中国风能发电现状与展望

        1. 现状

        1.1. 2009年

        截至2009年底，中国国家气象局公布了一项新风评，该风评建立在50米高的测量基础上。这表明我国有潜力发展第三类风2380 GW（平均风功率密度>300 W/m₂）和第四类风（平均风功率密度>400 W/m₂），海上第三类风的潜力（水深5~25米）可达200 GW。
2005~2009年中国风能投资79.7亿美元，占清洁能源总投资的71%。风能领域的巨额投资，主要是由于政府采取的举措，如，当地政府的要求、对发展可再生能源的优先权、强制性市场份额和“相应的承诺”。

        哥本哈根气候大会后，风电已成为中国大陆实现节能减排目标的主力军。全球风能协会（GWEC）和中国可再生能源学会风能专业委员会公布了2009年风电产业的统计数字， 2009年，我国风电新增装机容量1380.3万千瓦，增长率连续6年超过100%，居世界第一，成为增长速度最快的国家。累计装机容量达到2580万千瓦，总装机容量是2008年（12.2 GW）的两倍之多，超过德国，位列全球第二，仅次于美。

        从风电装机容量分布来看，累计装机容量超过100万千瓦的省有9个，超过200万千瓦的省有4个。其中，内蒙古自治区累计装机容量920万千瓦，河北省278万千瓦，辽宁省242万千瓦，吉林省201万千瓦。可以看出，我国风电场分布与风资源的分布情况相吻合，主要分布在三北地区和东南沿海。

        2009年，我国继续保持风电设备生产和风电场建设快速发展的强劲势头。据统计，2009年我国除台湾省外新增风电装机10129台，装机容量1380.32万kW，超过美国排名全球第一。与2008年当年新增装机615.37万kW、累计装机1201.96万kW相比，2009年新增装机增长率达124.3%，累计装机增长率达114.8%，连续第四年翻番。参照全球风能理事会（GWEC）对全球风电装机的统计数据，2009年底我国除台湾省外累计风电装机容量2580.5万kW，全球排名由2008年的第四位上升到第二位。

        科技部于2010年10月4日发布的《中国2010发展中的清洁能源科技》报告称，中国将风力发电作为调整能源结构，应对气候变化的主要替代能源之一。目前，中国研发的1.5兆瓦风电机组已实现产业化，广泛应用于风电场建设，3兆瓦风电机组已实现并网运行。下一步，中国将针对万兆瓦级特大型风电场建设，重点解决5兆瓦以上级别海上风电机组整机设计技术和关键零部件设计制造和并网输配技术，并在大型风电场运营效率、装备维护技术方面取得突破。随着风电技术进步和国家产业政策的扶持，风电建设快速发展，中国风电装机容量年均增长达70%以上。

        1.2. 2010年

        “2010年中美风电发展谁更给力”论坛显示，中国成为全球最大风电装机国，截至2010年底，中国全年风力发电新增装机达1600万千瓦，累计装机容量达到4182.7万千瓦，首次超过美国，跃居世界第一。从2005年开始，中国的风电总装机连续5年实现翻番。2009年，中国以2580万千瓦的总累计装机容量超过德国，成为世界第二，但与排名第一的美国仍有近1000万千瓦的差距。2010年，中国风电发展势头迅猛，总装机比上年增长约62%。而美国新增容量仅为500万千瓦左右。中国首次登上世界第一的位置。据《中国风电发展报告2010》预测，2020年中国风电累计装机容量可以达到2.3亿千瓦，相当于13个三峡电站；总发电量可以达到4649亿千瓦时，相当于取代200个火电厂。

        新华社于2011年11月13日宣布，中国已超过美国，拥有世界最大风力发电能力基础设施。中国可再生能源工业协会表示，2010年中国设置了16GW风力发电能力，比上年增加62%。为此，总设置风力发电能力现已达41.8GW。据全球风能理事会的统计数据，相对比较，2010年美国总设置风力发电能力增加约5GW，使总能力提高到40.2GW。据中国风能理事会的统计数据，至2010年8月，中国并网的风力发电能力约为22.94 GW。中国正在提高风力发电场的并网能力，目标是到2015年使风力发电并网能力达90GW。中国将在甘粛省建设第一阶段5GW酒泉风力发电项目，以及继续推进新疆2GW哈密风力发电项目、内蒙古2GW开鲁风力发电项目和吉林省1.5GW通榆风力发电项目。

