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丹麦风电开发利用成功经验谈

发布时间:2019-11-30 14:59:08

丹麦风电开发利用成功经验谈

在可再生能源中,风能的作用越来越受到人们的重视。世界上风能资源丰富,风电是具有商业前景的成熟技术和新兴产业,并有可能成为未来世界最重要的替代能源之一。目前,全球开发利用风电的国家约50个,而丹麦是其中的成功典型。在这个只有500万人口、4.3万平方公里的国土上,风车的数量却高达5344架;两万从事风电产业的人员,提供了世界上1/2的风机、全国1/4的电力。欧洲人从丹麦看到了绿色能源的希望,把风电誉为“欧洲微软”。

丹麦是最早利用风力发电的国家之一。由于丹麦缺乏自然能源,早在1891年就开始风电研究。第一次世界大战期间,石油短缺刺激了丹麦的风电发展。至1918年,1/4的乡村发电站用的是风电,当时的风机功率多为20—35千瓦。一战后,石油供应恢复,风电衰落,到1920年仅保留了75台风机。第二次世界大战时,石油再度紧张,风电重又兴盛,丹麦的Lykkegard和Smidth两家风电公司一时间闻名遐迩。二战后,欧洲各国就未来欧洲的石油供应问题展开讨论,促使丹麦进一步探索如何开发利用风电。1973年、1979年的石油禁运、能源危机以及绿色环保意识的加强,推动了风电产业发展;加上丹麦是世界上人均二氧化碳排放最高的国家之一,对大气变暖的关注也促进了丹麦的风能开发。

目前,丹麦风电的水平居世界领先地位,主要表现在以下几个方面。一是装机容量大。20世纪80年代,丹麦政府制定了在2005年装机容量达150万千瓦的目标。这一目标提前7年实现,到2004年装机容量已达到310多万千瓦,居世界第四(前三位是德国、西班牙和美国)。人均装机容量540瓦,是世界平均水平的71倍,是我国目前的770倍。二是风机技术提高很快。2000年每台风机平均功率为856千瓦,2002年升至1356千瓦,2003年跃至2045千瓦,功率的年均增长率高达34%。三是海上风场成为新亮点。目前,已安装和在建的海上风场有6个,装机容量超过42万千瓦。四是风电比重高居世界首位。丹麦政府在早先制订的目标中,计划到2005年风能比重达到10%,后又调整为到2003年达到16%。但早在1999年就已经达到12%,目前已经超过20%。在丹麦环境能源部的长远计划中,2015年风电比重预计达到35%,2030年则达到50%。

丹麦也是当今世界最大的风电设备生产国。早期风机制造商多数有飞机或发电机制造背景,如波音、西屋、西门子、洛克希德等;而当今世界风机制造业中名列前茅的,多数以机械制造起家。丹麦风机可谓后来居上,丹麦的农机制造商进入风机业后迅速崛起。目前,世界排名前10位的风机公司中,丹麦占4家,其中居首位的是丹麦Vestas公司,占世界总产量高达35%。现在,世界投入使用的风电设备中,有一半是丹麦制造的。近两年来,丹麦风机仍占世界市场的40%左右。丹麦风机90%以上供出口,2001年出口比重高达97%。风机年出口量3000台左右,销往40多个国家,其中前三大市场为德国占31%、西班牙占16%和美国占9%,共占56%在这三国的销售都高于丹麦本土(占7%);在中国市场的销售占2%。上世纪90年代后期丹麦的风电制造业年均增速高达40%,近几年增速有较大起伏。

风电的普及也带动了丹麦风机业技术水平的发展,风机的功率迅速提高。早期的风机机翼旋转直径为10.6米、功率25千瓦;现在,旋转直径72米、功率2000千瓦、塔高70—80米的风机正在推广,旋翼直径126米、功率5000千瓦、离地面183米的大风机也开始商业化。目前,一台2000千瓦风机的发电量,比1980年135台风机发电量的总和还要多,不仅发电量大大增加,而且成本不断降低。

