风力发电发展预测与评价
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

1.2 研究背景

20世纪70年代以来,受石油危机和气候变化等因素的综合作用,能源可持续发展思想逐步成为国际社会的共识,可再生能源的开发利用也日益受到世界各国的高度重视。进入21世纪,能源安全和环境保护问题日益突出,许多国家将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分,将其作为缓解能源供应矛盾、减少温室气体排放和应对气候变化的重要技术措施,纷纷制定发展战略,提出明确的发展目标和相应的激励政策,引导、鼓励可再生能源的发展。全球已有35个发达国家和100多个发展中国家制定了全国性的可再生能源的发展目标,出台了促进可持续能源发展的相关政策、法律法规或行动计划,支持、扶持可再生能源产业的发展。

经过多年的持续努力,可再生能源发展已取得了明显成效,成本持续下降,市场规模继续扩大。尤其是光伏发电,保持自2000年以来年增长超过60%的势头;风电成为继火电、水电和核电之后的主要发电电源;太阳能和地热能在建筑领域被广泛应用;太阳能发电、地热发电、海洋能发电、生物质能发电和液体燃料技术应用也在稳步上升。

到2010年底,全球风力发电装机已突破199523MW,生物质发电约62000MW,太阳能发电39777.8MW,地热发电10906MW,生物液体燃料如乙醇的年产量已达到了59261千t。可再生能源已开始从补充能源向替代能源过渡。其发展趋势如下:

(1)风电向着大型化、规模化方向发展。随着政府的政策支持和科研开发的加强,风力发电的竞争力随着技术的提高、相关成本的降低和规模化的发展在不断加强。

(2)太阳能发电从边远农村地区走向城市,向着并网发电方向发展。德国并网的屋顶系统和规模化的大型电站发展较快;欧、美、日把太阳能发电作为未来主要的替代能源,预计2030年前后太阳能发电可以发挥出重要的作用。

(3)生物燃料技术发展将以非粮食作物和农林废弃物(如以纤维素和木质)为原料。

(4)可再生能源的发展从关注高科技向实用化方向转变。尤其是欧美国家,在大力发展风力发电、太阳能发电的基础上开始关注技术含量相对较低、成本较低廉的太阳能利用、地热利用及分布式能源等。

(5)可再生能源储能技术研究成为重点。由于可再生能源最大的不足是不稳定、波动性较大。因此,储能技术的研究成为重点。

我国也已将可再生能源发展作为改善能源结构、保障能源供应安全、减少环境污染和实现可持续发展的重要措施。自20世纪80年代以来,我国在可再生能源的开发利用方面已经取得了显著成果,风能、太阳能和生物质能等技术稳步发展,太阳能热水器和小型风电等新能源技术和产业的发展已经走在世界前列。

“十五”期间,我国新能源产业进入了快速发展的时期,颁布实施了《可再生能源法》,制定了《可再生能源中长期发展规划》,提出了明确的发展目标和政策措施,特别是通过采取特许权招标等措施,大力推进风电的规模化发展;以送电到乡和解决无电人口生活用电为契机,积极支持太阳能光伏发电的应用,推动了太阳能光伏发电技术的进步;围绕改善农村环境卫生条件和增加农民收入,积极发展农村户用沼气;以市场推动为主,推广普及太阳能热水器;以技术研发和试点示范为先导,积极推动生物质能发电和生物液体燃料的发展。我国的可再生能源市场已经进入快速发展时期,可再生能源建设投资显著增加,可再生能源装备制造业发展迅速,正朝着规模化方向发展。

总体来看,近20年来,可再生能源技术获得了快速发展,产业规模、经济性以及市场化程度大大提高。专家预计2010 —2020年,大多数可再生能源技术可具有市场竞争力,在2020年以后将会有更快的发展,并逐步成为主导能源。

风电作为相对成熟的新能源产业,装机容量持续增长,正逐步进入平衡发展的轨道,成为我国能源战略的重要补充部分。我国风电发展趋势将是稳步推进风电基地的发展,积极开展分布式风电,将大规模集中开发和分布式发展模式有机结合,因地制宜的发展。

