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風電產業現狀與前景
發布時間:2020-07-16 瀏覽量:776
       
       風能是一種無污染的可再生能源,它取之不盡,用之不竭,分布廣泛,屬于可再生綠色能源。隨著人類對生態環境的要求和能源的需要,風能的開發日益受到重視,風力發電將成為21世紀大規模開發的一種可再生清潔能源。據估計,全世界風能總量約200億千瓦,相當于全世界總發電量的8倍,是世界總能耗的3倍,比地球上可開發利用的水能總量大10倍,如果風能的1%被利用,則可減少世界3%的能源消耗,風能用于發電可產生世界總電量的8~9%。
       風力發電技術也在不斷成熟,單機容量由500~700KW量級增大到1000~2000量級,現已研制成功單機5000KW的風力機。目前,風力發電發展迅速,2007年全世界風力發電總裝機容量達到8300萬KW,到2012年,其年新增裝機容量可望達到2400萬KW,總的風力發電能力將達到1.77×108KW,占世界總電力市場的2%,預計到2020年風力發電能力占世界總電力將達到12%。
一、我國的風能資源分布情況
       我國風能資源豐富,儲量為32億千瓦,可開發的裝機容量約2.5億千瓦,居世界首位。新疆達坂城是是中國最早的風電場,中國最大的風電場是位于內蒙古的輝騰錫勒風電場。
盡管我國近幾年風力發電年增長都在50%左右,但裝機容量僅占全國電力裝機容量的0.11%,風力發電潛力巨大。
      我國的風能資源分布可劃分為如下幾個區域:
      1、最大風能資源區,為東南沿海極其島嶼。
      2、次最大風能資源區,為內蒙古和甘肅北部。
      3、大風能資源區,為黑龍江、山東半島沿海、吉林東部以及遼東半島沿海。
      4、較大風能資源區,為青藏高原、三北地區的北部和沿海。
      5、最小風能資源區,為云貴川、陜西、河南等地。
      按照風能的三級區劃指標體系,我國風能資源劃分為4大區:
      I區——風能豐富區
      II區——風能較豐富區
      III區——風能可利用區
      IV區——風能欠缺區
二、全球風電產業現狀
       風電產業鏈圍繞風電場的開發、建設、日常運營構建為四大環節。自下而上分別為:
     (一)、風電場開發/運營商、運維服務和設備提供商;
     (二)、風電整機制造商、風塔制造商、風場施工建設提供商;
     (三)、風電整機的零部件制造商,有些風塔(塔筒、法蘭)由整機企業整體采購,因此風塔制造企業也可以視為風電零部件制造商;
     (四)、整機和風塔各類零部件所使用的原材料,包括鋼鐵類(風電厚板、合金鋼、生鐵、廢鋼)、玻纖、碳纖、樹脂、防腐漆、膠類等等。從行業由資本開支驅動的屬性出發,我們沿著產業鏈自下而上的梳理各個環節。

      風電運營業務隸屬于整個電力系統的發電環節,其核心競爭要素為風資源開發能力、資本金、債務融資能力和融資成本,而非技術、經驗等。因此從市場格局來看,風電運營行業格局相對比較分散,每家企業在各自的傳統優勢區域進行開發,然后將風電電量銷售給所在區域電網。
      風電開發商多為專業型的大型發電集團,或者其他資金實力雄厚的傳統行業企業集團。在中國風電運營商主要分三類,一是大型中央電力集團,集團本身主要從事火電或者水電業務,專門設立新能源業務板塊/子公司專門從事風電和光伏運營商項目的開發。該類型企業包括國電、大唐、華能、華電和中電投,它們在風電市場占據近一半的市場份額;二是其他國有能源企業,如中海油、中廣核、華潤電力、三峽集團和中節能風電等都屬于這類企業,它們在我國累計和新增市場中都占據一定的市場份額;三是其他風電運營企業,包括民營企業和外資企業,相對前兩類企業,這些企業所開發、運營的風電場項目較少,規模也較小,主要為從事新能源設備制造的企業,延伸至下游從事開發和運營。在全球其他國家的市場主體結構也比較類似,占主導地位的為國家電力或者能源集團,其他從事傳統行業、資金實力雄厚的大型企業也是積極參與者。
