一、全球風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
(一)全球風電市場情況
由于風力發(fā)電在可再生能源領(lǐng)域中技術(shù)相對成熟、成本相對低廉,減少二氧化碳排放效果顯著,因而在全球得到了迅猛發(fā)展。在過去的10年間,風力發(fā)電在世界能源領(lǐng)域中一直保持著增一長最快的地位。1998年以來,全球風電裝機容量年平均增長率為28.91% 2006年,全球有超過15016MW的新增裝機容量并入電網(wǎng)系統(tǒng),投資總額超過180億歐元。2006年末,全球風電裝機容量達到74306MW,(年均發(fā)電量約1.520億KWh)。風力發(fā)電量已經(jīng)占到世界總電量的0.8%以上。所發(fā)電力足夠供應3000萬個歐洲普通家庭或8200萬居民的電力需求。
歐洲風能開發(fā)和風電利用仍然走在}段界的前面。2006年末,全歐洲風電總裝機容量為48545MW,占世界風電總裝機容量的65%。2006年,歐洲風力發(fā)電量增長了19%,生產(chǎn)了100TWh的電力,等于全歐洲電力消耗的3.3%。
從世界風電市場每年的份額來看,2004年歐洲占了75%,而在2006年,歐洲新增裝機容量(7610MW)占全球新增裝機容量的市場份額下降為51%。這說明全球風電市場已經(jīng)擺脫了對歐洲市場的依賴,其它地區(qū)正在逐步趕上來。歐洲之外,北美洲和亞洲風電的增長勢頭最強勁。2006年亞洲新增裝機容最為3679MW,累積總?cè)萘窟_到10600MW,印度2006年新增1840MV,總裝機容量為6270MW,是亞洲第一風電大國。中國2006年新增1337MW,比2005年底總世界上第六位。迄今為止,世界上己有70多個國家在積極開發(fā)和應用風電資源。
目前,由于風電場建設(shè)項目增加過快,風電設(shè)備出現(xiàn)供不應求的現(xiàn)象。特別是軸承、齒輪箱、發(fā)電機等關(guān)鍵部件不能滿足主機廠的供貨需求,影響了風電場的建設(shè)速度。預計今后五年,風電市場的增長率會徘徊在17%左右,最大的市場在北美洲和歐洲,亞洲的中國和印度也是很大的市場。2006年歐洲建設(shè)了兩個(共198MW)海上風電場。今后,新建的海上風電場將出現(xiàn)在英國、愛爾蘭、瑞典、荷蘭、德國和比利時。
隨著風電關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展和機組性能的逐步改進與提高,風電機組越來越經(jīng)濟和高效,風電項目開發(fā)的成本和運行費用有了大幅降低。單就過去5年而言,風能開發(fā)利用的成本已經(jīng)下降了20%目前風電成本約為4.04歐分/kWh,預計2010年度電成本將下降至3歐分/kWh, 2020年降低至2. 34歐分/kWh。
隨著國際能源形勢的日益嚴峻和可再生能源發(fā)電成本的逐步降低,風力發(fā)電己經(jīng)成為解決全球能源問題不可缺少的重要措施和途徑。歐洲風能協(xié)會和綠色和平組織共同出版的“風力12”,向世人展示了全球未來風力發(fā)電的前景。該報告預測:到2020年風力發(fā)電將占世界電力總量的12%,其市場發(fā)展前景是十分光明的。
(二)全球風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
目前,世界風電機組制造企業(yè)不斷集中與合并,形成了由數(shù)家大型風電制造企業(yè)控制或壟斷全球風電市場的局面。據(jù)統(tǒng)計,世界排名前十位的風電機組制造企業(yè)占據(jù)了全球95.2%的市場份額。同時,許多大型跨國公司也紛紛以并購或重組等方式加入到了風電制造領(lǐng)域,如:丹麥的Vestas公司兼并了丹麥第二大風電機組制造公司NEG Micon公司;美國通用公司收購了德國安然風電公司:德國Siemens公司收購了丹麥Bonus公司和德國FLENDER控股有限公司。
2006年世界前十位風電設(shè)備制造公司在全球市場上的份額見表1,十大風電機組制造公司主要來自全球裝機容量排名前四位的風電大國,Vestas一直處于領(lǐng)先地位。
2006年世界前十位風電設(shè)備制造公司當年的主要業(yè)績?nèi)缦?
