風光互補—新能源利用的“風光”之路

賽迪信息能源咨詢中心 ■ 路遠

風力發(fā)電和太陽能發(fā)電雖然是清潔無污染的可再生能源，但也存在著能量在空間上分散、在時間上有峰谷波動等問題，如風力發(fā)電的間歇性，以及太陽能發(fā)電系統(tǒng)在夜間和光照條件不好時無法提供電力等等。而風光互補應用綜合了風力發(fā)電和太陽能發(fā)電的優(yōu)勢，提高了資源的利用效率，也很好地解決了單獨使用風力發(fā)電或太陽能發(fā)電受季節(jié)和天氣等因素制約的問題，使得風力發(fā)電和太陽能發(fā)電形成了很強的互補性，提高了供電的可靠性。

風光互補發(fā)電是對太陽能發(fā)電、風力發(fā)電的綜合應用，目前國內(nèi)大型風力發(fā)電(單機裝機容量一般在MW級以上)與并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電、太陽能光熱發(fā)電的風光互補應用尚處于起步階段，主流的風光互補應用是指中小型風力發(fā)電機發(fā)電(單機裝機容量在100kW及以下)與太陽能光伏發(fā)電的離網(wǎng)綜合應用，即本文所研究的風光互補應用。

一 多重因素推動風光互補應用發(fā)展

在政策方面，將由注重發(fā)展風能和太陽能大型并網(wǎng)發(fā)電向并重發(fā)展分布式發(fā)電轉變。過去幾年國家針對風力發(fā)電和光伏發(fā)電領域的政策主要集中在大型并網(wǎng)領域，風光互補主要應用領域為中小型分布式發(fā)電，在過去很長時期內(nèi)缺乏政策層面上的有力支持。“十二五”期間，國家將不再一味發(fā)展大型風電基地，也將鼓勵太陽能發(fā)電和風電的分布式利用，如工業(yè)和信息化部《太陽能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》將建立分布式光伏電站、離網(wǎng)應用系統(tǒng)、光伏建筑一體化（BIPV）系統(tǒng)、小型光伏系統(tǒng)及以光伏為主的多能互補系統(tǒng)列為“十二五”期間光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要任務之一。政策導向使得中小型分布式發(fā)電成為風力發(fā)電和光伏發(fā)電領域的重要應用形式之一，風光互補行業(yè)將獲得國家政策的大力扶持。

市場發(fā)展方面，隨著風光互補應用系統(tǒng)集成技術的成熟、可靠性的增強以及社會認知度的提高，風光互補的應用領域不斷拓展，市場進一步細分。目前風光互補已被廣泛應用在道路照明、景觀照明、交通監(jiān)控、通訊基站、大型廣告牌、學?？破铡⒓彝ス╇姟⑥r(nóng)業(yè)殺蟲、發(fā)電站以及海水淡化等領域，市場規(guī)模逐步擴大。

在技術上，風光互補發(fā)電是風力發(fā)電和光伏發(fā)電的綜合應用，相比單一的風力發(fā)電或光伏發(fā)電，風光互補發(fā)電在穩(wěn)定性、資源利用效率等方面具備明顯的優(yōu)勢。同時，風光互補應用系統(tǒng)的逆變單元、控制單元等可以為風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)所共用，在系統(tǒng)成本上也有明顯的優(yōu)勢。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，我國風光互補應用系統(tǒng)集成技術有了長足的進步，系統(tǒng)可靠性大幅提升，已處于國際領先地位。

二 我國風光互補市場快速穩(wěn)定發(fā)展

近年來，在市場需求的強勁拉動，以及其他諸多因素的推動下，我國風光互補應用市場規(guī)模保持持續(xù)、穩(wěn)定、快速的增長。

首先，風光互補是風力發(fā)電和太陽能發(fā)電的綜合應用，很好地解決了單獨使用風能或太陽能受季節(jié)和天氣等因素的制約，提高了資源的利用效率，也增強了應用系統(tǒng)的可靠性，使其比單獨的風力發(fā)電和太陽能發(fā)電具有更強市場競爭力。在邊遠地區(qū)無電戶供電、海島供電、油井供電、道路照明、景觀照明、微波中繼站、鐵路和公路信號系統(tǒng)、燈塔和航標燈電源、氣象臺站、地震臺站、水文觀測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等傳統(tǒng)離網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電和中小型風力發(fā)電的市場領域，已經(jīng)越來越多的使用風光互補供電。