海外風電整機市場經過40年以上的發展,已形成非常高的市場集中度。2018年海外新增風電裝機28GW,其中海外前六家整機廠商市場份額占比已經達到86%,特別是行業前三家維斯塔斯(Vestas)、西門子歌美颯(SGRE)、和GE合計占有率達到61%,行業排名第一的維斯塔斯單獨的份額已經接近行業第二和第三名的總和。
      根據WoodMackenzie發布的《2018年全球風電資產所有權報告》顯示,截至2017年底,全球裝機排名前25名的風電運營商,合計裝機達到208GW,占當時全球風電裝機總量的38%。中國是全球最大的新增風電市場,累計裝機也位居全球第一。因此在全球前十大風電運營商當中,中國企業占據了6家。
      2019年11月歐洲風能協會發布《我們的能源,我們的未來》報告,該規劃由與歐盟共同協調海上風能方面工作的10個國家的能源部提交。報告提出到2050年歐洲海上風電裝機容量目標要達到450GW,而2018年底歐洲累計海上風電裝機只有18.5GW,2018年當年新增裝機2.65GW。而450GW海上風電開發僅征用該地區3%的海域面積,而將為該地區提供30%的所需能源。美國、印度、日本等也將海上風電開發提上日程,制定了各自的發展規劃。
      為實現這一目標,歐洲地區需要在2030年前每年安裝超過20GW海上風機,目前每年吊裝規模約為3GW左右。預期2019-2025年歐洲每年新增海上風機5GW左右,2026至2030年均值為8.2GW,2036至2040年新增裝機為20.5GW,2040至2050年為15.8GW。因此,從2019至2036年將迎來歐洲海上風電的黃金發展期。
三、我國風電產業現狀
      上世紀九十年代起步之初,我國通過“乘風計劃”、國家科技攻關計劃、“863”計劃以及國債項目和風電特許權項目等,支持風電制造業的技術引進、吸收和再創新,大力發展風電市場并培育了國內裝備制造業,形成具有競爭力的風電裝備全產業鏈。
      2000年我國風電裝機僅0.3GW,2002年我國國產化機組開始批量生產,2012年中國風電裝機突破60GW,取代美國成為世界第一風電大國;截至2018年中國陸上風電新增裝機已連續9年保持全球第一,超過21GW。國產整機尚未完全打開國際市場,出口主要依靠國內資金投資海外項目實現出口,中國風機企業在海外市場的占有率約為3-4%,同樣外資廠商在中國的市場占有率也長期在5%以下。
      隨著我國風電在十三五期間經歷補貼退坡,直至2020年過渡到平價開發,對開發商的專業化水平程度也在提高。疊加近年來國內環保政策加強,開發商的精細化管理程度更加嚴格,粗放式的開發模式無法滿足當地和行業的相關標準。因此國內風電開發商的頭部集中效應在2017年開始凸顯,2016-2018年國內前10名風電開發商新增裝機的份額占全市場的比例從2016年的59%逐步提升至70%;2015-2018年我國風電新增裝機容量達到95GW,國能投(原國電集團和國華合并計算)新增裝機占比最大,達到14.6%,國電投9.4%,華能集團達到7.5%,大唐集團6.9%,中廣核5.7%,華潤集團4.2%。
      截至2018年底,中國風電累計吊裝量達到209GW,其中前10家風電開發商合計開發容量超過140GW,占比接近70%。
