丹麦海上风电发展及其经验借鉴_严晓建

丹麦海上风电发展及其经验借鉴
严晓建
(中国地质大学　地球科学与资源学院,北京　100083)
[摘　要]在全球能源供应持续紧张和金融危机的影响下,世界各国纷纷加大对风力发电等清洁能源的开发力度。

海上风电正逐渐成为各国风能开发的重要战略方向。

我国拥有丰富的近海风能资源,为我国的海上风电发展提供了良好的先决条件,但相对于发达国家风电产业的发展,我国的风能利用和海上风电发展还远远不够。

丹麦是海上风电强国,为了推动海上风电产业发展,其政府制定的一系列规划与强制性措施和财税激励政策以及海上风电场建设经验,都值得我们借鉴。

[关键词]丹麦;海上风电;经验借鉴
[中图分类号]T K83 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432(2010)13-0082-03
随着全球能源供应持续紧张和金融危机的不断蔓延,世界各国都将发展新能源产业作为经济复苏的重要手段。

其中风力发电因其相对其他新能源较为成熟的优点,得到世界各国的青睐。

当前,全球陆上风电发展已初具规模。

截至2008年12月底,全球的总装机容量已经超过了1.2亿k W,2008年,全球风电增长速度为28.8%,新增装机容量达到2700万k W,同比增长36%。

其中,我国风电装机容量约1215.3万k W,成为全球第四大风电市场, 2008年我国新增风电装机容量624.6万k W,同比增长89%。

随着陆上风力资源的大规模开发利用,海上风电因其风能资源更加稳定丰富、不占用土地空间等优势逐渐引起各国重视。

1　世界海上风电发展现状
早在20世纪八九十年代,欧洲就开始了大范围的海上风能资源评估及相关技术研究。

欧洲海上风电的开发进程大致可分为两个阶段:第一阶段,1990—2000年小规模项目的研究及示范阶段。

1990年,世界上第一台海上风电机组安装于瑞典N o g e r s u n d,容量220k W,离岸距离250m,水深6m。

1991年,世界上第一个海上风电场建于丹麦波罗的海的洛兰岛西北沿海的V i n d e b y附近。

随后,荷兰、丹麦和瑞典陆续建成了一批海上风电示范工程项目,装机规模为2M W～10M W,风机的单机容量为500k W～600k W。

这些早期的风电场多建于浅水海域或带有保护设施的水域。

自2000年起,兆瓦级风电机组开始用于海上风电项目。

如瑞典的U t g r u n d e n风电场安装了E n r o n W i n d70/1500机组(单机容量1.5M W);英国B l y t h 风电场安装了2台V e s t a s V66/2000机组(单机容量2M W)。

至2000年年底,全球仅有8个小型海上风电项目,装机容量最多为10.5M W,风电机组的单机容量为220k W～2M W。

2001年3月,全球第一个具有商业化规模的海上风电场M i d d e l g r u n d e n在丹麦哥本哈根附近海域建成,总装机容量40M W,共安装了20台B o n u s76/2000(单机容量2M W)机组,年发电量1.04亿k Wh。

该项目开启了规模开发海上风电的大门,也标志着海上风电步入了商业化阶段。

2002年12月,世界上第一个大型海上风电场H o r n-s R e s在丹麦的E s b j e r g北海海域建成,总装机容量160M W,共安装了80台V e s t a s V80/2000风电机组,年发电量6亿k W h。

随后,丹麦的F r e d e r i k s h a v e n、R o n l a n d和S a m s o等大中型海上风电场相继建成。

2003年11月,迄今为止世界上规模最大的N y s t e d海上风电场在丹麦L o l l a n d建成,总装机容量165.6M W,共安装了72台B o n u s82/2300风电机组。

2007年5月,苏格兰东海岸的B e a t r i c e海上示范风电场成功地安装了全球目前单机容量最大的R e p o w e r5M风电机组,装机规模10M W,单机容量5M W。

该项目的建设和运行将为全球多兆瓦海上风电机组的开发、建设、运行和维护等提供宝贵的经验和教训。

到2007年6月底,全球新建了18个海上风电项目,其中以大中型海上风电场居多,最大的装机规模达165.6M W。

据统计,截至2007年6月底,全球已有8个国家包括丹麦、英国、荷兰、爱尔兰、瑞典、德国、西班牙和日本建有海上风电项目,共安装了439台风电机组,累计装机容量达91.8万k W。

其中,丹麦装机容量42.6万k W,位居第一,英国以31.4万k W的装机容量位居第二。

根据欧洲风能协会2009年公布的统计数据,全球建成的海上风电场已达到30余座,目前正在建设的海上风电场装机容量已有1600多M W,增长超过70%,欧洲已计划建设或批准建设的风电场装机容量达1442M W。