        国家能源局提出，2011年继续推进大型风电基地建设，计划开工建设酒泉二期500万千瓦、新疆哈密200万千瓦、内蒙古开鲁200万千瓦等项目，争取并网风机累计达5500万千瓦。

        2. 前景

         国家能源局从我国部分省市挑选了六个风能资源最优化的地区，为其设立2020年的发展目标。六个地区以及各自的风电目标分别为：

    • 新疆的哈密（10.8 GW）
    • 内蒙古（内蒙古东部 20 GW；内蒙古西部 37 GW）
    • 甘肃酒泉（12.7 GW，此目标开始于2009年八月份）
    • 河北（北部地区和沿海地区14 GW）
    • 吉林 （23 GW）
    • 江苏 （海上3 GW 陆地7 GW）

        此“风电基地”计划旨在在我国六省建立装机容量可达127.5 GW的风力发电场，该计划目前正在顺利进行当中，其中一些省市已开始动工。“风电基地”计划将有助于推动国家政府的中期和长期发展计划，即新能源发电2020年达到3%的目标。

        根据大陆各省规划初步成果，至2015年，上海、江苏、浙江、山东等地将具备海上风电装机潜力1500万千瓦，至2020年将达3500万千瓦。

        2020年前，中国大陆将在江苏南通、盐城、上海、山东鲁北、浙江杭州等海湾，重点建设几个百万千瓦级大型海上风电基地，并初步形成江苏、山东沿海千万千瓦级风电基地。
绿色和平组织（Greenpeace）和全球风能理事会(GWEC)与中国可再生能源产业协会（Chinese Renewable Energy Industries Association，CREIA）于2010年10月13日发布“中国风电展望2010”报告，认为中国风力发电设置能力到2020年将达到230GW。2009年，中国引领世界新安装的风能设备，达到了13.8GW（10129台涡轮机）能力。在总能力方面，中国位居第二，为25.8GW。中国风电的快速增长，受到对能源不断增长的需求，以及政府加快发展低碳技术的双重推动。中国的风电发展速度显著，在2005年，只有一家中国公司跻身于世界前15家风电设备制造商，而目前已达到5家。该报告预测，到2020年，中国的风力发电总能力将达到至少150GW，可能达到高达230GW，而如果实现，则可望减少4.1亿吨二氧化碳的排放量，或1.5亿吨煤的消费量。这预计的230GW风能将等于三峡大坝能力的13倍，有能力可取代200座燃煤火电厂发出的电力。

        据全球风能理事会在“第八届亚洲风能大会暨国际风能设备展”于2011年2月23日所做的“超前情景”分析，预计中国的风电装机容量将会在2015年达到1.3亿千瓦，2020年达到2.5亿千瓦，2030年超过5亿千瓦。
  
        3. 存在问题
 
        2011年1月6日召开的全国能源工作会议明确指出，“十二五”期间，中国将争取使非化石能源在一次能源消费中的比重达到11.4%，到2020年达到15%左右。因此中国将大力开发清洁能源，而风电将是其中一个重要开发方向。

        目前，中国风电装机容量居世界之首，但业内人士指出，中国风能产业也面临几个亟待解决的问题。首先，并网问题和风电设备质量问题亟待解决。随着中国风电装机容量规模的快速增长，并入电网及远距离输电等问题越来越突出，而中国国内的智能电网建设尚处于起步阶段，因此比较严重地影响行业发展，部分已实现电网接入的风电场，被限制发电的情况时有发生，部分风电场损失电量高达30%。此外，中国风电设备已出现产能过剩，但相关技术则有待进一步突破。　　其次，是风能产业体系有待完善。当前风能产业方兴未艾，但尚未能够建立一套完善、成熟的流通、贸易体系。

