风电在我国能源发展中的定位

风电在我国能源发展中的定位
魏昭峰
【摘要】In recent years ,China has made significant achievements in optimizing energy mix and developing renewable energy.The wind power capacity in China has doubled and then redoubled
especially.However,there are some discords of high-seed growth of wind power with the power system,industry infrastructure and policy mechanism.Base on the ingerent features and practical problems of wind power development in China,the role of wind power in the energy development wsa defined with logic demonstration in three perspectives,i.e.energy utilization,energy development and the ultimate goal of wind power development.The current wind power development should groud on the wind power industrialization system improvement ,the smart grid construction and new energy storage technology.This approach offers great benefit to the development of wind power in the near future.%我国在能源结构调整和积极开发可再生能源等方面取得了显著成绩,尤其是风力发电实现了倍增式发展.但风电的高速发展与电力系统、产业体系和政策机制之间存在诸多不协调.需要理清根本原因,进一步深化解决.基于我国风电发展的既有特点和现实问题,从能源利用、能源发展的角度和风电发展的最终目标3个方面进行逻辑论证,提出了风电的能源定位问题,论述了当前风电发展应立足于风电产业化体系的完善以及智能电网建设和新储能技术研究,为未来风电大规模发展打下坚实基础.
【期刊名称】《中国电力》
【年(卷),期】2011(044)004
【总页数】5页(P1-5)
【关键词】风电;定位;能源品位;能源发展;替代能源
【作者】魏昭峰
【作者单位】中国电力企业联合会,北京100761
【正文语种】中文
【中图分类】TK01
0 引言
当前，能源战略安全和应对气候变化成为我国经济发展和社会进步所面临的2个重要问题，积极发展可再生能源，节约和替代部分化石能源，促进能源结构调整，减轻环境压力，是保障我国能源与环境安全、促进国家经济与社会可持续发展的必然战略选择。

我国政府已向世界郑重承诺，中国将大力发展可再生能源和核能，争取到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。

目前在可再生能源中，除水电外，风力发电技术最成熟、最具备规模化商业开发条件，加快开发风电等清洁能源资源，有利于促进我国能源供应的低碳化和多元化，对于调整我国以火电为主的电源格局、增强我国能源供应安全和应对气候变化、支撑国民经济快速发展、促进低碳经济有重大意义。

1 我国风电发展现状
我国风电自20世纪90年代开始起步，2000年后进入高速发展期，特别是2006
年《可再生能源法》颁布实施以来，并网风电装机容量已连续4 a实现翻倍增长。

2010年底我国并网风电装机容量达3017万k W，占全国发电装机容量的3.2%，是2000年34.4万k W的88倍，风电装机容量世界排名第2位，是全世界风电
发展最快的国家。

风电已成为当前我国清洁能源的重要组成部分，其发展的主要特点［1］为：（1）低碳经济、绿色发展的理念正在形成。

风资源富集地区的各级
政府积极发挥主导作用，确立区域绿色发展战略，建立健全风电开发政策，为风电的快速发展创造了有利条件。

各类型投资主体不断开拓思路，增强低碳环保意识，承担绿色发展重任，创新绿色低碳技术，积极投身实践，有力推动了风电高速发展。

（2）风电装机容量持续快速增长。

根据中国电力企业联合会（简称中电联）统计，截至2010年底，我国并网风电装机容量新增1399万kW，比上年增长76.53%，“十一五”期间并网风电总装机容量年均增长96.67%。

