中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長 秦海巖
黨的十八大以來，在黨中央、國務(wù)院的堅強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，我國能源發(fā)展取得歷史性成就，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)更是其中一大亮點(diǎn)。全體風(fēng)能人始終以高度的使命感與責(zé)任感，緊緊依靠技術(shù)創(chuàng)新，著力做大做強(qiáng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前，我國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)居全球第一，市場競爭力實(shí)現(xiàn)大幅提升。與此同時，面對新冠肺炎疫情等嚴(yán)峻考驗(yàn)，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)始終保持著高質(zhì)量發(fā)展節(jié)奏，不僅為我國推動落實(shí)碳減排目標(biāo)、走可持續(xù)發(fā)展道路提供堅實(shí)支撐，也為加速全球能源轉(zhuǎn)型、構(gòu)建全球氣候治理新格局貢獻(xiàn)出“中國智慧”和“中國方案”。
一、風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)居全球首位
(一)市場規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大
截至2021年，我國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模已連續(xù)12年穩(wěn)居世界首位。其中，2021年，我國陸上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模突破3億千瓦，海上風(fēng)電裝機(jī)躍居世界首位，為能源綠色轉(zhuǎn)型提供強(qiáng)大支撐。
同時，我國風(fēng)電行業(yè)年均新增裝機(jī)保持快速增長。尤其是自2020年9月國家明確碳達(dá)峰、碳中和時間表以來，面對走向平價上網(wǎng)以及新冠肺炎疫情反復(fù)等壓力與困難，我國風(fēng)電年新增裝機(jī)容量依然實(shí)現(xiàn)倍增，保持在5500萬千瓦左右，展現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈的強(qiáng)大發(fā)展韌性，也證明了我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈已具備年新增裝機(jī)5000萬千瓦以上的支撐能力。
(二)消納利用情況向好
十年來，我國風(fēng)電發(fā)電量占全國總發(fā)電量比重提高近4個百分點(diǎn)，消納利用情況持續(xù)向好。
2012年，我國風(fēng)電年發(fā)電量1008億千瓦時，首次超過核電成為繼火電和水電之后的第三大電源，占全國總上網(wǎng)電量約為2%。到“十三五”收官之年，風(fēng)電發(fā)電量增至4665億千瓦時，占全國總發(fā)電量比重約6.1%，圓滿完成了“十三五”規(guī)劃確定的2020年底風(fēng)電年發(fā)電量達(dá)到4200億千瓦時、約占全國總發(fā)電量6%的目標(biāo)。2021年，風(fēng)電發(fā)電量進(jìn)一步提升至6526億千瓦時，同比增長40.5%，占全社會用電量比重達(dá)7.9%，開發(fā)利用水平進(jìn)一步提升。
在投資監(jiān)測年度預(yù)警及可再生能源電力消納保障機(jī)制等一系列政策的引導(dǎo)下，我國風(fēng)電行業(yè)消納利用水平持續(xù)向好，從2012年的平均利用率83%，到2021年提高到96.9%，湖南、甘肅、新疆的風(fēng)電利用率同比顯著提升，同比分別提高4.5、2.3、3.0個百分點(diǎn)。
二、技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)跑全球
十年來，我國風(fēng)電技術(shù)取得巨大進(jìn)步，在全球范圍內(nèi)處于領(lǐng)跑地位。
風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量增大趨勢明顯。2012年，我國新安裝陸上風(fēng)電機(jī)組的平均單機(jī)容量為1.65兆瓦，新安裝的海上風(fēng)電機(jī)組以2兆瓦為主。2015年，在我國風(fēng)電新增裝機(jī)中，2兆瓦風(fēng)電機(jī)組的市場份額首次超過1.5兆瓦機(jī)組，占全部新增裝機(jī)容量的50%，2兆瓦及以上機(jī)組的占比接近65%。2016年，2兆瓦及以上機(jī)組占全國新增裝機(jī)容量的80%，這一比例在2017年達(dá)到90%。2021年，我國全部新安裝風(fēng)電機(jī)組的平均單機(jī)容量超過3.5兆瓦。其中，陸上風(fēng)電機(jī)組超過3.1兆瓦，海上風(fēng)電機(jī)組超過5.5兆瓦。