        我国电网的基础设施发展在2010年乃至不久的将来仍然是一个严峻的问题，电力制造商们为了推动电网的质量与可靠性，设定了一系列目标。因此，据预测，我国的风能市场年增长率将继续攀升。海上风电市场也开始发展，许多沿海省市启动了一系列的示范项目。中国国家能源局也即将为海上风电产业的税收政策集思广益。
        我国风能发展主要存在三个问题，即发电能力受风速限制较大、设备大型化程度不足和风电入网难。受材料限制，我国多数装置在风速3米/秒以下不能发电；风电叶片的基材多为玻纤增强环氧树脂，台风来袭时若不拆下叶片就会损坏。国内风电的装机容量很大，但折算发电能力满负荷才2300小时，利用率不足1/3。风电分海上风电和陆上风电。近海风电建设成本很高，要求至少是5兆瓦的设备，最好是10兆瓦。而我国制造的风力发电机组大多数在1.5兆瓦，3兆瓦和3.5兆瓦的设备刚刚下线。自控技术、轴和叶片技术等大型化设备的技术差距制约了风电，特别是海上风电的发展。再有就是入网难。我国现在规定风能入网比例不能超过10%，其中一个重要因素就是受电网技术制约。我国正在发展智能电网技术，随着该技术的不断成熟，风电上网的比例可能会得到提高。我国正在研究更多的发电技术，比如磁悬浮风力发电。采用该技术，风速在1～1.5米/秒就可以发电。因为不采用叶片结构，台风来袭时照样可发电。不过目前磁悬浮风力发电还处在研发初期，发电能力只有1千瓦，与太阳能发电声光互补，为城市路灯供电。

三 风能发电开发商的开发行动

         中国大唐公司旗下的可再生发电公司于2010年12月17日宣布，在内蒙古风能项目增资6.42亿美元。中国大唐公司旗下的可再生发电公司是中国第二大风力发电生产商，该公司使风力发电量在2010年底达4000MW、2011年达至少5500MW以后，从2012年起扩增设置能力2000MW。为实现这些目标中，海上风力发电将成为增长新的推动力，并也将实施可再生业务多样化，进入太阳能和生物质能领域。组建于2004年的中国大唐公司从2005年设置能力仅79.9MW起家。现在其净销售额约45%用于在该公司三个作业化区建设风力发电项目，包括内蒙古和东北开发区、中西部地区以及东南沿海地区。该公司在设置能力方面拥有世界最大的风力发电，即内蒙古的塞罕坝GW级风力发电场，以及中国第一个海上风力发电场上海东海大桥风力发电场，能力为102MW。

         龙源电力集团于2010年12月16日表示，今后5年内（2011~2015年）中国风力发电开发商计划设置16GW风力发电能力。龙源电力集团预计，该公司将超过西班牙公用系统Iberdrola公司，Iberdrola公司现有风能行业中排名首位，拥有超过12GW能力。龙源电力集团现是世界第五大风力发电运营商，投用量约4500MW，而Iberdrola公司为12GW。在今后5年内，中国公司计划投资约130亿欧元，使其总设置能力达到超过16GW，主要在中国，但也有在其他国家。据龙源电力集团估算，在2010年1月1日至11月30日期间内，该公司设置了约1000MW能力，至2012年底前预计龙源电力集团将设置达11GW。龙源电力集团表示，中国现利用其估算的风力资源仅1%，未来增长有巨大潜力。该公司正在研究在海外包括南非、美国、澳大利亚和欧洲的发展机遇。在2011年，龙源电力集团将在海外拓展中投资30亿元人民币（4.5亿美元），在美国的三个风能项目已提上议事日程，美国市场对其未来发展战略处于重要地位。

         2010年6月，江苏龙源振华海洋工程有限公司在南通开发区落户，该项目由龙源电力集团股份有限公司和上海振华重工（集团）股份有限公司共同出资组建，注册资本3亿元人民币，主要以海上风电设施基础施工，设备安装及维护，海底电缆系统工程施工、维护，海洋工程施工、设备安装及维护等为经营主体。项目投资方上海振华重工是世界最大的港口机械及大型钢结构制造商，在南通已形成三大生产基地；龙源电力是中国国电集团从事可再生能源投资经营的主要实体，龙源风电在风电领域排名亚洲第一，世界第五。此次两大央企强强联手，在南通打造一流海上风电企业，必将有力提升南通开发区的自主创新能力，推动产业结构进一步优化调整。

    四 中国风电产业发展

         1. 风电机组制造业

         中国大陆风电设备制造起步较晚，2002年前后仅能小批量生产600千瓦的陆上风电机组。从2003年以来，中国目前已经掌握了大型风电机组的制造技术，能够生产单机容量2兆瓦以上、适合海上风能资源的风电机组。至2009年底，具备上述生产能力的制造企业有6家，世界风电机组制造业企业前十强中，大陆企业占据两席。到2009年，在中国共有约80家风力涡轮机制造商。其中，国内最大的制造商即华锐风电、金风科技和东方公司总计生产能力达8.2GW，年市场量为13.8GW。