2011年10月19日,我国首部《中国风电发展路线图2050》正式发布,提出我国风电到2020年、2030年、2050年装机容量分别达到2亿kW、4亿kW和10亿kW,成为中国的主要电源之一。2020年前,陆上风电为主,近海风电示范,以建立具有自主知识产权的风电产业体系为主要目标,风电的成本比较接近其他常规能源发电技术,开始具有成本优势。2030年左右,陆上风电、近海风电并重发展,开展远海风电示范,积极发展风电互补与蓄能等技术,加大风电的分布式开发利用等,以建立具有国际竞争力的产业体系为核心目标,风电产业开始走向国际市场,风电的成本低于煤电,国内现行的风力发电补贴政策将逐步取消、退出。在2050年左右,陆、近、远海风电全面稳步成熟发展阶段,风电成为我国的主力电源之一,预测我国电力消费届时可达到13万亿kWh,风电可以为全国提供17%左右的电力需求。

在自然资源条件满足的情况下,新能源风电产业持续快速发展取决于技术和人才。随着近年来新能源产业的快速发展,全球性的人才短缺现象已经越来越明显,人才竞争的激烈程度已经超过资本、成本、资源,甚至政策环境方面的挑战,成为行业发展面临的首要难题。

能源是经济和社会发展的重要物质基础。稳定、经济、清洁能源持续供应体系是关系我国经济和社会发展的关键问题。随着我国工业化进程、城镇化步伐的加快和城乡居民生活水平的不断提升,能源消费需求剧增,煤炭、石油、天然气等化石能源资源消耗迅速,生态环境和可持续发展问题突显。因此,增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境、促进经济和社会的可持续发展,是我国经济和社会发展的一项重大战略任务。开发利用新能源和可再生能源是实现我国社会经济和能源发展战略目标的客观要求。

而风能主要开发应用于发电、制冷和制热等。其中风力发电是主要的利用方式,也是新能源中发展最快、技术较成熟、最具有规模开发和商业化的产业,也是未来的主流电源之一。经过多年的努力,我国风电取得了举世瞩目的发展。目前我国已经成为世界风电装机大国,海上风电开发利用发展空间巨大,风机制造水平得到了较大提升,有两家风机制造企业排名世界前五名,风机已经实现了出口。但从行业竞争角度与国际先进水平相比,同样面临着一系列问题与挑战,主要体现在:

(1)风电上网难。我国风电装机容量迅速增加,但由于风电波动性和随机性等输出特性、机组运行和技术水平、电网建设不匹配等,致使风电并网难,约1/3的装机容量无法上网。

(2)风机核心技术水平问题。目前国内还缺乏客观、科学的风机检测和入网标准,核心技术水平和自主创新能力有待提高。我国还没有建立国家级的风电技术研发平台,缺乏持续深入的基础研究,未形成有效的产、学、研相结合的技术研发体系。目前我国商业化的风电机组基本上都是在技术引进和消化吸收的基础上,通过企业外部采购零部件整装所实现的批量化生产,自主创新程度不够,仅体现在局部工艺改进上。行业缺乏总体发展战略、深度协作和资源整合机制,产业整体效率有待提高。目前,风电技术研究和开发队伍相对分散,公共技术服务体系不健全,缺乏对风电产业和技术系统性的发展战略、整体方向引导,缺乏充分的行业协作和资源整合。

(3)风电制造业发展迅速,有些机组产品急于投入规模化生产,产品质量和运行的可靠性有待提高。而风电机组的质量优良和可靠性高是风力发电的根本保障。我国亟待建立健全风电技术标准和检测体系,坚持循序渐进的技术产品研发和产业化道路以保障产品质量和可靠性。

(4)人才培养问题。专业的风电人才将成为保障产业顺利发展的基础。在我国,真正掌握装备制造、风能资源评价、风电场管理、检测认证等风电发展领域核心技术的人才不多,尤其是装备系统设计、集成技术和关键零部件研发和设计技术人才仍然短缺。新能源风电产业持续稳定发展,对技术进步提出了更高的要求,而技术进步与创新最终需要强有力的技术人才支撑。同时,技术人才的技术水平不断提升,也会促进产业技术进步。而新能源未来40年的发展目标,隐含提出了未来对新能源技术、技术人才数量、结构和技术要素等方面更高的要求,而按照新兴产业的发展规律,人才队伍的培养和聚集至少需要20~30年的时间。新能源技术人才的需求是建立在一定的新能源生产技术和组织条件下的。因此,要想实现新能源风电的发展目标,必须进一步明晰这些要求,满足新能源产业近期发展需要和健康可持续发展的人才支撑,成为国家及企业人力资源管理的重点。

因此,根据新能源风电产业发展的要求,在对新能源风电发展现状和技术进步趋势分析的基础上,进行技术贡献率、技术进步程度等相关评价,对新能源风电装机容量和负荷等进行预测,并进而提出风电技术人才供需预测,成为新能源产业发展重要支撑点,具有重要的理论价值和实践应用价值。