在陸上風(fēng)電新增裝機(jī)容量中，3兆瓦及以上機(jī)組的占比超過70%。目前，我國已經(jīng)完成7兆瓦陸上風(fēng)電機(jī)組的吊裝。
海上機(jī)組的單機(jī)容量同樣不斷增大，新增裝機(jī)容量中，6兆瓦及以上機(jī)組的占比接近60%，10兆瓦風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。2022年2月，我國下線了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的13兆瓦抗臺風(fēng)型海上風(fēng)電機(jī)組。更大的16兆瓦風(fēng)電機(jī)組正在研制之中。
葉片長度與輪轂高度大幅增加。2021年新吊裝機(jī)組的平均風(fēng)輪直徑達(dá)到151米，較2020年增長了15米。2021年，風(fēng)輪直徑大于150米的風(fēng)電機(jī)組所占的比重顯著提高，150米及以上風(fēng)輪直徑占比從2020年的12%增漲至66.1%。2022年8月，我國首支長度達(dá)到123米的風(fēng)電葉片成功下線，它也是目前全球最長風(fēng)電葉片。與此同時，我國風(fēng)電機(jī)組最高輪轂高度已經(jīng)從原來的80米增至170米以上。這些技術(shù)的應(yīng)用，促使可利用的風(fēng)能資源下探到5米/秒左右，極大提高了風(fēng)能開發(fā)潛力。
核心部件國產(chǎn)化程度顯著提高。依靠全行業(yè)的共同努力，我國風(fēng)電設(shè)備的國產(chǎn)化程度迅速提升。2012年前，葉片、齒輪箱的非國產(chǎn)產(chǎn)品市場份額超過30%，這個比例在2012年開始迅速降低，只有約10%～15%。葉片的部分關(guān)鍵技術(shù)，如預(yù)埋技術(shù)的研發(fā)取得突破;葉片所用的樹脂、結(jié)構(gòu)膠、芯材等原材料實(shí)現(xiàn)本地化生產(chǎn)，玻纖完全國產(chǎn)化。軸承的非國產(chǎn)產(chǎn)品市場份額在2012年以前高達(dá)90%，現(xiàn)在下降至50%。發(fā)電機(jī)、偏航/變槳軸承、變流器、變槳系統(tǒng)在2012年之后實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模國產(chǎn)化。如發(fā)電機(jī)、變流器，由小部分國產(chǎn)轉(zhuǎn)為全部國產(chǎn)(2012年之前非國產(chǎn)占80%，現(xiàn)在降至不足5%);變槳系統(tǒng)、偏航/變槳軸承從國產(chǎn)試點(diǎn)轉(zhuǎn)為大部分國產(chǎn)(2012年之前非國產(chǎn)占100%，現(xiàn)在降到5%以下)。
新技術(shù)應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。以激光雷達(dá)為代表的新型傳感技術(shù)在主流新機(jī)型研發(fā)中的廣泛應(yīng)用，可以在減少陣風(fēng)沖擊的同時，優(yōu)化機(jī)組發(fā)電效率;葉片渦流發(fā)生器、葉尖小翼等增強(qiáng)氣動技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著提高發(fā)電性能;高塔架(柔塔和混塔)技術(shù)的應(yīng)用，大幅提升機(jī)組在低風(fēng)速地區(qū)的應(yīng)用前景;數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用于測風(fēng)選址、葉片變槳控制、故障預(yù)測及診斷分析等，使得風(fēng)電產(chǎn)品設(shè)計、風(fēng)電場運(yùn)營管理更加智能高效。
三、開發(fā)成本大幅降低
大兆瓦機(jī)組、長葉片、超高塔筒的應(yīng)用及智能化水平的提高，驅(qū)動我國風(fēng)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率提升以及成本下降。2010—2021年，我國陸上風(fēng)電度電成本下降66%，與傳統(tǒng)化石能源發(fā)電成本基本持平甚至更具市場競爭力，海上風(fēng)電度電成本的降幅接近56%，有望在未來3年內(nèi)實(shí)現(xiàn)平價上網(wǎng)。
更為關(guān)鍵的是，受益于發(fā)電能力和效率的提升，未來風(fēng)電經(jīng)濟(jì)性仍具有較大提升空間。
