我国风电产业现状与发展趋势探究

纪志国

（中闽能源股份有限公司，福建 福州 350001）

1 我国风力发电现状

（1）产业规模方面。2006年我国《可再生能源法》颁布实施，明确规定了风能等可再生能源的法律地位，并将可再生能源作为能源发展的优先事项。我国政府承诺到2020年单位国内生产总值碳排放比2005年下降40%～45%,非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。“十三五”时期，我国风力发电技术获得了平稳快速发展，截至2019年年底，我国已建成4000 多个风电场，拥有12 万台风电机组，全国风电累计装机2.1 亿kW，其中陆（上风电累计装机2.04 亿kW、海上风电累计装机593 万kW，风电装机占全部发电装机的10.4%。2019年风电发电量4057 亿kW·h，首次突破4000 亿kW·h，占全部发电量的5.5%。风电已成为我国的重要能源之一。

（2）产业政策方面。为了给风电产业长期发展提供良好的外部环境，我国从立法、规划、补贴、电价附加、并网等方面相继出台了多项扶持政策。

①上网电价逐步下调。我国风电最初制定的激励政策主要以“还本付息、合理利润、全额收购”为原则，在随后的项目实践中，国家又制定了风电场特许权招标政策、四类风能资源地区指导标杆电价政策、竞价上网政策以及即将到来的平价上网政策。风电标杆电价阶段降低，我国的风电上网电价从最早的1.2 元/kW·h 左右，现在已实现平价，有些地方甚至比煤电还低。

②支持风电设备研发及国产化。国家鼓励企业开发、制造大功率风力发电机组，如2006年风电特许权招标原则规定：风电设备制造商要提供保证供应符合75%国产化率风电机组的承诺函，这也是国际风电设备巨头陆续开始在华建厂的根本原因。

2009年国家财政部发布《风力发电设备产业化专项资金管理暂行办法》，明确了中央财政安排风电设备产业化专项资金的补助标准和资金使用范围，将对风力发电设备制造商给予直接的资金补贴。

③风电全额上网。可再生能源法要求电网企业要为可再生能源电力并网提供便利，并全额收购符合标准的可再生能源电量。配套法案要求大型风电接网工程由电网企业投资，如由企业建设，将在上网电价方面给予支持。

④电价支持。根据《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》，风力发电暂不参与市场竞争，风力发电价格实行政府指导价，超出当地燃煤机组标杆电价部分的由各级电网按期销售电力占全国的比例分摊全国可再生能源电价附加额。

⑤财税优惠，风电项目属于国家重点扶持的公共基础设施项目，根据《企业所得税法》及《实施条例》，实行“三免三减半”征收企业所得税。

（3）风电技术方面。风力发电技术如大容量、长叶片、高塔架、全功率变流、智能控制、大数据分析等得到大规模应用。风电项目的开发也从高风速风场到低风速风场，从陆上风场到海上风场。风电项目的投资建设、运行维护，风电产业政策支持等都进入了新的阶段。

①单机容量不断加大。我国风电机组的单机容量从不足百千瓦到现在的十兆瓦，风轮直径从不足20m 到现在的171m，2019年90m 长的叶片已经成功下线。塔架高度从不足30m 到现在的120m，未来可能超过200m。目前，年平均风速在5m/s 的风电场已具有开发价值。通过风机认证数据分析，风机的研发速度，从一年十几个机型，到现在每年200 多个机型。机型的销售期从一个机型卖5 ～6年，到现在2 ～3年，甚至1年就会被淘汰，更多新的需求，新的单机容量机型在快速迭代，竞争越来越激烈。

②设计施工运维数字化。通过将风电场风资源、地形地貌、土建设计、设备选型与大数据、优化算法、数字化技术相结合，让工程设计软件化，实现设计效率的提升和降低成本。如风机混排技术、塔筒基础定制优化、集电线路优化、升压站智能选址、少人无人值守设计等。

③风电发展日趋均衡。风电装机规模从“三北”、东南沿海起步，到现在全国开发。中东南部地区风电装机占比已超过“三北”地区。据中国可再生能源风能专业委员会数据，我国2018年新增风电装机集中在中南、华北、华东、中南地区占比持续上升。2014 ～2018年，“三北”地区新增装机容量占全国比重呈持续性下降态势，由2014年的67%下降到2018年的43%。

④海上风电开发加速。海上风电，从2007年渤海湾第一台试验样机到2010年东海大桥第一个海上风电场，截至2019年年底，累计装机容量超过500 万kW。

2 风电产业发展的必然性

在新能源发展进程中，风能凭借着其建设周期短、环境要求低、储量丰富、利用率较高等特点在世界各国得到了持续快速的发展。由于风力发电是低排放、低污染的低碳电力发展模式，因此，将其作为电能可持续发展的重要战略选择之一。我国风能资源丰富、技术成熟、成本下降、政策支持，是风电产业发展的必要条件。

（1）我国风资源丰富。丰富的风能资源为世界各国大规模开发风电提供了便利，我国可开发的陆地和海洋风能资源大约分别为253GW 和750GW。年平均风速达6m/s 以上的内陆地区约占全国总面积的1%，仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位。