         中国可再生能源学会风能专业委员会公布了2009年风电产业的统计数字，内容涉及装机容量、风电场建设、整机及零部件企业、海上风电、市场价格、国家政策等方面。
风电场以五大发电集团为主。从风电场开发商角度看，2009年新增装机容量国电排名第一，接下来分别是大唐、华能、华电。不难看出，在风电新增装机数字方面，传统五大电力集团的位置不容撼动，占比超过了50%。累计装机容量，龙源去年新增200万千瓦，累计达到450万千瓦，排名第一，大唐累计300万千瓦紧随其后。
   
         对于近海风电（包括海上和潮间带），2009年有了实质性进展，在江苏省和山东省沿海地区，中电投、龙源、三峡总公司、华能等企业，为检验风机性能和安装技术等，投入少量样机进行了有益的探索。2010年海上风电已招标一批项目，标志着我国步入了大规模示范阶段。
整机制造集中度上升。风电整机企业在2009年表现不俗。华锐风电以25.3%的新增市场份额稳居龙头老大地位，2009年新增装机容量349.5万千瓦，如果算上出口，则达到了351万千瓦。金风科技位列次席，2009年新增272.2万千瓦，市场份额为14.7%。东方电气与之相对应的两个数据分别是203.5万千瓦、14.6%。整机的第二梯队有联合动力、明阳风电、维斯塔斯（中国市场份额）、GE等企业。累计市场份额华锐风电以21.9%的数字仍然拔得头筹，累计装机500万千瓦。金风科技的成绩是20.7%和300万千瓦，东方电气累计市场份额则为12.9%。图1示明2009年中国风电前10位制造商所占份额。

    图1.   2009年中国风电前10位制造商所占份额

         据中国风能协会统计，截止2009年底，华锐风电、金风科技和东方汽轮机三家企业继续保持我国风电整机市场前“三甲”位置。其中，华锐新增装机349.5万千瓦，金风新增装机272.2万千瓦，东汽新增装机203.5万千瓦，三家企业合计825.2万千瓦，占全国新增市场的59.7%，独据大半市场。排在第四位以后的企业新增装机容量最高不到80万千瓦，其中新增装机在10~80万千瓦的企业有16家，占我国新增市场的36.1%。2009年新增装机低于10万千瓦的有20多家企业，多数企业刚刚进入样机试运行阶段。这些企业合计装机55.12万千瓦，仅占全国新增市场的4%。
　　
         中国风能协会表示，这些数据表明风电整机市场集中度在逐步提高，梯队层级越发明显。第一梯队的华锐、金风和东汽，与第二梯队差距越来越大。其中，第一梯队的三家制造企业均超过200万千瓦，而第二梯队中，没有一家超过100万千瓦。而第三梯队大多数尚处于样机生产阶段。
总体说来，我国目前形成批量生产、规模供应的整机制造企业不过10家，有鉴于此，应对风电整机行业产能过剩问题有一个清醒认识。在三个梯队逐渐形成的背后，是整机制造业价格竞争的进一步加剧。2009年整机集中招标价格在5800元/千瓦左右，2010年3月份的评标价格已经降到了4750元/千瓦的价格，降幅之快为历年少见。价格下降除了竞争激烈外，主要是规模化效应及零部件供应体系完善带来的成本降低。

         在风电产业发展中酒泉新能源装备制造基地风电装备制造迈上新台阶：自2009年8月8日风电装备制造首台风机和首幅叶片下线以来，截至2010年5月中旬，酒泉风电装备制造业累计实现销售收入突破100亿元，达到100.48亿元，相当于该省2009年装备制造业销售收入存量80亿元的1.25倍。到2009年底，金风科技、华锐科技、中材科技、中复连众、酒钢天成、中航惠腾等29家风电装备制造领军企业入驻基地，国内风机和风机叶片制造的前三强企业全部落户基地，全市实现装备制造销售收入64亿元，超过了全省装备制造企业前三家销售收入的总和，占到全省装备制造销售收入的80%，被科技部认定为国家级产业基地。酒泉新能源装备制造基地率先启动了我国陆上最大的5兆瓦风机制造项目，华锐科技3兆瓦陆上风机和金风科技2.5兆瓦的大功率风机已在酒泉下线，中材科技2.5兆瓦和3兆瓦的叶片也已批量投入生产，东汽集团2兆瓦的风机将投入生产，由此带动了我国风电装备制造产业升级换代，也使酒泉新能源装备制造基地成为我国目前最大的风电装备制造产业基地。