丹麦的风电发展并非一帆风顺,社会上对利用风能一直存在争论。反对者认为,风力发电分散、不稳定、地区差异大,在价格上明显高出火电,进入常规电难。赞成者认为,除考虑发电本身的内部成本外,还要考虑运行成本和环境成本等外部成本。欧洲一项为期10年的研究成果表明,考虑外部成本后,煤和石油成本将增加一倍;天然气增加30%;核电外部成本最大;风电外部成本最小,与现行价格相比几乎可以忽略不计。尽管有争议,丹麦风电支持者仍占绝大多数,达68%,认为风电过多或已经足够的只占25%。

丹麦政府对风力发电一直持积极的支持态度。1976年、1981年、1990年和1996年,政府先后公布了四次能源计划。在1996年的能源计划中,能源远景规划扩展到2030年,提出了届时风电比重达50%的目标,并制定了一系列政策支持的具体措施。一是支持风能研发。丹麦国家实验室的风能部门约有50名科学家和工程师,从事空气动力、气象、风力评估、结构力学和材料力学等各方面的研究工作。为了保证风机的质量和安全性能,丹麦政府专门立法,要求风机的型号必须得到批准,并由国家实验室审批执行。二是财政补贴和税收优惠。政府早期资助30%的风机安装费,规定风电等可再生能源的最低价格,每度电0.17克朗的补贴和每度电0.1克朗的二氧化碳税返还。设有电力节约基金,政府对提高能源效率的技术和设备进行补贴。三是实行绿色认证。丹麦政府实行绿色标识计划,鼓励消费者购买一定数量的绿色能源,以扩大风能等可再生能源的使用。《电力供应法》要求,电力公司必须以固定价格购买可再生能源;2003年以后,全国所有消费者的可再生能源消费比重须高于20%。四是市场准入和上优惠。政府通过强制措施和税收优惠等多重政策,消除风电在开发初期的市场准入障碍,建立行之有效的投融资机制。对风电上给予鼓励。电力公司须将售电收入优先付给私人风机所有者。

上述政策支持取得了明显的效果,最直接的效果是风电成本不断下降,投资回收期缩短。风电成本是推广风能所面临的最具争议的问题之一。风电的成本主要取决于风机所在地的平均风速。丹麦地理位置比较优越,在资本运作和地区基础设施良好的情况下,大型风机的每度电成本约为4美分。风机的设计寿命为20—25年,安装后的运行及维护成本约为风机价格的3%。因此,丹麦的风电成本下降迅速,20多年来已减少了4/5。1981年风电成本为每度电12克朗,1999年降到3克朗,现在降到0.3克朗左右;由于技术进步和成本优化,今后5年内将再下降20%,接近石化燃料发电成本,从而可以和新建燃煤、甚至燃气电厂竞争。目前,风电的销售价格平均为0.43丹麦克朗/度(约合人民币0.55元/度)。随着各项政策支持的实施,丹麦风能的经济效益有了巨大的提高,投资回收期只有8年左右。在风能充足的地方,单机容量500—600千瓦、设计最先进的风电经济效益能够同效率最高的煤电相媲美。

以地方或社区为主建设风电项目是丹麦风电的独特组织方式,目前这类项目占总量的81%;80%多的风机归合作社或私人农场主所有,十多万个丹麦家庭拥有风电合作社的股份或自己的风机。丹麦人普遍认为,这种与地方合作兴建的组织形式有诸多好处。比如,地方主动参与后,可增加投资,扩大装机容量;可以同当地居民直接交流,取得理解与支持,减少冲突与矛盾;可以减少输电费用,节省电能,提高技术,降低成本;可以促进居民广泛参与,使可持续发展深入人心。以我们调查的米登格兰海上风场为例,该风场是合作建设的,共有8527个成员(包括私人、机构和公司)40500股,总投资2300万欧元,投资回收期为8年。风场有20台风机,每台2000千瓦,共4万千瓦;风机寿命25年,年发电1000万度,每度电成本0.044欧元。销售给股东的风电价格,前6年每度0.08欧元,第6—10年每度电0.058—0.08欧元,第10—25年按市场价销售;绿色标志证书可以交易。

地球上可利用的风能比可利用的水能总量要大10倍,高达53万亿千瓦时。即使到2020年,世界电力需求达到每年25.6万亿千瓦时,也只有风电资源的1/2。我国风力资源居世界第一,但风电发展相对落后。学习丹麦经验,加快风电发展,无疑是解决我国经济社会发展中能源短缺问题的重要途径之一。

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