（2）全球气候变暖和能源危机是风电高速发展的动因。由国际气象组织发布的2017年《WMO 全球气候状况声明》可知，2017年全球平均温度比工业化前的温度约高1.1℃。减少温室气体排放，发展绿色可再生能源成为共识。

（3）技术成熟和成本下降是风电产业高速发展的关键。风电的优势在于没有资源总量限制以及良好的环境效益，随着风电技术的日益成熟，风电装机容量不断增大，并网性能不断改善，发电效率不断提高。风电设备在能源设备中脱颖而出。规模化、标准化、系列化以及大幅降低发电成本，促进了风电产业的发展。

（4）国际合作和政府支持是风电产业高速发展的可靠保障。电价补贴、价格优惠、税收减免、金融支持、规模化开发、集中外送、全额收购等有力地支持了风电产业的快速发展。

3 影响风力发电产业发展的因素

（1）风电上网波动大，影响电网安全。风电具有波动性、随机性强、可控性差的特点。风电大规模接入对电网的运行会带来不利影响；同时，电网扰动或运行品质的恶化，又会影响联网风电的运行。当风力扰动的频率接近系统的自然频率时，就会出现巨大的波动，危机电网安全。

（2）投资成本高，项目回收期长。风电项目属于重资产项目，一次性投资高，回收期长，风电项目投资中，风机设备的造价占比接近一半，我国风电项目单位千瓦投资从10年前的10000 元以上下降到现在的6000 元左右。一般而言，风电项目的自有资金内部收益率在8%以上，回收期在13年左右。因此，无论陆上风电还是海上风电，在进入平价时代，必须降低投资造价。

（3）技术支撑体系不健全。我国已经具备相当规模的风电装备制造能力，但与国外相比，在设备制造研发的投入上不足，没有建立起国家级的研发机构、公共测试平台和标准、检测、认证体系。

（4）电网接入困难。考虑到电力输送的经济性，一般5 万kW 以上风电项目接入系统电压等级一般为110kV以上，如多个项目汇集接入一个220kV汇集站送出。由于风电场接入系统线路由电网投资以及接入间隔的稀缺、电网安全的校核，造成风场接入电网困难，“上网困难”的根本原因是缺乏规划和风能开发的混乱。

（5）核心技术缺失。我国风电机组的大型化、变桨距控制、无齿轮箱直驱发电、变速恒频运行等先进技术还未根本解决。轴承和电子控制系统等供应仍然是该产业发展的障碍。

4 我国风电发展趋势

针对风电产业发展，已经有很多学者提出较好的建议。如刘波、贺志佳在风力发电现状与发展趋势一文中，从机组单机容量持续增大，结构设计向紧凑、柔性、轻盈化发展，双馈异步发电技术仍占主导地位，直驱式、全功率变流技术将迅速发展，大型机组关键部件性能逐渐提高，机组运行将引入智能控制技术，低电压穿越技术得到应用，陆上风电向海上风电发展等方面进行了论述。本文从风机技术、运行维护、项目开发方向提出以下预测。

（1）直驱型风机市场份额不断扩大。由轮毂直接驱动发电机转动的传动形式为直驱机组。通过节省投资、减少传输链中的损失和停机时间、降低维护成本提高可靠性，直驱型风机市场份额将不断增长。

（2）智慧风电技术快速发展。智慧风场以数字化、信息化、标准化为基础，通过大数据、云平台、物联网技术，提升风电场智能感知、智能运维、智能控制、智能决策能力，减少运维人员，降低运行维护成本，实现风电场全寿命期综合效益最大化。

（3）风电的竞争力将进一步增强。随着风轮直径越来越大，风能利用效率逐步提升。单机容量越来越大，同样规模的风电场投资将减少。智能化控制，运维成本进一步降低。技术进步将促进设备的价格进一步降低，风电将成为比传统化石能源更具有竞争力的电力。

（4）风电的高效利用实现价值链延伸。风电供暖、参与电力辅助服务、取代燃煤燃气锅炉实现高效利用。风电制氢推动制氢产业发展，风电制氢可实现能量集中后的长距离灵活化的运输、使用，对于不具备外送条件的偏远、远海风场具有开发意义。

（5）风光储多能互补助力风电产业发展。储能可以解决风电的间歇性及波动性问题,改善涉网性能，减少弃风限电。通过风电、光伏项目发电的互补性以及储能系统快速响应的灵活性，提高新能源发电的稳定性和可靠性，使得新能源也具备基荷电源的特性，提高风光储互补项目的竞价能力和盈利水平。

（6）“三北”地区风电项目投资将回升。随着弃风弃光问题的改善，以及平价上网时代的到来，新能源投资开发将重回“三北”地区。“三北”地区的资源优势、外送优势、大基地、大单体项目开发模式的优势将会显现。

（7）风电将由近海向远海发展。近海风电场址资源的稀缺，容易受到渔业、航道、军事、环境保护、发展空间等限制，规划场址已经不多。远海范围更广，风能资源更加丰富，减少或避免对工业生产和居民生活的海岸产生的影响。漂浮式基础、远距离海缆输电技术、海上施工能力、海上运维水平的发展，使得远海风电开发具有经济性。