依托于先進(jìn)控制技術(shù)和材料科學(xué)的進(jìn)步，過去十年風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑不斷突破，增加到原來的2倍，同樣風(fēng)況條件下的發(fā)電量增加到3倍左右，即使在風(fēng)電場單位千瓦造價下降不多的情況下，度電成本也可以下降到原來的50%。最新的風(fēng)輪葉片，直徑已經(jīng)突破200米，可以預(yù)計未來3～5年，相同風(fēng)電場的發(fā)電量會再增加3倍左右，度電成本可以再降一半。此外，運(yùn)輸、吊裝、運(yùn)維設(shè)備和船舶進(jìn)一步專業(yè)化，也大大提高了海上風(fēng)電機(jī)組建設(shè)效率，降低了成本。
據(jù)業(yè)內(nèi)估算，當(dāng)前，西北部風(fēng)能資源好的地區(qū)度電成本約為0.3元/千瓦時，5年后有望降至0.15元/千瓦時;中東南部地區(qū)度電成本約為0.4元/千瓦時左右，5年內(nèi)有望降至0.2元/千瓦時;近海風(fēng)電在5年內(nèi)有望降至0.4～0.5元/千瓦時，遠(yuǎn)海風(fēng)電在8年左右有望降至0.4～0.5元/千瓦時。需要說明的是，如果將風(fēng)電機(jī)組可靠性和基于大數(shù)據(jù)人工智能的全生命周期管理等技術(shù)應(yīng)用帶來的疊加提升效應(yīng)包含在內(nèi)，各地區(qū)、細(xì)分領(lǐng)域度電成本還會實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步下行。
四、企業(yè)實(shí)力顯著增強(qiáng)
近年來，我國風(fēng)電企業(yè)的整體實(shí)力和國際市場競爭力不斷提高，風(fēng)電設(shè)備獲得了國際市場的廣泛認(rèn)可，越來越多的國家向我國風(fēng)電企業(yè)打開大門，風(fēng)電成為我國少數(shù)具有國際競爭力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。
在整機(jī)出口方面，截至2012年，我國共向19個國家和地區(qū)出口了407臺風(fēng)電機(jī)組，累計容量為70萬千瓦。到2021年，我國向海外出口風(fēng)電機(jī)組886臺，容量為326.8萬千瓦，同比增長175.2%。同年，我國首次出口海上風(fēng)電機(jī)組，共72臺，容量為32.48萬千瓦。截至2021年底，我國風(fēng)電機(jī)組出口的國家和地區(qū)數(shù)量擴(kuò)大到42個，遍布全球六大洲，累計容量達(dá)到964.2萬千瓦。
當(dāng)前，我國已成為全球最大的風(fēng)電裝備制造基地，我國生產(chǎn)的風(fēng)電機(jī)組(包括國際品牌在我國的產(chǎn)量)占到全球市場的三分之二以上。發(fā)電機(jī)、輪轂、機(jī)架等鑄鍛件，以及葉片、齒輪箱、軸承等關(guān)鍵零部件的產(chǎn)量也占到全球市場的70%以上。
在企業(yè)實(shí)力方面，據(jù)全球風(fēng)能理事會(GWEC)提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在2021年全球排名前十五的風(fēng)電整機(jī)制造商中，中國企業(yè)占據(jù)十席，其中，金風(fēng)科技和遠(yuǎn)景能源分列第二、第四。此外，不少開發(fā)企業(yè)紛紛選擇走出國門，對外投資逐年提升。一條覆蓋技術(shù)研發(fā)、開發(fā)建設(shè)、設(shè)備供應(yīng)、檢測認(rèn)證、配套服務(wù)的國際業(yè)務(wù)鏈基本成型。
五、發(fā)展布局持續(xù)優(yōu)化
(一)中東南部風(fēng)電新增裝機(jī)實(shí)現(xiàn)突破
近年來，低風(fēng)速風(fēng)電技術(shù)不斷取得突破，搭配更大風(fēng)輪直徑及更高塔筒的風(fēng)電機(jī)組，極大提升了中東南地區(qū)風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性。受此推動，中東南部地區(qū)新增風(fēng)電裝機(jī)容量在全國所占份額顯著提高。
風(fēng)電開發(fā)布局進(jìn)一步優(yōu)化。據(jù)中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會(CWEA)統(tǒng)計，在2021年我國風(fēng)電新增裝機(jī)容量中，中東南部地區(qū)占55%，“三北”地區(qū)占45%。其中，中南地區(qū)占25.8%、華東地區(qū)占23.9%、華北地區(qū)占18.4%、西北地區(qū)占16.2%、東北地區(qū)占10.6%、西南地區(qū)占5.1%。
