文 | 劉彥紅
供電、減排、就業:全球風能發展的驅動力
文 | 劉彥紅

2014年10月21日,全球風能理事會(GWEC)和綠色和平國際于北京聯合發布了2014年全球風能展望報告(GWEO)。報告指出,如果未來全球在保護大氣方面有強有力的國際政治承諾保障,各國的能源政策繼續致力于能源安全、穩定價格、創造就業及保存寶貴的水資源等目標,未來風能的發展潛力將超乎想象。報告預計至2030年,風電累計裝機容量將達到2000GW,可滿足全球17%-19%的電力需求,新增200余萬個就業崗位,每年減少CO2排放量超過30億t。至2050年,風電將滿足全球25%-30%的電力需求。
全球氣候惡化的嚴峻性、人類文明發展的促進性以及發展風能在全球電力供應、CO2減排、就業等方面帶來的收益都成為發展風能的驅動力。
一、供電:替代化石能源的生力軍
(一)處于能源過渡期的化石能源將逐步被風能等新能源所替代
極端天氣頻發、全球變暖、氣候惡化的嚴峻性正成為全球面臨和亟需解決的重要問題,然而政治、經濟、制度惰性中存在著的更大障礙已使此問題懸而未決太長時間了?;剂袭a業——當今世界上最強大的既得利益集團,不斷采取一切辦法混淆科學及減慢政策進程。但隨著過去幾十年風能和太陽能的長足發展,整個經濟轉向實現清潔可持續能源規模應用愿景的轉折點已到來,并且已逐漸成為更多國家的決策方向。風能和太陽能正在逐漸占領電力領域:電動和改良的電池技術不斷涌現,材料科學、節能設備及其應用水平不斷提升等。人類正處在由化石燃料向可再生能源的過渡期,能否贏得這場變革的勝利、贏的速度能否趕得及挽救地球的行動,取決于可持續能源替代傳統能源的速度、全球CO2減排計劃等措施的實施力度,而大力發展風力發電是解決此問題的有效途徑之一。
化石能源作為傳統能源不可再生且污染范圍廣、強度高、負面影響大。根據目前的發展趨勢,世界銀行預計到2020年,中國因燃煤污染導致疾病的治療費用高達3600億歐元(約合人民幣24733億元)的經濟代價,占國內GDP的10%以上,因此發展可持續清潔能源是中國的當務之急,風電的高環保性、安全性和可操作性使其逐漸成為替代傳統能源的有生力量。
(二)風能的迅速崛起使其在能源領域發揮愈來愈重要的作用
根據全球風能理事會發布的2014年全球風能發展數據,2014年是全球風電發展創紀錄的一年,年度裝機容量超過50GW,比2013年的35.6GW有大幅增長,并且并網進程大大加快,新增并網容量大于51GW。全球風電新增裝機容量和并網速度的加大加快,說明風電的并網技術和供電質量有了長足進步,逐漸擺脫技術瓶頸、走向大規模應用,成為新能源領域的中堅力量。風電產業發展正吸引越來越多的投資,過去4年平均每年風電領域的投資都在500億歐元(約合人民幣3437億元)左右。2014年,全球在清潔能源方面的總投資達到2770億歐元(約合人民幣19045億元),其中風電領域投資增長了11%,達到889億歐元(約合人民幣6112億元),占比32.1%。
國家能源局指出,2014年中國風電產業發展勢頭強勁,新增裝機容量19.8GW,創歷史新高,風電累計并網裝機容量約為96.4GW,占全球的27%,高居世界榜首。特別是受陸上風電上網價格下調政策和風電主要建設材料等大宗商品價格下行建設成本降低的影響,2014年下半年中國多地區出現搶裝現象。2015年,中國風電將超核電,成為繼火電、水電之后的第三大主力電源。
基于對風能貢獻實質性逐漸增大的設想,全球風能理事會預測,2020年全球風力發電規模將達到1750 TWh,2030年上升到接近3900 TWh。這意味著風電2020年將滿足全球電力需求的7.2%-7.8%,2030年將滿足12.9%-14.5%,這是一個相當大的貢獻,但是離滿足氣候保護目標要求還有一定差距,2050年風力發電能力將躍升至7000TWh,全球能源供應占比接近20%。
