我國風電產業現狀與發展趨勢探究

紀志國

（中閩能源股份有限公司，福建 福州 350001）

1 我國風力發電現狀

（1）產業規模方面。2006年我國《可再生能源法》頒布實施，明確規定了風能等可再生能源的法律地位，并將可再生能源作為能源發展的優先事項。我國政府承諾到2020年單位國內生產總值碳排放比2005年下降40%～45%,非化石能源占一次能源消費比重達到15%左右。“十三五”時期，我國風力發電技術獲得了平穩快速發展，截至2019年年底，我國已建成4000 多個風電場，擁有12 萬臺風電機組，全國風電累計裝機2.1 億kW，其中陸（上風電累計裝機2.04 億kW、海上風電累計裝機593 萬kW，風電裝機占全部發電裝機的10.4%。2019年風電發電量4057 億kW·h，首次突破4000 億kW·h，占全部發電量的5.5%。風電已成為我國的重要能源之一。

（2）產業政策方面。為了給風電產業長期發展提供良好的外部環境，我國從立法、規劃、補貼、電價附加、并網等方面相繼出臺了多項扶持政策。

①上網電價逐步下調。我國風電最初制定的激勵政策主要以“還本付息、合理利潤、全額收購”為原則，在隨后的項目實踐中，國家又制定了風電場特許權招標政策、四類風能資源地區指導標桿電價政策、競價上網政策以及即將到來的平價上網政策。風電標桿電價階段降低，我國的風電上網電價從最早的1.2 元/kW·h 左右，現在已實現平價，有些地方甚至比煤電還低。

②支持風電設備研發及國產化。國家鼓勵企業開發、制造大功率風力發電機組，如2006年風電特許權招標原則規定：風電設備制造商要提供保證供應符合75%國產化率風電機組的承諾函，這也是國際風電設備巨頭陸續開始在華建廠的根本原因。

2009年國家財政部發布《風力發電設備產業化專項資金管理暫行辦法》，明確了中央財政安排風電設備產業化專項資金的補助標準和資金使用范圍，將對風力發電設備制造商給予直接的資金補貼。

③風電全額上網。可再生能源法要求電網企業要為可再生能源電力并網提供便利，并全額收購符合標準的可再生能源電量。配套法案要求大型風電接網工程由電網企業投資，如由企業建設，將在上網電價方面給予支持。

④電價支持。根據《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》，風力發電暫不參與市場競爭，風力發電價格實行政府指導價，超出當地燃煤機組標桿電價部分的由各級電網按期銷售電力占全國的比例分攤全國可再生能源電價附加額。

⑤財稅優惠，風電項目屬于國家重點扶持的公共基礎設施項目，根據《企業所得稅法》及《實施條例》，實行“三免三減半”征收企業所得稅。

（3）風電技術方面。風力發電技術如大容量、長葉片、高塔架、全功率變流、智能控制、大數據分析等得到大規模應用。風電項目的開發也從高風速風場到低風速風場，從陸上風場到海上風場。風電項目的投資建設、運行維護，風電產業政策支持等都進入了新的階段。

①單機容量不斷加大。我國風電機組的單機容量從不足百千瓦到現在的十兆瓦，風輪直徑從不足20m 到現在的171m，2019年90m 長的葉片已經成功下線。塔架高度從不足30m 到現在的120m，未來可能超過200m。目前，年平均風速在5m/s 的風電場已具有開發價值。通過風機認證數據分析，風機的研發速度，從一年十幾個機型，到現在每年200 多個機型。機型的銷售期從一個機型賣5 ～6年，到現在2 ～3年，甚至1年就會被淘汰，更多新的需求，新的單機容量機型在快速迭代，競爭越來越激烈。

②設計施工運維數字化。通過將風電場風資源、地形地貌、土建設計、設備選型與大數據、優化算法、數字化技術相結合，讓工程設計軟件化，實現設計效率的提升和降低成本。如風機混排技術、塔筒基礎定制優化、集電線路優化、升壓站智能選址、少人無人值守設計等。

③風電發展日趨均衡。風電裝機規模從“三北”、東南沿海起步，到現在全國開發。中東南部地區風電裝機占比已超過“三北”地區。據中國可再生能源風能專業委員會數據，我國2018年新增風電裝機集中在中南、華北、華東、中南地區占比持續上升。2014 ～2018年，“三北”地區新增裝機容量占全國比重呈持續性下降態勢，由2014年的67%下降到2018年的43%。

④海上風電開發加速。海上風電，從2007年渤海灣第一臺試驗樣機到2010年東海大橋第一個海上風電場，截至2019年年底，累計裝機容量超過500 萬kW。

2 風電產業發展的必然性

在新能源發展進程中，風能憑借著其建設周期短、環境要求低、儲量豐富、利用率較高等特點在世界各國得到了持續快速的發展。由于風力發電是低排放、低污染的低碳電力發展模式，因此，將其作為電能可持續發展的重要戰略選擇之一。我國風能資源豐富、技術成熟、成本下降、政策支持，是風電產業發展的必要條件。

（1）我國風資源豐富。豐富的風能資源為世界各國大規模開發風電提供了便利，我國可開發的陸地和海洋風能資源大約分別為253GW 和750GW。年平均風速達6m/s 以上的內陸地區約占全國總面積的1%，僅次于美國和俄羅斯，居世界第三位。