項(xiàng)目開發(fā)有序推進(jìn)，多地均有新項(xiàng)目投產(chǎn)。華能河南蘭考濮陽項(xiàng)目、遠(yuǎn)景能源江蘇江陰項(xiàng)目等并網(wǎng)項(xiàng)目運(yùn)行表現(xiàn)搶眼，在提高風(fēng)能利用效率、降低社會用能成本的同時，還打開了鄉(xiāng)村振興的新思路。在農(nóng)村地區(qū)大力發(fā)展風(fēng)電，既能夠?qū)①Y源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為集體收入，又可以為農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提速，同時兼顧生態(tài)環(huán)境，是一條盤活鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)資源、土地資源、旅游資源，以及農(nóng)村集體性資產(chǎn)，讓閑置資源產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，快速壯大農(nóng)村集體經(jīng)濟(jì)的新路徑，最終實(shí)現(xiàn)讓鄉(xiāng)村更美麗、更富裕。
(二)海上風(fēng)電進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段
在國家政策的大力支持下，伴隨產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟，我國海上風(fēng)電已經(jīng)進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段。
據(jù)CWEA統(tǒng)計，2021年，我國海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模創(chuàng)歷史新高，新增裝機(jī)容量達(dá)到1448.2萬千瓦，同比增長276.6%，主要分布在江蘇、廣東、浙江、福建、遼寧、山東、上海等7個地區(qū)。截至2021年底，我國海上風(fēng)電累計裝機(jī)容量達(dá)到2535.2萬千瓦，海上風(fēng)電新增裝機(jī)和累計裝機(jī)均居世界第一。
六、風(fēng)電發(fā)展迎來新一輪機(jī)遇期
進(jìn)入“十四五”時期，伴隨“雙碳”目標(biāo)全面落實(shí)推進(jìn)，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迎來歷史性發(fā)展機(jī)遇期。
(一)持續(xù)深化技術(shù)創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量躍升發(fā)展
當(dāng)前，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上仍存在短板亟待補(bǔ)齊。為了進(jìn)一步提升效率、降低成本，需要業(yè)界圍繞關(guān)鍵與共性技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。如風(fēng)電機(jī)組大型化、定制化和智能化開發(fā)，大功率齒輪箱和百米級葉片等部件技術(shù)的持續(xù)突破，以漂浮式為代表的海上風(fēng)電前沿技術(shù)研發(fā)，高性能替代材料的研發(fā)與應(yīng)用，陸上和海上工程裝備的專業(yè)化研發(fā)，新型電力系統(tǒng)中多能互補(bǔ)等綜合應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新。尤其是產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)外部圍繞電力網(wǎng)、信息網(wǎng)和交通網(wǎng)的三網(wǎng)融合創(chuàng)新，更是接下來的重點(diǎn)方向。針對于此，需要國家加大對關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)的支持，使有限資金在具有戰(zhàn)略意義的共性技術(shù)上發(fā)揮更大價值。
同時，應(yīng)當(dāng)加快公共技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)平臺建設(shè)，可由第三方中立機(jī)構(gòu)牽頭，企業(yè)共同參與，以國家投資為主、企業(yè)集資為輔的方式，建設(shè)起傳動系統(tǒng)、葉片、軸承等研發(fā)試驗(yàn)平臺。
風(fēng)電行業(yè)需抓住碳達(dá)峰碳中和機(jī)遇，繼續(xù)在技術(shù)和商業(yè)模式創(chuàng)新上下功夫，堅持基礎(chǔ)研究和應(yīng)用示范有機(jī)結(jié)合不斷提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電效率、可靠性，降低發(fā)電成本，進(jìn)一步提升風(fēng)電的經(jīng)濟(jì)性，持續(xù)拓寬其發(fā)展空間。