    2010年5月26日，在连云港经济技术开发区大浦工业区内，由中国建材集团中复连众公司研发生产的3MW级、55.5米长的巨型风力叶片成功下线。这是我国迄今为止最大的风力发电机叶片。中复连众公司自2006年3月生产出国内第一只单机功率最大的1.5MW风电叶片以来，已在连云港经济技术开发区建成了全世界最大的兆瓦级风力叶片生产企业。

         2. 新型风电机组技术开发与应用

         2010年5月，我国自主研发生产的2兆瓦级永磁直驱式风力发电变流器在湖北武汉通过鉴定。这一成果可完全替代进口产品，一些指标优于国外同类产品。目前，我国虽能自主生吊2兆瓦级永磁直驱发电机组，但与机组配套的并网变流器却全部依赖进口，严重制约了国内风电产业的发展。2007年，大全集团与海军工程技术大学、 湘电股份有限公司联合自主研发大功率永磁直驱风力发电变流器。经过两年多的艰难攻关终于研制成功。这一变流器运行性能高、功率密度大、适应恶劣运行环境，可以与相应永磁直驱式风力发电机组直接配套，并提供符合标准的高品质工频电源。成果不仅可以满足未来直驱式风力发电应用的需求，还可以拓展到船舶、飞机等其他应用领域。

          2010年10月21日，中国首台具有世界领先科技水平的5MW永磁直驱海上风力发电机在湖南湘潭成功下线。与欧洲已在试运行的几种同功率等级的风力发电机组比较，该发电机具有结构优化、可靠性强、轻量化和维护便捷等优势。此次下线的2台机组，年内将分别供应中国和欧洲市场。2011年，这种海上风力发电“巨人”将实现批量生产并供应全球市场。中国风力涡轮制造商湘潭电力制造公司于2010年12月2日宣布，正式推出世界第一个5MW永磁直驱海上风力涡轮。业已完成新的风力涡轮性能参数和安全以及整体效率测试。Converteam公司为5MW永磁直驱海上风力涡轮供应其领先的中电压“MV7000”电力转换器。Converteam公司是世界领先的风力涡轮转换器生产商，在世界上已设置了超过2万MW，迄今已交付MV7000电力转换器超过4000MW。湘潭电力制造公司于2010年底在中国和欧洲分别设置各一台新的5MW永磁直驱海上风力涡轮。
 
         北京橡胶工业研究设计院相继攻克风电密封制品尺寸大、结构复杂、材料性能要求高等技术难关，于2010年3月底推出风力发电设备密封件产品，并实现了批量生产。他们与北京北重汽轮电机有限责任公司合作研发生产的2.00MW和1.5MW风力发电设备密封件已经完全代替进口产品，产品性能达到世界先进水平。该院与神华国华（河北）新能源有限公司合作，成功开发出了系列密封件，并应用在美国通用电气公司生产的1.25MW风机上，目前使用状况良好。此外，该院还进行了风机高压液压胶管的配套工作，逐步实现了风机密封件制品的系统化生产，提高了我国风电设备的国产化水平。据悉，目前北京橡胶工业研究设计院正在着手研发可现场安装密封件技术及装备。项目完成后，可极大降低风机的维修费用，免去因更换密封件而拆卸风机所需要的设备、材料、人工费用。

    3. 国外风电企业抢滩中国市场

         西班牙风电公司歌美飒（Gamesa）于2010年5月中旬宣布，在中国大安市建设第五个风力涡轮机制造厂奠基，在2011年开始生产，生产G8X 2兆瓦（MW）风力涡轮机，预计生产能力为每年500MW。一旦大安市新厂建成，歌美飒公司在中国的生产能力将达到每年1500MW。歌美飒公司在天津在4个生产厂，生产叶片、发电机和吊舱以及齿轮箱集成。天津生产基地拥有员工1000人。歌美飒公司于2000年进入中国，该公司加速扩大其生产基地和风力发电场开发业务，2009年，中国占该公司世界总销售量达15％。歌美飒公司在中国超过60个地帶设置了总计2000台该公司的Gamesa G5X 850KW风力涡轮。2010年初开始工业化生产Gamesa G8X 2-MW型风力涡轮，使在中国的总生产能力增加400MW，达到1000MW/年。一旦大安市新厂建成，歌美飒公司在中国的生产能力将提高到1500 MW/年。截至2010年5月中旬，歌美飒公司在中国处于不同发展阶段的风力发电场项目达2400MW。该公司及其合作伙伴中国广东核电风力集团于2010年初已在山东省建成第一个49.3MW风力发电场。歌美飒公司正在建设5个风力发电场，其装机容量超过200MW。