其次，由于2010～2011年中小型風機的出口比例在下降，中小型風機更多應用在國內(nèi)市場，在一定程度上促進了國內(nèi)風光互補應用市場的發(fā)展。據(jù)中國農(nóng)機協(xié)會風能設備分會統(tǒng)計，2008～2009年我國中小型風機出口量占總銷量的45%～55%，而這一比例在2010～2011年只有35%。

再次，我國風光互補在市政建設、城市治安監(jiān)控、森林防火監(jiān)控、電動汽車充換電站等領域的應用不斷拓展，風光互補應用產(chǎn)品的種類和性能都有很大提高，也保證了其市場規(guī)模的快速增長。

2009～2011年，我國風光互補應用領域產(chǎn)品的銷售額增幅保持在29%～35%之間，2011年中國風光互補應用領域產(chǎn)品的市場銷售額約為25.7億元，較2010年同期增長約34.18%。

中國農(nóng)機協(xié)會風能設備分會數(shù)據(jù)顯示，風光互補產(chǎn)品應用在供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等領域時，需要配套的工程基建等投資，風光互補產(chǎn)品的銷售額約占應用市場總容量的60%～67%。依此推算，2011年風光互補應用領域的市場規(guī)模約為42.8億元。

三 未來我國風光互補市場發(fā)展空間廣闊

風光互補應用領域包括了風光互補供電、照明、監(jiān)控等領域，涵蓋了邊遠地區(qū)供電(包括無電戶供電)通信、石油、氣象、森林防火、邊防、路燈照明、景觀燈、電動汽車充換電站等眾多領域，未來5～10年潛在市場容量在數(shù)千億元以上，市場推廣前景十分廣闊。

1 風光互補照明領域

城市路燈照明方面，2010年住建部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國657個城市共有道路照明燈總計1774萬盞，其中“十一五”期間凈增567萬盞。且隨著國家基礎建設的快速發(fā)展，未來10年城市路燈年均增加量將不低于“十一五”期間，即未來10年城市路燈照明的市場潛在需求至少在千億元以上。而隨著風光互補路燈控制技術、LED技術和儲能技術的進步，組件轉化率的提升，未來風光互補路燈一次性投入成本將可與普通路燈相競爭，風光互補路燈在城市路燈領域將取得更大份額。

據(jù)交通部統(tǒng)計，截至2011年底全國高速公路總里程已達8.5萬千米，2020年公路網(wǎng)總規(guī)模將達到420萬千米，其中高速公路將達到12～13萬千米。以60～80萬/千米的路燈建設投資成本計算，新建高速公路照明的潛在市場可達200～400億元。

目前全國農(nóng)村公路(含縣道、鄉(xiāng)道、村道)里程達350.66萬千米，5年新增59.13萬千米，未來10年仍將有超過100萬千米的增加，農(nóng)村道路照明市場又有很大的市場空間。若同時考慮道路照明燈的更新、市政景觀照明、公交候車亭照明、戶外廣告牌照明、公共廁所供電，整個照明領域領域對風光互補供電的市場容量需求更大。

2 風光互補供電領域

無電戶供電方面，我國目前尚有220～270萬戶人口居住在邊遠無電地區(qū)，其中至少有100～150萬戶可以采用風光互補供電系統(tǒng)來解決他們的用電問題(其他居民則依靠電網(wǎng)延伸和小水電等來解決)。如果每戶按照脫貧基本用電水平測算，則潛在市場有30萬kW；若按照小康用電水平，則潛在市場為150萬kW。據(jù)世界能源大會白皮書統(tǒng)計，全球無電人口多達14億。主要是集中在亞非拉等地區(qū)，由于電網(wǎng)建設與經(jīng)濟發(fā)展不匹配所造成的無電人口，而快速有效的解決措施就是使用風光互補或太陽能。世界市場的開拓需要一個逐步的推進過程，以每戶1.5萬元投入計算，消滅全球十分之一的無電戶而帶來的市場就可達上萬億元。

石油工業(yè)領域，目前全國各地油田至少有10萬臺抽油機在工作。如果10%采用風光互補供電系統(tǒng)，則需求容量約為10萬kW。而且，油田都在荒郊野外，多數(shù)油田風能和光能資源都很好，采用風光互補供電系統(tǒng)的比率應高于10%。