      為順應市場需求變化,2019年國內各家整機廠商均發布了更大容量的陸上風機產品,滿足業主對度電成本快速下降的需求。與此同時,機組大型化,還可以有利于整機廠商在當前3MW級別的機型向上兼容,做到單機成本上升的速度緩于單機容量提升的速度,來實現制造毛利率的修復。
      2018年中國海上風電保持較高增速,當年新增裝機容量達到1.65GW,同比增長42.7%,累計裝機達到4.4GW。根據《風電發展“十三五”規劃》,2020年我國海上風電開工建設規模目標為10GW,累計并網容量目標為5GW。廣東、江蘇、浙江、福建等省的海上風電建設規模均要達到1GW以上。隨著各地積極響應海上風電政策,我國海上風電已進入規?;l展階段,呈高速發展態勢,迎來黃金時代。
      2018年我國新增海上風電吊裝容量1.65GW,從市場份額來看已經初步形成四四強格局,分別是上海電氣、遠景、金風和明陽智能。上海電氣常年保持行業40%以上的市場占有率,處于行業絕對龍頭地位,金風科技和遠景能源在2017年以來裝機量迅速提升,體現企業隨著市場擴容后加強了海上風電業務的布局并取得一定成績。
四、風電項目經濟效益分析
       每千瓦風電裝機容量的成本為8000-10000元,相對與造價約4000元/千瓦的煤炭、石油等常規能源電廠相比水電和火電,風能的后期維護、管理費用極低,而且收入十分穩定,一旦建成,風電場就是一臺源源不斷的提款機。
       從全球來看,風電成本也呈現出持續下降的趨勢。由于技術進步和規模效應,每千瓦時風電的成本已經由20世紀80年代的20美分下降到21世紀初的5美分左右。預計到2020年,風電成本還可下降30%,從而接近火電成本。位于山東省東部沿海的榮成風電項目目前運行狀況良好,經濟效益明顯,其上網電價為0.839元/千瓦時(含稅),顯然風電的投資利潤相當可觀。
五、風電的未來
      在2019年版全球能源轉型報告中,IRENA探討了兩套面向2050年的能源開發方案。第一套方案是按照目前和規劃的政策制定能源發展途徑(參考案例),第二種是更清潔且適應氣候變化的途徑,主要基于對更為雄心勃勃但可實現的可再生能源和能源效率措施(可再生能源路線圖(REmap)方案),這種發展路線與政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2018年報告的1.5攝氏度(°C)的碳預算水平保持一致。
      在所有低碳技術選項中,風電的加速部署加上深度電氣化,將有助于將2050年需要的總排量減少超過四分之一(將近63億噸CO2)。風能和太陽能將引領全球電力行業的轉型。陸上和海上風能裝機量將超過總電力需求的三分之一(35%),到2050年成為主要的發電來源。
       只有在未來30年內大幅增加風電裝機容量,才能實現這一轉型。這意味著與2018年的裝機容量(542吉瓦GW)相比,需要在2030年之前將全球陸上風電裝機容量增加到三倍(達到1787千兆瓦),并在2050年之前將此裝機容量增加到十倍(達到5044千兆瓦)。對于海上風電,到2030年,累計發電量將增加近10倍(至228千兆瓦),到2050年甚至會有更大幅度增長,2050年海上風電總裝機容量將接近1000千兆瓦。
風電行業需要為未來三十年風能市場的這種大規模增長做好準備。在未來20年內,陸上風電的容量安裝將增加超過4倍,達到200千兆瓦,而2018年僅為45千兆瓦。每年增加的海上風電容量安裝將具有更高的增長需求-從2018年的4.5千兆瓦千兆瓦增長添加到2050年的45千兆瓦,增長約10倍。