(三)技術的層層突破大大提高了風能的可靠性
近幾年,歐洲WINWIND、ENERCON等公司開發了全功率變流并網技術,并大規模成功應用,這種技術可使風輪和發電機的調速范圍從0變到額定轉速的150%,大大提高了風能的利用范圍,改善了并網供電的電能質量。ENERCON公司將每個風電機組功率因數的控制由分散加以集中,改由并網變電站統一調控,使電網的有源功率因素校正和諧波補償得以實現。全功率變流技術成為歐美大型風電場建設的新興主流模式。
目前,全球風電的平均發電容量系數約為28%,但是不同地區間有很大差異,該系數在風電發展迅速的多風地區正逐漸增加,比如巴西、墨西哥等國。另外風電機組容量穩步增長,風電機組的一般規格在各個國家和地區參差不齊。2014年以后陸上大多安裝的為1.93MW型或更大輸出功率型,逐步取代目前世界上普遍運行的1.34MW型,海上偏向于安裝3.6MW型或以上輸出功率型。經過多年發展,設計的不斷優化,以及大規模生產相同或相似風電機組的經驗,使風電機組技術本身的成本逐步下降。中國風電產業制造能力和集中度增強,2MW型陸上風電機組市場占有率顯著提高,5.5MW級及以上規模的大功率海上風電機組自主研發成功并投入運行。
二、減排:減少溫室氣體排放的好辦法
風能資源屬于可再生清潔能源,是無污染、可再生、能量大、前景廣的新能源。風能對環境保護的益處良多,包括消除當地空氣污染、降低水資源消耗等,但是最顯著的莫過于對CO2減排的貢獻,目前也是人類可為全球氣候變化問題做出最大貢獻的高效途徑之一?,F代風電技術具有極佳的能量均衡能力,所有與風電機組制造、安裝、維護及退役過程有關的CO2排放,都可在其投入運營的頭三到九個月內得到“補償”,在接下來的近二十年設計使用壽命中,風電機組也不會產生任何已嚴重困擾地球生態多時的有害溫室氣體。
CO2減排的多少完全取決于風電場替代了什么樣的電廠。如果置換水電或核電,差別較小,但如果替代煤或燃氣,差別就比較顯著。全球風能協會報告指出化石燃料電廠CO2排放范圍為500 g/kWh-1200g/kWh,劣質燃料排放量還要更高。在現有電力分布基礎上,風電CO2平均減排量約為600g/kWh,不同地區存在較大差異,各地大部分現有風電場減排量可能略低于該值,但是新裝機的電場減排量顯著高于該平均值。
根據上文數據估算,2014年全球風力發電的年度CO2減排量約為4.2億t,累計減排量近23.6億t,預計2020年,年度減排量將超過10億t,累計減排量達到75億t,2030年兩值分別超過23億t和240億t,2050年分別超過45億t和900億t。在所有措施中風能利用對減排效果的影響是最顯著的,但是當前減排的關鍵問題在于實現這種減排的速率上,這是后期還待解決的問題。
三、就業:創造就業機會的新引擎
風電行業創造了一大批技能要求高、要求一般和幾乎無要求的崗位,無論是從現在還是未來來看,風電發展帶動就業的優勢越來越顯著。尤其是在農村地區,風電發展帶來的投資和就業機會,將有助于遏制農村人口向城市大量遷移的現象。
全球風能理事會的評估報告指出,一個國家特定年限內每新增兆瓦級風電安裝容量,包含制造、零部件供應、風電場開發、建設、運輸等所有環節在內,帶來的全球平均就業機會是14個。另外,現有風電場每兆瓦裝機容量可帶來平均約0.33個運營和維護崗位需求,不同地區也會存在巨大差異。截至2014年年末,風電行業全球雇用人數約為70萬人,預計該值將在2015年末超過80萬,2020年達到110萬,2030年150萬,2050年260萬。
