还是叶片长度都破了此前的纪录,高度264m高出纪录整整44m,风机的叶片长度116m,能扫过约4.6万平方米的空气,面积相当于约6个足球场的面积。 如果有440个上述的巨型风机,所产生的风力就已经足够为整个丹麦国家供电了。 当我们提起新能源时,最先浮现脑海的大概率就是锂电池、新能源汽车、太阳能光伏发电等耳熟能详的行业。但在可再生能源发电行业里还有另一个扛把子,风能却很少被大家所提及,纵观市场也鲜有家喻户晓的明星企业。 事实上风能在我国发展十分迅速,在《彭博新能源财经(BNEF)2020年全球风力涡轮机制造商排名》中,前10位的风力涡轮机制造商,就有7家是中国公司,而中国金风科技仅次于美国的通用电气,位居第二,BNEF的排名是根据新安装的涡轮机总容量来评比的。 报告中还提到截止2020年,全球新安装的风力装机中,有一半以上都是中国建造,相当于2019年全球风机的增长数量,此外中国还承接了风力涡轮机制造商98%的新装机容量,反应出了我国风力发电行业的强劲实力。 由此可见风力涡轮机制造业正在迅猛的发展,据统计,目前中国有20多家风力涡轮机制造商,其中许多制造商2020年的装机容量达到了原来的两到三倍。 风力涡轮机之所以能如此迅猛的增长,离不开市场的巨大需求,让国内风力涡轮机制造商能够充分发挥其能力,并在世界排名中取得骄人的成绩。 但海上风机的建设也并非完美,通常建设成本昂贵而且技术上也更为复杂,并且建成以后还需要花费大量人力物力去维护,在波浪甚至是很大风的作用下,风力发电机都有可能损坏,但即使是这样,海上风机的市场需求依然巨大,归根到底就是它拥有陆上风电难以比拟的优势。 夏秋多水多风,冬春季节则多风多水,风电可以与水电,实现一年四季的水风电互补,为社会创造更大的经济效益,而且不会排放环境污染物或者温室气体。 海上风速往往比陆地上得更快,而更快的风速意味着可以产生更多的电能,风速为15英里/小时的时候,发电机所产生的电量,是风速为12英里/小时的两倍,而且离岸风速也比陆地上更稳定。 因为海上很少有静风区,风力机的发电时间更长,通常来说陆上风力机的年发电大约为2000小时,而海上风力机往往能达到3000多小时,稳定的风能通常意味着更可靠的能源。 我国人口、经济、工业、用电负荷都集中在中东部沿海,沿海地区对电量的需求很高,建立海上风场,可以更大程度上满足附近能源电量的需求,不需要从长距离输电,这样综合成本就相对较低,同时可以省去陆上风电的土地成本。 再加上海上风电系统通常远离人口聚集区,也不会存在扰民的情况,社会的接受度更高 建设阻力更小。 海上风电的容量因子高于陆上风电以及光伏,这里给大家解释一下什么是容量因子。 它是发电厂"平均发电量"和"额定发电量"的比值,以一年为计算周期,平均发电量可以简单理解为这一年的实际发电量,额定发电量则是这一年期间理论上发电的最大值,也就是发电厂一刻不停地满功率输出能达到的发电量。 但发电厂受到客观能量来源的条件限制,并不可能时时刻刻都发电,所以实际发电量往往是远低于最大发电量的,因此我们用容量因子来衡量发电厂的利用效率,对比只要有风就能发电的海上风电机而言,陆上风电的容量因子自然不可能高于海上风电机。 而光伏发电受阴天、灰尘覆盖等影响,降低工作效率,通常来说光伏的实际工作时间只有不到20%,而陆上风能一般在35%左右,海上风电容量因子最高,一般在40%以上,甚至部分地区可达60%。 在以上优势下,我国大力发展海上风电具有极大的社会意义! 十三五期间,海上风电就已经实现了拉动沿海地区经济的作用,广东阳江、江苏如东和大风等地,都具备建设海上风电母港的优良条件,并都已经建立了世界级的海上风电基地,依托海上风电开发,通过产业配套及产业组合,其中一部分年产值超过1000亿元,成功成为当地经济的主要来源。 