      在區域層面,亞洲將成為推動風電裝機容量發展的主導力量,成為風電(陸上和海上)的世界領導者。亞洲(主要是中國)將繼續主導陸上風電行業,到2050年,亞洲裝機容量將占全球總裝機容量50%以上,其次為北美(23%)和歐洲(10%)。對于海上風電,亞洲將在未來幾十年內占據領先地位,到2050年,亞洲裝機容量60%以上,其次是歐洲(22%)和北美(16%)。
      擴大風能投資是未來幾十年加速全球風電裝機容量增長的關鍵。這意味著與2018年(670億美元/年)相比,從現在到2030年,全球平均每年陸上風電投資將增加一倍以上(1460億美元/年),而在2030到2050年的余下時間,這一增長將達到三倍以上(2110億美元/年)。對于海上風電,與2018年的投資(194億美元/年)相比,從現在到2030年,全球平均年投資將需要增加三倍(610億美元/年),到2050年,這一增長將達到五倍以上(1000億美元/年)。
      規模經濟的提高、更具競爭力的供應鏈和技術的進一步革新將繼續降低風電的成本。在全球范圍內,陸上風電項目的總安裝成本在未來30年將繼續大幅下降,與2018年的平均1497美元/kW相比,到2030年,平均安裝成本將下降至800美元–1350美元/千瓦(kW)范圍內,到2050年降至650美元至1000美元/kW范圍內。對于海上風電項目,全球加權平均總安裝成本將在未來幾十年內進一步下降,到2030年將處于1700至3200美元/kW之間,到2050年將處于1400至2800美元/kW之間。
      與所有化石燃料發電源相比,陸上風電的平準化電力成本(LCOE)已經具有競爭力,并且隨著安裝成本和性能的不斷改善,將進一步下降。在全球范圍內,陸上風的LCOE將繼續從2018年的平均每千瓦時0.06美元下降到2030年的0.03至0.05美元/千瓦時和2050年的0.02至0.03美元/千瓦時之間。海上風電的LCOE已經在某些歐洲市場具有競爭力(例如在德國和荷蘭實行零補貼拍賣,法國實行較低價拍賣),而在其他歐洲市場(尤其是英國)則即將進入競爭市場。到2030年,海上風電將在世界其他市場中具備競爭力,其費用將降至化石燃料(煤和天然氣)的低成本范圍。到2030年,海上風電的LCOE將從2018年的平均0.13美元/千瓦時降至0.05美元至0.09美元/千瓦時之間,到2050年將降至0.03美元至0.07美元/千瓦時之間。_x0007_持續的革新和技術改進早就了更大容量的風力渦輪機、增加的輪轂高度和轉子直徑,這有助于增加同一地點的裝機容量。陸上應用風力渦輪機尺寸的持續增長勢頭將繼續,從2018年的平均2.6兆瓦增加到2025年的4到5兆瓦。對于海上應用,目前最大的渦輪機尺寸約為9.5兆瓦,這一尺寸很快會被超越,預計2025年投產的項目將包括額定功率為12兆瓦及以上的渦輪機(盡管部分交貨期較長的老項目可能有較低的額定功率)。研究和開發將有可能在未來10到20年內將這一數字提高到15到20兆瓦。結合改進的風力渦輪機技術、更高輪轂高度和更大掃掠面積的更長葉片的部署,可以提高給定風資源的裝機容量系數。就陸上風電場而言,全球加權平均容量系數將從2018年的34%上升至2030年的30%至55%,以及2050年的32%至58%。就海上風電場而言,將取得更大的進展,相較于2018年43%的平均值,2030年項目容量系數在36%至58%之間,2050年則在43%至60%之間。
六、加快風電發展的需注意問題
      風電是重要的可再生能源,盡快建立包括設備制造、技術服務和人才培養在內的風電產業體系,是促進風電持續健康發展的重要條件。為了實現風電的持續健康發展,使風電真正成為能源的重要組成部分,風電的建設必須要與培育和發展風電產業體系相結合,加大政府引導和支持力度,充分發揮市場機制的作用,加快關鍵技術和大型裝備的研究開發,全面提升我國風電產業的技術水平,盡快建立起我國自主研發、設計、制造、運營和管理的產業體系。
