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我國風電能源技術(shù)的展望
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http://shiquanmuye.com 發(fā)稿日期:2008-8-11
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一、現(xiàn)狀
2001年以來，全球每年風電裝機容量增長速度為20%～30%，僅2007年就增加了20 GW的風電裝機容量，約合310億美元。2007年，全球風電裝機容量達到94GW，且主要為陸上風電，圖1為1983～2007年全球風電裝機容量。風電裝機容量的增加有3/4主要來自參加IEA風能合作協(xié)議的20個IEA國家。
圖1 1983～2007年全球風電裝機容量
總之，全球共有40個國家使用風力發(fā)電，有13個國家的風電裝機容量超過了1000MW，圖2為各國風電裝機容量占有率情況。全球風力發(fā)電量前十位國家見表1。
圖2 各國風電裝機容量占有率
表1 全球風力發(fā)電量前十位國家
歐洲是全球風電裝機容量最多的國家，達到57GW，如圖3所示。北美和亞洲風電發(fā)展速度也比較快。據(jù)報道，美國2007年新增風電裝機容量5244MW，是2006年的2倍還要多。印度是全球第四大風電市場，2007年新增風電裝機容量1730MW。中國2007年新增風電裝機容量3449MW。
圖3 全球風力發(fā)電地區(qū)分布情況
二、展望
預(yù)計到2050年，全球風電裝機容量在ACT系列情景下會達到1360GW，在BLUE系列情景下達到2010 GW，圖4為不同情景下全球風電裝機容量。在ACT系列情景下，2030年，全球風力發(fā)電每年增加2712TWh，2050年每年增加3607TWh。在BLUE系列情景下，2030年，全球風力發(fā)電每年增加2663TWh，2050年每年增加5174TWh，全球風力發(fā)電占總發(fā)電量的12%。在基準情景下，全球風力發(fā)電占總發(fā)電量的2%，每年能夠減少2.14Gt的CO2排放。屆時，在BLUE系列情景下需要4MW以上風力發(fā)電機700000臺，在基準情景下需要146000臺。在OECD國家和中國、印度等新興國家，風力發(fā)電增長也比較顯著。在BLUE系列情景下，中國風力發(fā)電居世界第一，圖5為2050年BLUE系列情景下不同地區(qū)風力發(fā)電占有率。
圖4 不同情景下全球風電裝機容量
圖5 2050年BLUE系列情景下不同地區(qū)風力發(fā)電占有率
三、技術(shù)發(fā)展
目前，風力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得很成熟。圖6為1980～2010年全球風力發(fā)電機單機裝機容量變化情況�，F(xiàn)在最大的風力發(fā)電機是5～6MW，葉片直徑126米。從以往來看，風力發(fā)電機單機裝機容量基本每5年翻一倍，但是由于交通問題和安裝限制，預(yù)計這一增長速度會有所減緩。
圖6 1980～2010年全球風力發(fā)電機單機裝機容量變化情況
四、費用
2006年，海上風力發(fā)電裝機費用為1224～1707美元/kW。圖7為2003～2006年部分IEA國家陸上風電平均裝機費用。2004年以來，風力發(fā)電機價格增長了20%，占整個項目費用的75%。2006年，風力發(fā)電設(shè)備運行和維護費用占整個項目費用的2%～3.5%，約13～24美元/MWh。
海上風電裝機費用主要取決于海水深度和離岸距離。英國海上風電費用為2226～2969美元/kW。相對來講，海上風電裝機費用要高于陸上風電裝機費用20%左右。
五、市場
20世紀80年代，世界主要風力發(fā)電市場為北歐的丹麥和美國的加利福尼亞州。到90年代，德國成為世界最大的風力發(fā)電國家，風電裝機容量 22GW。據(jù)統(tǒng)計，截至2006年，德國風力發(fā)電為本國提供了70000個就業(yè)機會，并為德國增加了70.6億美元的GDP。90年代，美國風電裝機容量為16GW，位居世界第二，領(lǐng)導著全球風電市場。西班牙風電裝機容量增長也比較快，位居世界第三，是全球第二大風力發(fā)電機制造商。印度和中國風電市場發(fā)展也比較迅猛，風電裝機容量分別位居世界第四和第五。2007年，全球風電市場營業(yè)額達到310億美元，共創(chuàng)造了10萬個就業(yè)機會。
全球90%的風力發(fā)電機制造能力聚集在6個主要國家，并且歐洲、印度、中國和美國的風力發(fā)電機制造能力還在不斷增加。2006年，四家主要的風力發(fā)電機制造廠都在美國投資建廠，包括印度的Suzlon。中國有40家風力發(fā)電機制造廠，其中Goldwind已位居世界前十位，見表2全球前十位風力發(fā)電機制造商。
表2 各國裝機費用對比
全球前十位風力發(fā)電機制造商
目前，對風力發(fā)電技術(shù)的需求成為風力發(fā)電發(fā)展的瓶頸，以至于從2004年以來風電價格已經(jīng)上漲20%。各國風電政策的不確定性，缺乏刺激措施等影響了風電投資規(guī)模；此外，銅、鐵等原材料價格的上漲使風電成本上升，也影響了風電的發(fā)展；
六、環(huán)境因素
風電不排放CO2且不需要水源，屬于清潔能源。但是風能有其固有的弊端，如視覺效果、噪音以及對鳥類和野生動物生存環(huán)境的破壞。① 風力發(fā)電廠往往由于視覺問題而遭到一些人反對，但是現(xiàn)在已經(jīng)有許多設(shè)計工具來幫助開發(fā)人員，使這種視覺的影響降到最低。② 風力發(fā)電產(chǎn)生兩類噪音--發(fā)動機噪音和葉片噪音。目前利用工程技術(shù)可以降低發(fā)動機噪音，并且這些技術(shù)已經(jīng)比較成熟；此外，細致的設(shè)計、選址和操作也能有效降低葉片噪音。③ 目前，已經(jīng)有大量研究人員對風力發(fā)電對鳥類遷徙或其他野生動物生存環(huán)境的影響進行研究，研究人員發(fā)現(xiàn)，只要科學選址，這些問題還是能夠避免的。
海上風力發(fā)電會給環(huán)境帶來更多的負面影響。1999～2006年，丹麥對其建造的兩座大型的風力發(fā)電廠進行了建設(shè)前、中、后期的監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，只要選址恰當，海上風電不會給海洋環(huán)境帶來很大的負面影響（丹麥能源署，2005年）。（摘編自IEA《ENERGY TECHNOLOGY PERSPECTIVES》）
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