（3）风电装备制造业蓬
勃发展。

我国风电整机制造企业已有83家，其中华锐风电、金风科技和东方电气
3家企业进入全球风电设备制造商十强。

国内风电设备性价比不断提高，采用国产机组使得风电场工程造价大幅下降，目前平均造价约为8600元/kW。

（4）风电
产业发展的相关政策相继制定实施。

自2005年2月《可再生能源法》制定颁布后，国家陆续出台了涵盖产业布局、项目建设、装备制造、接入消纳等方面配套的政策法规。

同时从2003年开始，连续启动了五期陆地风电特许权招投标，并于2010
年完成了首次海上风电特许权招投标，风电特许权项目较好地推动了风电的快速发展。

然而，我国风电开发仍存在重规模轻规划、重开发轻消纳、重建设轻生产的现象，风电产业同样存在重产量轻质量、重市场轻技术、重引进轻研发的现象。

风电的粗放发展不但突破了政府规划和行业预期，也超出了电力系统和产业体系的承载能力。

这主要是风电的过快发展同电力系统、产业体系和政策机制等之间不协调而引起的，归根到底也是对风电在我国能源发展中的定位不准确而造成的。

2 风电定位的意义
我国政府积极采取各种政策和措施，促进风力发电的快速发展。

但风电在近几年持续高速发展中逐渐暴露出安全、消纳、效益、技术装备等诸多问题。

目前风电行业已进入矛盾高发期，不但在产业上出现了发展过快、产能过剩的矛盾，而且在开发上也显现接网难、送出受限等问题，特别是我国建设的大规模、大容量风电基地大多数位于距离负荷中心较远的电网末端，导致风电与电网以及与其他电源之间的矛盾更加突出。

风电在高速发展中出现的问题和矛盾，很大程度上是由于没有真正了解风电在我国能源发展中的内涵和定位，不能在此基础上合理地引导风电发展，使风电渐渐走上“上规模、上速度”的发展道路。

正确处理风电发展中所面临的问题和矛盾，使风电行业走上健康可持续发展道路，不仅要分析研究现有问题和矛盾，提出解决的具体方法和途径，更重要的是要清楚地认识风电自身的属性和特性，明确风电在我国能源发展中的定位。

本文讨论的风电在能源发展中的定位，是从能源利用角度，从社会经济发展的角度，来分析风力发电的发展战略。

其立足点和落脚点都在于发展，而不只是对于现状的总结和发展程度的概括。

清晰、准确地把握风电在我国能源发展中的定位，有助于认清风电自身发展中存在的问题，有助于制定正确的政策，编制可行的发展规划，有效解决风电发展中的矛盾，引导风电行业走上健康可持续发展的道路。

本文将从能源利用的角度，从能源发展的角度和风电发展的最终目标3个方面来具体讨论
风电在我国能源发展中的定位。

3 风电的能源品位评价
认识风电定位，尤其是在我国能源发展中的定位，不能单纯讨论风电本身，而要从整个能源利用的角度看风电处于什么位置，属于何种能源品位。

能源品位有高低之分，一般来说高品位能源技术上较容易转化为电能，电能供给特性能够满足电力系
统负荷特性的要求，支撑电力系统的正常运行。

相对于高品位能源，低品位能源较难转化为电能，其电能供给特性与电力系统负荷特性差异较大，利用难度大或技术不够成熟。

表1中通过能流密度、前期开发投入等9项指标，对火电、水电、核电、风电、
太阳能发电等目前主要的5种发电能源进行了对比评价。

火电、水电和核电的能
流密度较高、利用小时数高、存储性强、连续供应能力强，满足电网负荷变化的要求，对电网影响较小，这3种能源属于高品位能源，因此火电、水电和核电较易
被开发利用，在当前能源结构中处于重要的地位，被称为“电力系统的三大支柱”；风电、太阳能发电的能流密度较低、利用小时数低且都难以大规模存储，对电网有很大影响，尤其是间歇性和不可控性的特征，导致其供给特性难以与电网负荷特性相吻合，不能作为电力系统的支撑电源，在发电能源中属于低品位能源。

我国正处于经济发展的高速期，能源需求量不断增长，而目前我国电源结构不够合理，电网建设有待进一步提高，因此综合开发利用高品位能源，可以满足经济发展的需求，降低能源利用成本。

同时，积极提高低品位能源利用水平，可以达到充分利用资源、调节能源结构、与环境协调友好发展的目的。

表1 2010年各类发电能源品位评价Tab.1 Grade evaluation of various types generation energy in 2010注：1）国内年日照时数大于2200h的地区。

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能源品位并不是一成不变的，随着科技进步和社会发展，当能源本身的经济性、社会性、技术性和可持续性等属性改变时，其品位也会相应发生变化，能源品位具有相对性。