欧洲之外的其他国家正在规划的一些海上风电场也颇具规模,如中国和日本。

2　丹麦海上风电开发及其经验借鉴
丹麦是当代世界风电发展最快最好的国家,目前风力中国市场　2010年第13期(总第572期)
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　2010.3
发电占其全国电力的20%。

丹麦海岸线长达7314公里,与其相连的北海风力资源丰富,近海地带海床条件好,为丹麦海上风电场的建设与开发创造了良好的条件。

到2006年年底,丹麦已建成并投入运行的海上风电场有6个,装机容量约40万k W,占全球的45%。

在丹麦的影响下,荷兰、英国、爱尔兰、瑞典等欧洲国家的风电场建设也呈现出逐步从陆地向近海发展的趋势。

丹麦风电产业如今已发展为一个营业额达30亿欧元的产业,其风电机组主导着全球的市场。

丹麦的风电发展成功与其政府的大力支持密切相关。

历届丹麦政府对国家能源计划的立场都非常坚定,务求减少对进口燃料的依赖。

发展初期,为扶持风电产业,丹麦政府规定电力部门风力发电必须占有的配额,在电价方面也有一定的补贴。

丹麦环境部早在1979年就要求风电强制上网,要求电力公司支付部分的并网成本。

从1992年开始,就要求电力公司以85%的电力公司的净电力价格购买风电,这其中不包括生产和配电成本的税收。

于1981年对风电生产进行补贴,后将其并入二氧化碳税补贴中。

从1979年开始,政府为安装使用丹麦认证的风机提供30%的补贴资金,以补贴他们的安装成本。

90年代初期,丹麦实施了风机扩容计划,即以新型和大容量的风机替代小型风机或者运行状况差的风机,并为这样的替代提供20%～40%的补贴。

从80年代初期到90年代中期,风机发电所得的收入都不征税。

丹麦国家政府一直对地方政府施加压力,要求地方政府优先考虑发展风能。

目前丹麦政府实行的“风电机担保项目”是由政府为使用丹麦风电机的项目提供长期的融资和担保贷款;并向大量进口丹麦风电机的国家提供拨款和项目开发贷款;国家为风电机技术研究提供低息贷款。

丹麦建立了风电机技术标准化质量认证体系,这有利于帮助消费者建立对风电机产品的信心,从而促进当地风电市场的形成,推动当地风电机制造业的发展。

此外,建立适合本国国情的风电机技术标准化质量认证体系还可以在一定程度上保护本国的风电机制造产业。

虽然丹麦风电机的性能和质量优良,但丹麦海上风电场所采用的设备却并不全是丹麦的产品。

截至2006年年底,丹麦已经运行的海上风电场装机容量为399M W,其中采用丹麦V e s t a s公司的风电机共90台、165M W,占41.4%;采用德国B o n u s公司的风电机共113台、233.55M W,占58.6%。

这说明从世界海上风电的发展来看,海上风电仍然是一个较为年轻的产业,作为海上风电业领军的丹麦对于海上风电设备的研发和应用也仍处在不断的测试、比对、选择和考核阶段。

同时应当注意到,从2004年到2007年的统计资料来看,这4年中丹麦没有新的海上风电场投入运行。

海上风电场的高效益与高风险并存使开发商投资也相对谨慎。

尽管海上风电开发存在一定风险,但其巨大的开发和应用潜力仍然促使人们不断完善海上风电场的建设管理,进行风电设备技术研发和升级。

目前丹麦政府正在制定一个雄伟的海上风电场区域远景规划,预计到2025年在7个区域新建23个海上风电场,每个风电场装机20万k W,总容量达到460万k W。

届时,丹麦的风电总装机容量将超过900万k W,将实现全国50%以上的电力都来自清洁的风力发电。

3　对我国海上风电开发的启示
我国地域广阔,风力资源丰富。

据国家有关气象部门研究数据,我国陆地上的风能资源实际可开发量为2.53亿k W,而近海离海面10m高的风能储量约为7.5亿k W,海上风能资源储量达到陆上资源的3倍。

其中,东南沿海及其附近岛屿是风能资源丰富地区,有效风能密度大于或等于200W/m2的等值线平行于海岸线;沿海岛屿有效风能密度在300W/m2以上,全年中风速大于或等于3m/s的时数约为7000～8000h,大于或等于6m/s的时数为4000h。

根据国家发展改革委能源研究所的评估,中国近海海域风电装机容量可达1亿～2亿k W。

2005年,《可再生能源法》把我国的风电发展纳入了法制框架,并进一步完善了定价机制,有力地推动了风电的开发和风电产业的进步。

2006年,《可再生能源发展“十一五”计划》制定了支持风电的税收减免政策,并明确指出:“加强对近海风能开发技术的研究,开展近海风能资源勘察评价和试点示范工程的前期准备工作,建设一两个10万k W级近海风电场试点项目,并实现向兆瓦级风电机组的升级换代。

