未來5年我國風電行業發展空間巨大
“2020年,即便受到全球疫情影響,中國風電產業依然憑借自身優勢和努力,保持全球領先地位,為中國乃至全球的清潔能源應用作出了巨大貢獻”。近日,由北京國際風能大會暨展覽會組委會編輯的專刊《風電回顧與展望2021》(以下簡稱“報告”)對我國風電市場發展現狀進行了梳理,并對中國風電市場未來發展進行展望。
風電新增裝機大幅增長
報告顯示,2020年,中國新增風電裝機容量超過54吉瓦,新增并網容量7167萬千瓦,創歷史新高。截至2020年底,全國風電機組累計裝機臺數超過15萬臺,累計裝機容量2.9 億千瓦,累計并網容量2.8億千瓦,超過風電“十三五”規劃制定的“到2020年底實現風電累計裝機2.1億千瓦”的發展目標。
2020 年,全國風電并網容量占全部電源裝機容量的12.8%,全國風力發電上網電量 4665 億千瓦時,占全國全部發電量的6.1%,風電已經成為中國第三大電源。
陸上風電方面,2020 年,中國陸上風電新增裝機容量超 51吉瓦,同比增長 110.3%,2020 年,陸上風電新增裝機容量占全國風電新增裝機容量的 93%。其中,“三北”區域新增風電裝機容量占全國陸上風電新增裝機容量的 55.5%,主要分布在內蒙古(11%)、山東(9.8%)、河北(7.8%)、青 海(6.5%)和 新 疆(6.3%) 等 13 個 省 區 市; 中東南部區域陸上風電占全國陸上風電新增裝機容量的44.5%,主要分布在河南(11.6%)、山東(6.9%)、江蘇(5.2%)、廣西(4.6%)和湖南(3.3%)等 15個省區市。
2020 年,中國陸上分散式風電(分散式、分布式、智能微網)新增裝機 384 臺,容量為 100 萬千瓦,同比增長 233.7%;累計裝機容量達到 193.6 萬千瓦,同比增長 107%。2020 年,主要分布在河南(54.4%)、遼寧(14.9%)、陜西(6.1%)、山西(6.1%)和內蒙古(5.1%)等 12 個省區市。
海上風電方面,2020 年,中國海上風電發展取得突破性進展,海上風電場建設成效顯著,累計裝機容量首次突破千萬千瓦大關?!笆濉逼陂g,中國海上風電發展明顯提速,從 2015 年到 2020 年,年平均增長速度達到 60%。2015 年,中國風電累計裝機容量首次突破 1吉瓦,到2020 年底累計裝機容量首次突破 10吉瓦,并網裝機容量9吉瓦,提前完成“十三五”規劃目標。
2020 年,中國新增吊裝海上風電機組787臺,新增裝機容量達到384.5萬千瓦,同比增長54.2%,主要分布在江蘇、廣東、福建、遼寧、浙江和河北6省。截至2020年底,中國海上風電累計裝機達到1087萬千瓦。其中,江蘇省海上風電累計裝機容量為681.6萬千瓦,占全部海上風電累計裝機容量的62.7%;廣東省躍居第二,累計占比為12.5%;福建累計占比為9.4%;其余6省市——遼寧、上海、浙江、河北、天津和山東累計裝機容量占比合計約為 15.5%。
風電機組技術水平不斷提高
報告指出,目前中國已成為界第一大風電裝機國,同時也是最大的風電整機裝備生產國。風電設備制造已經達到領先水平,形成了具有國際競爭力的風電裝備全產業鏈。
從20世紀90年代初,中國開始引進國際上主流廠家的風電設備,開展了并網風力發電場的建設,引進消化吸收風電機組技術,逐步進行國產化生產,為中國風電產業的形成奠定了基礎。同時通過合資合作、技術引進、合作設計和消化吸收再創新等方式,在國家風電特許權項目的促進下,逐步實現風電機組的國產化和技術創新。
2000年初,中國實現了600千瓦級和750千瓦風電機組的批量生產能力,國產兆瓦級風電機組于2006年開始批量生產。經過十多年的發展,到2020年,中國陸上風電場主流機型單機容量已提高到2.0兆瓦~2.9兆瓦(最大為 5兆瓦),陸上風電機組平均單機容量達到2.6兆瓦,比2010年增長76%;海上風電場主流機型單機容量已達5.0兆瓦以上(最大為 10兆瓦),海上風電機組平均單機容量達4.9兆瓦,比2010年增長85%。