(二)因地制宜擴(kuò)大開發(fā)規(guī)模
結(jié)合不同區(qū)域的開發(fā)條件，因地制宜布局風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，是“十四五”時期提升風(fēng)電發(fā)展規(guī)模與質(zhì)量的落腳點(diǎn)。
“三北”地區(qū)風(fēng)能資源儲量大、風(fēng)速高，度電成本甚至低于常規(guī)火電，適合大規(guī)模集中開發(fā)。作為最清潔、最便宜的稀缺資源，風(fēng)電能夠吸引對低價、清潔電力需求量大的產(chǎn)業(yè)向“三北”地區(qū)轉(zhuǎn)移，從而使風(fēng)電從零碳、便宜的“價格洼地”轉(zhuǎn)變成工業(yè)企業(yè)的“價值高地”。
在中東南部地區(qū)就地開發(fā)、就近利用風(fēng)能資源，是提高能源自給率、利用清潔電力帶動鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要抓手。“十四五”期間，建議通過試點(diǎn)示范，加快實(shí)施“千鄉(xiāng)萬村馭風(fēng)計劃”，在全國優(yōu)選10000個村，推動鄉(xiāng)村風(fēng)電開發(fā)。按未來普遍適用的5兆瓦機(jī)型計算，每個村安裝1臺風(fēng)機(jī)，總裝機(jī)規(guī)模是5000萬千瓦;若每個村平均安裝2臺風(fēng)電機(jī)組，總裝機(jī)規(guī)模就可達(dá)到1億千瓦。全面鋪開后，市場潛力更是巨大。為了有效推進(jìn)“千鄉(xiāng)萬村馭風(fēng)計劃”，還需要國家提供具體政策支持，為因地制宜開發(fā)風(fēng)電出臺更具彈性和兼容性的土地政策，在建設(shè)指標(biāo)和并網(wǎng)條件等方面給予支持與保障。
同時，大力發(fā)展海上風(fēng)電對于落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)、帶動經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型升級發(fā)展、打造海洋經(jīng)濟(jì)與海洋強(qiáng)國，都具有重要的戰(zhàn)略意義。
當(dāng)前，我國海上風(fēng)電還不具備平價上網(wǎng)的條件，仍需要提供適當(dāng)支持，從而保持一定的開發(fā)規(guī)模，形成市場拉動，加速技術(shù)迭代。首先，國家和各沿海省份加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)集中連片開發(fā)。其次，統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)電力送出工程，成本納入輸配電價。再次，通過“以獎代補(bǔ)”方式，支持重點(diǎn)產(chǎn)品、重點(diǎn)項(xiàng)目創(chuàng)新開發(fā)，推動行業(yè)實(shí)現(xiàn)降本和跨越式創(chuàng)新。最后，成立海上風(fēng)電發(fā)展促進(jìn)基金，為項(xiàng)目提供長期貸款支持。
(三)拓展應(yīng)用場景助力經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展
對于風(fēng)電企業(yè)而言，未來的發(fā)展機(jī)遇將蘊(yùn)藏于更加廣泛的應(yīng)用場景之中。在新舊動能轉(zhuǎn)換和經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型發(fā)展中，綠色、廉價的風(fēng)電將發(fā)揮越來越重要的基礎(chǔ)支撐作用。
在風(fēng)電等新能源富集區(qū)域，可與地方政府、工業(yè)園區(qū)、高耗能產(chǎn)業(yè)等建立廣泛的合作關(guān)系，打造零碳電力基地，吸引出口產(chǎn)業(yè)園區(qū)、高載能工業(yè)區(qū)等產(chǎn)業(yè)向內(nèi)陸地區(qū)轉(zhuǎn)移。這不僅可以有效緩解中東部地區(qū)的減排壓力，還能夠促進(jìn)內(nèi)陸區(qū)域的產(chǎn)業(yè)升級，提升經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，助力東北振興和西部大開發(fā)。
在中東部負(fù)荷中心區(qū)域，可結(jié)合綠色消費(fèi)政策，推動100%可再生能源示范城市建設(shè)，打造綠色園區(qū)、綠色工廠、綠色產(chǎn)品、綠色社區(qū)，為當(dāng)?shù)靥峁┝闾及l(fā)展的資源和機(jī)會，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長。
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