”这有利于推动近海风电场建设,并提高我国的风电设备制造能力。

我国丰富的海上风能资源为我国的风电发展提供了良好的先决条件,中央政府的大力支持为我国海上风电的发展提供了政策保障,但相对于发达国家对可再生能源的重视,我国的风能利用和风电发展还远远不够。

我国风电产业虽在政策引导下表面高速增长,但市场缺乏真实需求,景气存在泡沫,风电赢利还需要一个规范化的过程。

对于风能资源基础研究的缺乏和市场认知的偏差,严重阻碍了我国风能资源的有效开发利用和风电产业的健康发展。

借鉴前文所述丹麦海上风电发展的经验,目前我国发展海上风电需要:
3.1　加强近海风能资源的探测和项目风险评估
风能资源的探测分析是海上风电建设的基础工作,是指导海上风电建设的重要依据之一。

虽然我国相关部门已经根据观测资料、卫星资料等可利用数据对近海风能资源进行了初步评估,但资料的不确定性很大,难以准确估算项目发电量。

而目前国内的测风设备技术限制也使近海风电项目的实地测风工作易出现较大偏差,近海地区的海床条件等地质因素也会影响海上风电场的机组安装及调试以及后期的安全运营。

此外,海上风电项目投资巨大,环境复杂,施工难度大,面临较大的投资风险、施工风险和运营风险。

在项目投资的前期准备工作中,除了对风能资源、选址条件等基础资料的把握,还需要对海上风电项目进行全方位的风险识别和管控。

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3.2　完善配套法规、规划和政策体系,发挥地方政府的积极性
大多数国外风电发达国家都建立起较为完善、具体的风电法律法规体系,这些法律法规为其风电项目的快速、健康发展提供了基本保障。

而目前,我国许多风电法律条款过于笼统,需要制定和完善具体的规定和措施,形成一套完整的可操作的政策体系。

如一系列审批、财政补贴等支持海上风电发展的措施,如可重点资金支持海上风机抗台风、防腐及海上施工船只开发等领域问题的研究和开发。

此外,我国海岸线很长,需要对海岸线进行国家层面的合理的整体功能规划,编制专门的海上风电发展规划,确保海上资源在港口、交通、发电等领域的合理配置,鼓励风机制造商和各发电集团进行合作,推动海上风电科技示范项目的建设。

从丹麦的经验来看,国家在进行政策扶持的同时,也要以行政或市场手段鼓励地方政府积极发展风电产业。

由于我国各地风资源情况、电网发展水平以及市场环境等相关风电发展条件的不同,风电的发展存在较强的地域差异性。

因此需要充分发挥地方政府的积极性,使地方政府充分认识发展风电产业的重要性和效益,促进他们因地制宜地制定地方性优惠政策来吸引投资者,促进风电快速发展。

3.3　规范风电产业发展,加大对技术研发的支持力度
产业和技术的发展相对落后进一步制约了我国海上风电的发展。

我国完整的风电产业体系尚未形成,目前国内风电产业泡沫严重,在缺乏核心技术、国产风机设备质量不合格、主要设备依赖进口、并网技术不成熟等因素制约下,企业盲目投资和地方项目无序上马现象仍十分严重,不仅造成大量的资源浪费,而且干扰了正常的产业发展格局。

相较于发达国家成熟完善的风电设备质量认证体系,我国风电设备的质量认证体系尚未建立。

目前,市场的风电机组以兆瓦级为主流,而国内最大功率的定型风电机组仅为750k W。

要完成单机功率从百千瓦级到兆瓦级的技术提升,难度较大。

我国尚处于引进国外先进技术的初级阶段,主要通过技术转让和合资建厂的方式生产风电机组,自主研发力量严重不足。

在关键技术或核心技术缺乏的情况下,难以提高国内风电企业的国际竞争能力。

此外,目前我国风电场并网的前期工作还没有规范化,风电还没有完全纳入电网建设规划,且缺少一系列必要的管理办法和技术规定以确保大规模风电的可靠输送和电网的安全稳定运行。

4　结束语
尽管目前海上风电开发技术难度较大,投资成本偏高,规模化发展有待技术的进步和激励政策的出台,但是欧洲海上风电的开发已取得了令人瞩目的成果。

从世界范围来看,全球对于海上风能资源的研究和利用仍处于探索阶段。

在海上建设风电场是目前欧洲风能行业面临的最大的挑战之一,同时海上风能也是欧洲持续开发风能的关键领域。

我国对于海上风能资源的研究和利用则更加不成熟不完善,要促进产业的长期健康发展,一方面要保持政策的连续性,发挥积极的导向作用,另一方面需要在国家规划、项目投资、地方促进、财政税收等方面继续完善产业发展政策,保证产业的持续稳定发展。

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[作者简介]严晓建,男,中国地质大学(北京)地球科学与资源学院博士研究生。

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