      1、進一步加強全社會環境保護意識
      新聞媒介應大力宣傳加快發展風電是經濟發展和環境保護的需要,也是電力實施可持續發展戰略的需要,電力和經濟的發展不能以浪費資源和犧牲環境為代價。當前風電建設處于起步階段,和其它發電手段相比,裝機容量和發電量都很小,但它是未來能源,發展潛力巨大,這就要求我們處理好近期利益和長遠利益的關系,局部利益和全局利益的關系,讓更多的人了解風電,認識風電,支持風電。
      2、加快風電建設,促進設備制造國產化
      風電是重要的能源資源,加快風電發展是實現可持續的重要措施。目前,制約風電發展的重要因素是技術研發和設備制造能力弱,實現風電設備國產化是加快風電發展的重要基礎。因此,目前風電的建設必須要與促進其技術研發和設備制造國產化相結合,通過風電的規?;ㄔO,為國內風電設備制造提供發展機遇和需求市場,促進國內風電設備制造業的盡快發展,不能簡單地為了擴大風電規模而從國外大規模引進風電設備。目前,我國已在采取將風電投資者與設備制造企業聯合投標建設大型風電場的方式,旨在加速促進風電設備制造的國產化。盡快掌握先進機組的制造技術。對于風能發電存在的困難,業內人士普遍認為,主要就是技術和價格的問題。技術方面,目前國內風電設備基本上被進口設備壟斷,國際上成為主流機型的兆瓦級機組在我國尚處于研制階段。發電設備國產化水平低是我國風電產業化阻礙因素之一。比如,大型兆瓦級風機日益成為全球風能技術發展的趨勢。國外風電機組目前已普遍達到兆瓦級,美國的主流機組一般為1.5兆瓦,一些歐洲國家則多為1.5-2.5兆瓦,我國國內目前本土化生產的風電設備單機容量僅在600千瓦、750千瓦級上,最大風電機組是1兆瓦,且在機組總體設計技術上落后于發達國家。
      目前來看,技術是我國發展風力發電產業繞不過的一個坎。另外,價格過高也是風能發電的問題之一,設備依靠進口,固定資產投資比重過大,不能集中大規模開發等等,種種因素導致了風電成本居高不下。近期發展風電的目的,不應該僅僅著眼于節約能源資源和保護環境同時還應該培育風電設備制造產業,盡快掌握先進機組的制造技術,帶動我國制造業同步發展。
       3、制定長期保護性電價措施
      上網電價由政府部門按照發電成本加還本付息、合理利潤的原則確定,給風電項目的投資者一定的效益保障和足夠的吸引力,保護風電開發商和經營者的合法權益。同時在風電場項目立項上給予政策上的支持,簡化審批程序,縮短立項周期。電網企業應按政府規定的價格,全額收購風電機組所發的全部電量,并分擔風電項目送出工程的建設費用。
       4、建立可再生能源(風電)稅收減免制度
       在稅收上鼓勵和幫助風電生產經營企業發展壯大。首先要制定對風電企業所得稅的減免政策;還可考慮開征非清潔燃料使用稅,用以補貼不使用常規燃料的風電企業;也可考慮給予風電企業風機進口關稅的減免政策,以吸引更多投資者參與風電項目的開發建設。
       5、加快風電人才培養
      目前,制約我國風電發展的另一重要因素是缺乏風電技術人才,風能資源評價、風電場設計、并網及運行管理等產業服務體系不健全,風電場建設的技術仍主要依靠國外提供。因此,加快風電人才培養,健全風電產業服務體系,在有條件的大學設立風電專業。培養風電技術人才。要認真研究整合現有資源,盡快建立風能資源評價和設計研究機構、風電并網技術研究機構,加強風能資源評價、風電場設計和風電并網技術的研究和技術服務能力,盡快建立健全風電產業服務體系,為今后風電的大規模發展創造條件。
應用領域
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