虽然目前风电处于低品位能源，开发成本高，但对环境影响相对较小，资源不会枯竭，如果将风电转化为高品位能源，不但可以满足电网负荷要求，提高风能利用水平，而且在提升经济效益的同时，还获得巨大的社会效益和生态效益。

我国电源结构以煤电为主，优质调峰电源较少，系统调峰能力相对较弱，而电力系统运行要求发用电必须同时完成，风电因具有间歇性、波动性、随机性的特点，难
以与电力系统负荷特性相吻合，特别是风电具有反调峰特性，更增加了调度难度。

为确保整个电力系统安全稳定运行，改善风电对电网特性的适应能力，必须要对风电进行反调峰补偿，因此要提升风电为高品位能源，不但要有其他相应规模的调峰电源配合，同时能量储存更是不可缺少的。

大规模能量储存可以有效提高设备效率、解决局部电压控制问题、提高风电可靠性和改善电能质量，使风电成为连续、稳定的供应电源，减少与电网和其他电源之间的矛盾。

因此当有效调峰电源和大规模能量储存作为电网安全、稳定和高效运行重要的辅助配套之后，风电将随之提高其能源品位，拥有更大的发展空间。

4 风电的能源可替代性
认识风电定位，不仅要认识风电在能源利用中的位置，还要了解风电在能源发展中的发展状态。

20世纪中叶以来，在世界范围内多次发生能源危机，对世界经济造
成了巨大影响。

目前，人类对电力的转化主要依赖化石能源，随着人类对能源需求的不断增长，化石资源逐渐枯竭，未来可能出现的能源危机已引起高度重视。

人类努力利用和开发各种能源资源，风电等可再生能源发电作为替代能源发电登上了历史舞台，以期在未来成为化石能源的替代品。

但替代品能否产生替代效果，关键要看替代品能否提供比现有产品更大的价值/价格比。

也就是说风电能否代替化石能
源发电，成为人类主要应用的发电形式，还要看其能否比化石能源发电有更大的价值/价格比。

首先，风电作为清洁能源和可再生能源，无论在生态环境的可持续发展，还是其无限的蕴藏量，在开发价值上，都有着化石能源发电无可比拟的优势。

其次，商品属性是电的基本属性之一，用户在购买“电”这一商品时，不会关心电是怎么发出来的，怎么输送的，用户关心的是价格、电能质量等问题，其中最关心的是电价。

那么风电相较化石能源发电价值/价格比究竟如何呢？
由于风电市场的扩大、风电机组产量和单机容量的增加以及技术水平的进步，使风
电机组每千瓦的建设成本在过去近20年中稳步下降。

80年代初期，单位千瓦造价约为3000～4000美元；而现在平均造价仅约为8600元/k W。

考虑到风电场的风力资源、规模、运行维护成本和融资因素（如贷款利率、偿还期等），在较好的风场，风力发电的成本已初步具备与火电竞争的能力。

但目前风电机组总体单位造价仍较高，风电场投资大，且利用小时数低，分不同地区风电标杆上网电价为0.51～0.61 元/（kW·h），平均为0.55元/（kW·h）。

而作为电力系统三大支柱的火电、水电和核电的价格分别是：火电（燃煤）平均上网电价为0.38元/（kW·h），水电平均上网电价为0.25元/（kW·h），核电平均上网电价为 0.43元/（kW·h）［2］。

风电比煤电、水电、核电平均上网电价分别高出46.9%、126.2%和29.1%。

同时，由于风电出力间歇性、波动性和随机性的特点，为保障电力系统安全稳定，必须有其他相当规模的水电、火电等常规发电厂参与电力系统的调峰，必然导致常规水电、火电机组单位发电能耗、发电成本增加。

在我国尚未实现风电出力预测、预报，风电机组和风电场出力尚不具备在线控制、调节功能的情况下，电力系统中除风电以外的其他电源的出力，不仅须随负荷变化进行调节，还须为适应风电出力变化进行调节。

常规水电、火电机组替风电调峰所多付出成本，导致电力系统总体发电成本增加，由于现有市场规则缺乏合理的补偿政策，需通过全社会用电量加价分摊，因此目前大规模开发风电会显著增加全社会用电成本。