國家統計局數據顯示,中國2014年就業人口數量為7.7億人,同比增加0.4%,第一產業就業人數2.27億人,同比減少6.1%,第二產業2.31億人,同比減少0.3%,第三產業3.14億人,同比增加5.5%??梢钥闯?,中國人口基數龐大,要解決七八億人的就業問題,需要創造大量就業崗位,第一產業就業人群向第三產業轉移的現象顯著,第二產業隨著傳統低效率工業的轉型升級,所需要的就業人數不會明顯增加,而風電產業橫跨第二、三產業,涉及材料、制造、電力、自控等多個領域,可以創造可觀的就業數量,對高技術和工藝的要求,也將為進一步提升就業人員職業素質提供條件,對再就業和人才流轉有積極促進作用。
一、中國風能發展攤大活少
國家統計局數據顯示,2014年中國風電裝機容量占全國發電裝機容量的7%,但是實際發電量僅占全國的2.7%,說明中國風電設備的使用率堪憂,風電實際平均利用小時數同比減少近10%及超過國際最高限一半以上的棄風率也印證了這一點,中國風電還有相當大的擴展空間。特別是中國沒有掌握風電并網核心技術,提供的風電機組質量不高,電網運營商故意推遲風電并網并減少購買風電,全國有近二成的風電產能被閑置,使風電投資回報率進一步降低?;痣婋m然高污染、高消耗,但是價格低,受電網偏愛的局面,還是籠罩在中國風電產業發展上的陰云。另外大功率海上風電技術較發達國家仍有較大差距,都需要我們認真思考中國風電的未來發展之路。
二、政策扶持需切實全面細化
從1994年至今,中國在鼓勵風電發展方面出臺了20余項法規和政策,從鼓勵建設風電場、下放風電項目審批權到收回審批權;從對外資風電機組免進口稅到對風電機組關鍵零部件和材料進口實行退稅,鼓勵風電機組國產化;從招標確定上網電價,實行風電費用分攤制度(風電上網電價高出當地燃煤機組標桿上網電價部分,通過全國征收的可再生能源電價附加費分攤解決)到執行風電標桿上網電價;從對風力發電設備產業化實施專項補貼到調控風電設備產能過剩;從嚴控風電裝備產業盲目擴張到加強質量控制,支持研發。
2015年年初,中國政府又出臺了差別化下調陸上各資源區風電標桿上網價格政策,此舉雖可在一定程度上倒逼行業質量提升,但將進一步降低陸上風電場運營收入和行業利潤,給自2011年以來長期靠補貼運營的風電商現金流帶來巨大影響。中國宜結合能源計劃和新能源發展目標,出臺切實的配合政策,引導風電行業健康運營。
三、提高風能資源利用率
中國風能資源豐富,據估計可開發利用的風能資源儲量為10億千瓦。然而中國風能資源利用尚存在一些限制及弊端:如風速不穩定、產生的能量大小不穩定、風能資源利用受地理位置限制、轉換效率低、布局不合理、棄風限電損失大等問題。
中國應進一步重視風電相關技術和設備開發,提高風電容量系數和風能資源利用效率,減少棄風現象,加強風電并網能力。特別是海上風電開發,中國尚有很大發展空間,應重視此領域的項目投資和建設,加強在靠近負荷區域的風電項目開發。另外在風能資源的評估上,應進一步加強專業性和系統性,以對全國風能資源開發和風電項目建設起到指引性作用,避免低效投資。
四、開啟多元化經營模式
中國風電產業目前處在擴大規模、優化布局、提升質量的爬坡階段,風電企業盈利能力差,中國風電產業發展與發達國家的仍有巨大差距。風電消納問題尚未解決,地區之間的電網聯系和各級電網以及電網與電源協調發展亟需加快推動和強化,需形成全國統一的大市場和與之相適應的聯網能力,需把風能等清潔能源發電的高效利用作為整體電力規劃研究的前提,構建對清潔能源“友好”的整體電力系統。
加快電力運行管理的市場化改革,通過擴大資源配置范圍、加快蓄能電站建設等手段實現多種電源互補、電網跨區互補,另外優化電力系統,抓緊研究以清潔能源供熱的相關鼓勵措施。中國風電開發經營模式也應進一步多元化,廣泛吸引社會資本投資建設并參與運營,特別是與公共設施開發結合,即目前國家大力倡導的PPP融資模式。通過政府購電協議等方法確保風電項目運營后的盈利空間和市場穩定性。用戶也可作為風電項目的投資者,長期投資,長期消費和長期獲益,可進一步促進風電并網消納和行業的穩健發展。
(作者單位:中國電子信息產業發展研究院)