通信領域，目前國內(nèi)三大電信運營商在多個基站和直放站中使用了風光互補供電系統(tǒng)，投入使用的系統(tǒng)運行穩(wěn)定，取得了很好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。全國約有150萬個基站，年增長率在10%左右。按照既有改造和增量合計來估算，如果每年有3萬個新建或改造基站使用風光互補供電系統(tǒng)，其市場規(guī)模就可達15萬kW。

在氣象環(huán)保領域，為了獲得準確數(shù)據(jù)，往往要布置很多監(jiān)測點，電網(wǎng)不能有效覆蓋的地方就很難獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此為檢測設備運轉提供不間斷的電源是很重要的。初步估算全國有大大小小10萬多個監(jiān)測點，風光互補供電市場需求約在2～3萬kW之間。

交通供電領域，全國現(xiàn)有加油站約10萬個、收費站約8萬多個，且隨著路網(wǎng)的不斷完善，每年增長10%以上。這些站點有一半位于電網(wǎng)薄弱、甚至電網(wǎng)覆蓋不到的地方，若采用風光互補供電方式，可有效降低通電、用電成本，按照每個新建站點裝機20kW，預計每年市場容量需求可達3萬kW。

部隊營房、邊防哨所和雷達站領域，我軍大約有2000個邊遠、分散營區(qū)、邊防哨所和雷達站，一般都遠離城市、城鎮(zhèn)，遠離電網(wǎng)，都存在供電保障問題。部隊生活用電功率一般為20kW左右，日用電量一般小于100kWh，負荷也多為照明、取暖、水泵等生活用電，部隊對風光互補發(fā)電系統(tǒng)的市場容量需求大約在4萬kW左右。

3 風光互補監(jiān)控領域

森林防火監(jiān)控方面，我國森林面積約為1.9億公頃，傳統(tǒng)森林防火主要是通過地面巡護、了望臺監(jiān)測、衛(wèi)星遙感等，如果采用風光互補監(jiān)控系統(tǒng)，這又是一個不小的市場。云南省擁有森林面積約18.2萬平方千米，居全國第3位，投資了約2.5億元用于森林防護監(jiān)控，建立了492個監(jiān)測點，監(jiān)控覆蓋了云南三分之一的森林面積。據(jù)此推算，若全國森林監(jiān)控系統(tǒng)都采用風光互補系統(tǒng)，則需要至少78億元的投資。

其他監(jiān)控領域，截至2009年，中國已建成油氣管道總長超過6萬千米，預計未來10年再建5萬千米。如果建成監(jiān)控每千米一個的監(jiān)控系統(tǒng)，則潛在市場在500億元上下；此外，我國陸地邊境線東起遼寧丹東鴨綠江口，西至廣西壯族自治區(qū)防城港市的北部灣，總長度約2.2萬千米，對于風光互補監(jiān)控來講，又是一個不小的市場。

4 農(nóng)林牧副漁的應用

基于環(huán)境保護、食品安全等方面的考量，生物殺蟲和物理殺蟲是今后我國農(nóng)業(yè)病蟲害防控的發(fā)展必然趨勢，僅農(nóng)田殺蟲燈就有超過上億盞的潛在需求，風光互補殺蟲燈的應用市場前景十分看好。 (轉下頁)

未來3～5年，隨著我國對分布式能源利用的支持力度不斷增強，以及風光互補產(chǎn)品競爭力的不斷提升，特別是逆變器的升級換代，風光互補產(chǎn)品將繼續(xù)朝著高智能化、高效率、高可靠性、長壽命、綠色化等方向發(fā)展。

基于上述應用領域的前景容量需求、風光互補應用系統(tǒng)目前的發(fā)展態(tài)勢，未來風光互補應用領域的擴展，并綜合考慮目前國內(nèi)風光互補行業(yè)的產(chǎn)業(yè)和技術基礎、可能存在的市場與政策的不確定性等，預計風光互補應用領域產(chǎn)品的市場在2020年之前將保持在33%～38%的增長幅度，呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。“十二五”末，風光互補產(chǎn)品市場將超過80億元，至2016年，預計我國風光互補產(chǎn)品市場將達到114億元，到2020年，市場規(guī)模將超過400億元，按風光互補產(chǎn)品的銷售額占應用市場總容量的60%推算，同期應用市場的規(guī)模將分別達到190億元和681.4億元。