据估算,目前沿海地区海上风电项目,储备总投资达到了1.6万亿元,有效地拉动了沿海地区经济发展,不仅助力海洋经济再上新台阶,而且在当前形势下形成新的产业链,对于稳增长稳就业起到重要作用。 照这样的发展速度,我国沿海地区的能源转型也指日可待。 沿海省份的总能耗占到了全国的50%,并且主要依赖于化石能源煤炭、石油和天然气,大家都知道化石能源属于不可再生资源,随着人类的不断开采,化石能源的枯竭是不可避免的。 同时在使用过程中会产生大量的温室气体二氧化碳,以及一些有污染的烟气,威胁全球的生态环境,想要实现我国的能源转型,沿海地区必须率先调整能源结构。 目前看来这些省份的非水电可再生能源电力消费比重,跟国家确定的2020年最低消纳责任权重目标,还有较大的差距,任务仍然十分艰巨,因此加快海上风电的开发,也是为了让这些地区更快地实现能源转型。 我国能源对外依存度达到21%,原油和天然气更是突破了70%、45%,这样高的依存度不仅会给我国带来政治风险,也会危及国家经济安全,而海上风电具有开发规模大、就近消纳的优点,大力发展可以有效保障我国的能源安全,并且有效提高能源供给安全系数。 值得一提的是,海上风电的建设还有助于促进前沿技术的创新,行业中涉及了众多当代高端装备制造的顶尖技术,比如高端轴承、齿轮箱和大功率发电机等前沿技术,均在行业的发展中实现突破。 同时,开展具有前瞻性的海洋测风、海洋基础、海洋施工、整机等前沿研究测试,对我国实施海洋强国战略,新型海洋经济开发也具有重要带动作用。 每一个行业都会引来外界的质疑,从 20世纪 70年代开始,国外一些研究者,开始关注大规模风电场对生态环境的负面影响,有研究人员通过计算机模拟运算,发现当风力发电足够美国总电力的需求时,发电机在大气层中散发出的热量,足以让美国大陆的气温上升0.24℃。 这小小的变化,就足以改变风电场及其周边地区的天气和局地气候,从而影响全球气候,随着装机容量增加,风电场对区域和全球气候的影响也会随之增大。 但这项数据是使用理想化的边界条件,和初始条件来进行模拟评估的,并没有考虑地形、环境、风电场设备,及湍流和风切变的影响,因此所得出的结论具有较大的不确定性。 某个东北风力发电公司就向国家能源局发出过质疑,该公司认为大叶轮和低风速型风机,会破坏和分散风能通道,从而造成城市内外地面风速逐年降低,大风轮低塔筒风力发电场的环保功能较差,将增加静态天气形成的概率,从而破坏生态。 而静态天气往往会诱导产生雾霾臭氧天气,简而言之该公司的论点就是,海上风电系统存在浪费风资源,产生挡风墙,以及破坏风资源流动性破坏生态环境的问题。 国家能源局针对以上质疑,组织了专家团队经过研究后认为,风电开发建设对风速减小、风资源衰减,及导致雾霾臭氧天气等生态环境破坏的影响微乎其微,是完全可以忽略的。 首先风速的减小是基于全球的气候变化,同时也受到城市化带来的周边环境变化的影响,而不是说风力发电导致了全球气候的变化。 此外风力发电对大气的作用是在300m高度以下的,风电场建设带来的大气能量损失是很小的,风资源的流动性所受的影响完全可以忽略,污染物的排放产生雾霾也是完全没必要担心的问题,对持续时间长且覆盖范围大的雾霾臭氧等天气来说,风电开发建设的大气污染影响可以忽略不计。 直到今天不论是陆上风电还是海上风电,大规模部署的风电场对气候的影响,也很难被精细化地量定。 就目前看来,风电行业属于国家产业政策重点鼓励发展的行业,国家发改委、国家能源局等政府部门,都出台了一系列产业支持政策,未来行业走势不容小觑。