当前风电的价值/价格比还未达到替代化石能源发电的条件。

但也应注意到，风电尚未大规模替代并不意味着未来风电与化石能源发电相比没有竞争力，目前风电还处于发展初期，其替代过程可能还十分缓慢，一旦风电造价进一步下降，电力系统调峰调频能力大幅提高，化石能源发电价格因资源逐渐枯竭而不断提高，风电将在价格上确立优势，就会形成对化石能源发电的迅速替代。

5 风电发展最终目标
在了解风电的能源品位和发展状态之后，进一步分析风电发展的最终目标，有助于认识风电定位。

从人类对能源利用的长远发展来看，核聚变发电将在未来成为人类能源应用的主导方式，而水电、风电和太阳能发电将作为可再生能源发展在很长一段时期成为人类能源来源的主要形式。

我国风电与水电在资源禀赋上有着很多共性［3］：（1）总量有限。

风能总的技
术可开发量约为10亿k W，水能资源技术可开发量约为5.4亿k W。

按表1中的利用小时数，风电平均约2000 h，水电平均约3400 h，计算二者年发电量，分
别为风电2万亿k W·h和1.836万亿k W·h。

风电和水电资源总量有限且发电量
总体相当；（2）逆向分布。

风电资源主要富集的七大风电基地大多数位于西北地区，水电资源主要分布的十三大水电基地相对集中在西南地区，而我国西部地区用电负荷低、自身消纳能力弱，东部地区的一次能源资源匮乏、用电负荷相对集中。

在较长时期内，风电和水电资源集中于西部与东部负荷中心呈现明显的逆向分布；（3）季节性明显。

风电和水电有着明显的季节变化，我国西部冬季是大风季，夏季风力较小，所以一年中冬季风电发电量最大，夏季发电量最小。

而水电在夏季丰水期时发电量最大，在冬季枯水期时发电量最小。

风电和水电在季节性上形成互补。

从当前我国的资源条件和技术角度分析，水电是技术最成熟、供应最稳定、经济可行、可以大规模开发的最主要清洁可再生能源；风电技术较成熟，已具备规模化商业开发条件。

但是水电有着风电无法比拟的优势，水电可以通过库容来存储能量，根据电力系统的要求提供连续的电能，对电网影响较小。

而风电在当前技术开发条件下，难以成为电网安全稳定运行的主要电源支撑。

由于风电开发起步较水电晚，风电技术和开发规模目前落后于水电是暂时的，我国风电有着与水电近乎相同的资源禀赋，从二者发展的最终结果来看，在我国未来的能源应用中风电应会达到与水电完全相当的地位，成为我国能源结构中的支柱能源之一。

根据测算，我国水电装机容量在2020年将达到3.3亿k W，2030年将开发完成
4亿k W。

2010年我国政府提出到2020年完成风电1.5亿k W装机，如果2020年前结合大规模开发，风电具备进一步大发展的基础，预计到2030年规划风电装机容量可达到3亿k W以上。

而风电要想在近20年时间内达到与水电相当规模的发电量，即到2030年完成装机6.6亿k W，需要在目前高速发展的基础上再加快2.2倍，是无法完成的［4］。

但大规模储能新技术的突破，储能电站的配套建设以及电网调峰调频手段的进一步提高，可以有效克服风电间歇性、随机性和不可控性的弱点，将使风电获得巨大的发展空间。

同时，随着开发技术的不断提高，风电成本也将会进一步下降，与水电成本相近。

可以预见，风电在本世纪中叶将会达到与水电相当的地位。

6 风电在我国能源发展中的定位
风电在我国能源结构中是重要的辅助能源，是节能减排和调整能源结构的重要手段之一，属于低品位能源；风电未来发展空间和潜能巨大，在具备由低品位能源转变为高品位能源，由辅助能源转变为替代能源的“两个转变”条件之后，风电将大规模发展，最终达到与水电相当的规模地位，成为我国能源结构中的支柱能源之一。