在風電機組研發創新方面,中國與國外基本保持同步,在某些方面處于領先地位。針對風電機組不同運行環境特點,中國企業開發出了低風速型、低溫型、抗鹽霧型、抗臺風型和高海拔型等系列化風電機組。其中,中國自主研發的低風速型風電機組,已將可利用的風能資源下探到4.8米/秒左右,這不但提高了低風速地區風電開發的經濟價值,還極大提高了中國風能資源開發潛力。
在平價上網政策驅動下,中國風電機組的設計技術水平不斷提升,精細化的概念設計、先進的計算手段,不斷優化的控制策略,逐步完善的智能化水平,葉片、齒輪箱、發電機和變流器等關鍵部件設計技術和制造工藝的創新,提升發電量,降低載荷、減少成本,使得大型化、定制化和電網友好型的風電機組具有更優的技術經濟性。
近十年,陸上風電項目單位造價水平下降了約36%。2020年,受補貼退坡及存量項目建設時限的影響,設備及施工資源緊張,2020年陸上集中式平原、山地風電項目平均造價水平分別約為6500元/千瓦,7800元/千瓦。
經過多年發展,我國海上風電在技術研發、工程建設和運營等方面不斷取得進步,海上風電項目成本總體呈現下降的趨勢。2009年,中國第一個近海項目——上海東海大橋風電場一期項目單位千瓦造價超過 2.3 萬元;截至2020年底,60%的海上風電分布在江蘇,江蘇省海上風電成本下降趨勢明顯,2020年,全國海上風電項目平均單位千瓦造價約17800 元。
2021 年是海上風電國家補貼的最后一年,搶裝持續,市場安裝施工裝備供應緊張,導致海上風電投資成本不降反增。2021 年江蘇以北地區海上風電建設成本約每千瓦17000元,而在福建及粵東地區,海上風電建設成本仍高達每千瓦19000元。
風電成本將繼續下降
報告指出,未來的5到10年是中國能源轉型和綠色發展的關鍵期。“十四五”期間中國可再生能源將成為能源消費增量的主體,今后10年,風電和光伏的年新增裝機規模需達到 1億千瓦以上。
根據全國各地已有“十四五”可再生能源發展規劃數據顯示,未來5年內,風電等可再生能源發展空間巨大。九大可再生能源基地“十四五”風電的擬裝機規模將達到 1.27 億千瓦。此外,東部沿海省份對海上風電也提出了極具雄心的目標,山東、廣東和江蘇省將“十四五”海上風電發展目標分別定為 1000 萬千瓦、1800 萬千瓦和 1500 萬千瓦。但由于中國海上風電面臨國家補貼退出的現狀,地方激勵政策將對海上風電發展目標的實現起到較為關鍵的作用。
報告表示,長期來看,為實現2060年碳中和目標,預計風電、太陽能發電裝機容量將占電源總裝機量的 80%左右,達到約 60 億千瓦以上的規模,成為絕對的主體能源。未來,風電產業在技術水平提升、新型應用方式推廣、財政金融支持,以及國際合作方面有待更多的政策研究和投入。
報告指出,由碳達峰碳中和目標帶動的以新能源為主體的新型電力系統明確了新能源的投資和裝機規模,是促進產業持續投入、擴大規模、不斷降本的前提。從中長期來看,風電整體的初始投資成本持續下降依然是趨勢,在經歷了搶電價和爭搶市場份額帶來的短暫性劇烈波動后,會呈現更平穩的下降態勢。
2025年,中國風電項目在陸上高風速地區將達到0.1元/千瓦時;在陸上中高風速地區將達到0.2元/千瓦時;在陸上低風速地區將達到0.3元/千瓦時。在海上風電近海區域將達到0.4元/千瓦時;深遠海區域將達0.5元/千瓦時。
報告強調,隨著風電裝機規模的不斷增加和產業技術創新能力的持續提升,未來風電技術裝備的發展方向及趨勢主要有以下8個方面:一是風電機組繼續保持向大型化、定制化和智能化方向發展。二是漂浮式海上風電技術將得到進一步發展和應用。三是風電機組智能化的關鍵是軟件的開發應用,未來軟件開發的投入將大幅度增加。四是風電機組設計制造將趨向于標準化和模塊化。五是采用中速永磁同步發電機,發電機與齒輪箱集成或半集成設計技術路線,在可靠性、成本、尺寸和重量等關鍵因素中達到了較好的平衡,在超大型風電機組中展現出發展趨勢。六是直驅技術受發電機體積、重量限制,無法進行大型化;雙饋、鼠籠技術受齒輪箱限制,單機功率無法進一步增大;半直驅技術將在下階段成為主流。七是葉片與整機融合開發成為趨勢。大型葉片開發與風電機組整機的系統迭代優化越來越緊密,整機設計將逐漸與葉片設計融合發展。八是隨著風電齒輪箱的大型化,滑動軸承在風電齒輪箱中的應用將是未來的主要趨勢。為提高傳動速比,齒輪箱將采用多級行星結構,有利于使齒輪箱體積更小,重量更輕等。