（2）全球氣候變暖和能源危機是風電高速發展的動因。由國際氣象組織發布的2017年《WMO 全球氣候狀況聲明》可知，2017年全球平均溫度比工業化前的溫度約高1.1℃。減少溫室氣體排放，發展綠色可再生能源成為共識。

（3）技術成熟和成本下降是風電產業高速發展的關鍵。風電的優勢在于沒有資源總量限制以及良好的環境效益，隨著風電技術的日益成熟，風電裝機容量不斷增大，并網性能不斷改善，發電效率不斷提高。風電設備在能源設備中脫穎而出。規模化、標準化、系列化以及大幅降低發電成本，促進了風電產業的發展。

（4）國際合作和政府支持是風電產業高速發展的可靠保障。電價補貼、價格優惠、稅收減免、金融支持、規模化開發、集中外送、全額收購等有力地支持了風電產業的快速發展。

3 影響風力發電產業發展的因素

（1）風電上網波動大，影響電網安全。風電具有波動性、隨機性強、可控性差的特點。風電大規模接入對電網的運行會帶來不利影響；同時，電網擾動或運行品質的惡化，又會影響聯網風電的運行。當風力擾動的頻率接近系統的自然頻率時，就會出現巨大的波動，危機電網安全。

（2）投資成本高，項目回收期長。風電項目屬于重資產項目，一次性投資高，回收期長，風電項目投資中，風機設備的造價占比接近一半，我國風電項目單位千瓦投資從10年前的10000 元以上下降到現在的6000 元左右。一般而言，風電項目的自有資金內部收益率在8%以上，回收期在13年左右。因此，無論陸上風電還是海上風電，在進入平價時代，必須降低投資造價。

（3）技術支撐體系不健全。我國已經具備相當規模的風電裝備制造能力，但與國外相比，在設備制造研發的投入上不足，沒有建立起國家級的研發機構、公共測試平臺和標準、檢測、認證體系。

（4）電網接入困難。考慮到電力輸送的經濟性，一般5 萬kW 以上風電項目接入系統電壓等級一般為110kV以上，如多個項目匯集接入一個220kV匯集站送出。由于風電場接入系統線路由電網投資以及接入間隔的稀缺、電網安全的校核，造成風場接入電網困難，“上網困難”的根本原因是缺乏規劃和風能開發的混亂。

（5）核心技術缺失。我國風電機組的大型化、變槳距控制、無齒輪箱直驅發電、變速恒頻運行等先進技術還未根本解決。軸承和電子控制系統等供應仍然是該產業發展的障礙。

4 我國風電發展趨勢

針對風電產業發展，已經有很多學者提出較好的建議。如劉波、賀志佳在風力發電現狀與發展趨勢一文中，從機組單機容量持續增大，結構設計向緊湊、柔性、輕盈化發展，雙饋異步發電技術仍占主導地位，直驅式、全功率變流技術將迅速發展，大型機組關鍵部件性能逐漸提高，機組運行將引入智能控制技術，低電壓穿越技術得到應用，陸上風電向海上風電發展等方面進行了論述。本文從風機技術、運行維護、項目開發方向提出以下預測。

（1）直驅型風機市場份額不斷擴大。由輪轂直接驅動發電機轉動的傳動形式為直驅機組。通過節省投資、減少傳輸鏈中的損失和停機時間、降低維護成本提高可靠性，直驅型風機市場份額將不斷增長。

（2）智慧風電技術快速發展。智慧風場以數字化、信息化、標準化為基礎，通過大數據、云平臺、物聯網技術，提升風電場智能感知、智能運維、智能控制、智能決策能力，減少運維人員，降低運行維護成本，實現風電場全壽命期綜合效益最大化。

（3）風電的競爭力將進一步增強。隨著風輪直徑越來越大，風能利用效率逐步提升。單機容量越來越大，同樣規模的風電場投資將減少。智能化控制，運維成本進一步降低。技術進步將促進設備的價格進一步降低，風電將成為比傳統化石能源更具有競爭力的電力。

（4）風電的高效利用實現價值鏈延伸。風電供暖、參與電力輔助服務、取代燃煤燃氣鍋爐實現高效利用。風電制氫推動制氫產業發展，風電制氫可實現能量集中后的長距離靈活化的運輸、使用，對于不具備外送條件的偏遠、遠海風場具有開發意義。

（5）風光儲多能互補助力風電產業發展。儲能可以解決風電的間歇性及波動性問題,改善涉網性能，減少棄風限電。通過風電、光伏項目發電的互補性以及儲能系統快速響應的靈活性，提高新能源發電的穩定性和可靠性，使得新能源也具備基荷電源的特性，提高風光儲互補項目的競價能力和盈利水平。

（6）“三北”地區風電項目投資將回升。隨著棄風棄光問題的改善，以及平價上網時代的到來，新能源投資開發將重回“三北”地區。“三北”地區的資源優勢、外送優勢、大基地、大單體項目開發模式的優勢將會顯現。

（7）風電將由近海向遠海發展。近海風電場址資源的稀缺，容易受到漁業、航道、軍事、環境保護、發展空間等限制，規劃場址已經不多。遠海范圍更廣，風能資源更加豐富，減少或避免對工業生產和居民生活的海岸產生的影響。漂浮式基礎、遠距離海纜輸電技術、海上施工能力、海上運維水平的發展，使得遠海風電開發具有經濟性。