风电要获得大规模高速发展，重要的是完成“两个转变”。

实现“两个转变”的途径主要是提高电力系统的调节能力，即加快水电、天然气发电、抽水蓄能以及新储能技术和智能电网的发展。

尤其是新储能技术和智能电网是支撑风电等间歇性能源大规模发展的有效调峰调频手段，可以满足对风电等间歇性能源调峰调频的需要。

风电本身属于低品位能源，在缺少优质调峰资源支持的条件下，目前过快开发风电是不合理的。

根据国家电网公司公布的智能电网计划，到2020年，我国将全面建成统一的“坚强智能电网”。

相应的，随着风电等间歇性能源规模不断增大，电力系统对大规模储能技术的需要愈加迫切，将推动大规模储能技术加速成熟。

同时，经过10 a的努力，我国可以建立完备的风电产业化体系。

预计风电发展将在2020年左右具备
“两个转变”的条件，2020年之后风电将走上发展的快车道，到本世纪中叶成为我国能源结构中的支柱能源之一。

目前风电还只能是辅助能源，其经济性不高。

相对于稳定出力的火、水、核等能源形式，风电只有电量效益，无法替代有效装机。

要提高风电能源性价比，应着力构建较为完善的风电产业化体系，全面掌握风力资源详查与评估技术、风电整体设计技术、变流器及控制系统、风电并网技术、风电与其他发电方式互补技术、分布式开发利用技术等，力争使我国风电产业处于世界先进水平，大幅度降低开发成本，为风电未来的大发展打下坚实基础。

2020年之前的10 a，风电发展不应过分注重速度和规模，应将发展重点放在产业化体系建设以及智能电网建设和新储能技术研发上。

风电开发应综合考虑我国经济的国际竞争力、能源结构调整和消纳市场、电网送出，以及电网安全性、经济性，来确定发展目标、开发时序，以需求容量定开发规模，以消纳方向引导电网建设。

由于目前风电开发成本较高，电网建设还在进一步加强，建议风电发展规模年均保持在800万～1000万kW，加上截止到2010年底国内累计装机的3000万k W，即到2020年完成1.1亿～1.3亿k W装机，可以满足节能减排和能源结构调整的需要。

待2020年之后风电具备大规模发展条件之后，再提升发展速度和规模，完全可以实现风电的最终目标。

现阶段，风电尚未全面具备高品位和可替代性，但在一定范围内可以满足高品位，并实现部分替代。

我国的风能资源具有分布不均衡的特点，风电开发可坚持“两条腿走路”。

由于集中开发风电的代价会比较大，在资源富集地区可以做好规划，采取与其他能源打捆特高压电网远距离输电的模式；在风资源较差但电网相对成熟的地区，因系统调度调节能力强，风电开发具备技术可行性和经济合理性，满足高品位的条件，应采取就近消纳、直接接入配电网的分布式发电模式，使分散稀薄的风电资源得到高品位利用。

同时，积极深入研究智能微电网技术，将分布式风电以微
网的形式灵活可靠地接入大电网并网运行，与大电网互为支撑，成为坚强智能电网的重要组成部分，实现局部性替代，使我国风电资源得以有效开发和合理利用。

尽管风电在发展过程中遇到种种问题和矛盾，一定程度上影响了风电的健康可持续发展，但在厘清了风电定位之后，更加明确了风电的能源品位、可替代性和发展的终极目标。

因此，立足当前，我国应积极加快风电产业化发展，大力推动智能电网建设和新储能技术研究，努力提高风电的能源品位和可替代性，为风电未来的大规模开发以及太阳能等可再生能源的发展，打下坚实基础，为我国社会经济发展和能源结构调整提供有力保障。

参考文献：
［1］中国电力企业联合会.风力发电可持续发展机制研究［R］.2009.
［2］国家电力监管委员会.2009年度电价执行及电费结算监管报告［R］.2010. ［3］潘家铮.水电与中国［J］.水力发电,2004,30（12）:17-21.PAN Jia-zheng.Hydropower and China［J］.Water Power,2004,30（12）:17-21. ［4］何祚庥.解决中国能源短缺问题的重要途径［J］.福州大学学报:哲学社会科学版,2005,19（1）:5-7.HE Zuo-xiu.Solutions to China’s energy shortage ［J］.Journal of Fuzhou University:Philosophy and Social Sciences,2005,19（1）:5-7.。