1、Vestas (4239MW )
在2006年,無論是當年新增裝機容量還是累積裝機容量,Vestas都是全球第一。它在全球的市場份額從2005年的27.6%增加到2006年的28.23%。該公司2006年是英國和葡萄牙市場的第一大供應商,并在全球其它風電的大市場中位居前三名。
2, Gamesa ( 234}MW )
Gamesa公司是2006年全球第二大風電設(shè)備供應商。該公司占全球市場份額的15.6%,比2005年增一長了2.8個百分點。Gamesa公司在西班牙市場份額中占了50.6%,在本國和意大利市場中保持領(lǐng)先地位。同時,該公司又活躍在埃及、墨兩哥和摩洛哥等新出現(xiàn)的市場。
3, GE Wind(2346MW)
雖然GE在全球市場的份額從2005年的17.5%下降到2006年的15.59%,但GE現(xiàn)在卻是全球第三大風電設(shè)備供應商。在2006年,GE是美國和加拿大市場的第一大供應商。
4, ENERCON(2316MW)
2006年,Enercon公司在全球的市場份額是15.4%,比2005年(14.2%)增加了1.2%。該公司的直驅(qū)式風電機織產(chǎn)品在2006年的德國市場上銷售景第一,在印度市場上銷售量第二,發(fā)展前景看好。
5, Sozlon En}rgy(1157MW)
該公司在全球市場上的份額從2005年的6.1%增加到2006年的7.7%,位居世界第五。Suzlon公司是印度市場的第一大供應商,并己經(jīng)進入中國和美國市場。該公司近來收購了德國Repower公司30%的股份,并將總部般到荷蘭的阿姆斯特丹。
6,Siemens Wind(1103MW)
西門子風能公司是世界第六大風電設(shè)備供應商。它在全球的市場份額從2005年的5.4%上升到2006年的7.3%。該公司的2.3MW風電機組在海上風電場應用較多。
7、Nordex公司
該公司2006年安裝了505MW的風電機組,是法國風電市場上的最大供應商。德國第一臺海上風電機組也是由該公司供貨的。
8、Repower (480MW)
該公司是2006年德國、法國和英國市場上的第二大供應商。也是中國風電技術(shù)的主要支持者。
9, Acciona(426MW)
200E年新進入世界前十名的西班牙風電設(shè)備供應商,也是西班牙風電市場的第二大供貨商。
10, Goldwind(41fiMW)
金風公司是2006年中國市場上最大的風電設(shè)備供應商,該公司750kW定槳距風力機成為近年來中國各地風電場建設(shè)的主力軍。該公司是第一次進入世界前十名的中國風電設(shè)備供應商。
排在前十名之后的是西班牙的Ecotachia和日本的MHI風電公司,在過去的十年中,這兩個公司一直都是位列全球前十名之內(nèi)的風電設(shè)備公司。
隨著風力發(fā)電的迅速發(fā)展,歐洲風電場建設(shè)己呈現(xiàn)山從陸上移向近海的趨勢。由于海上風電機組對噪音的要求較低,因此采用較高的葉尖速度可降低機艙的重量和成本。國外除對海上風電機組根據(jù)海上特點進行特別設(shè)計和制造外,還對海上風電場的開發(fā)與建設(shè)也做了很多研究,包括對海上風電場的風資源測試評估、風電場選址、基礎(chǔ)設(shè)計及施工、風電機組安裝等,研制了專門的海上風資源測試設(shè)備、安裝海上風電機組的海上安裝平臺和專門用于風電設(shè)備運輸?shù)暮I习惭b 運輸船。20Q6年歐洲新建兩個海上風電場〔198MW),到2006年底,歐洲已建設(shè)了近900MW的海上風電場,推動了海土風電場的規(guī)?;l(fā)展。
德國、月麥、荷蘭、美國、希臘等國家加快制定和完善了風電技術(shù)標準,建立了認證體系和相關(guān)的檢測與認證機構(gòu),同時也針對市場發(fā)展擬定和實施了相應的保護性措施。自1988年國際電工委員會成立了IEC/TC88“風力發(fā)電技術(shù)委員會”以來,目前己發(fā)布了10多項國際標準,這些標準為保證產(chǎn)品質(zhì)量、規(guī)范風電市場、提高風電機組的性能和推動風電發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。
(三)全球風電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
近年來,由于大型風力發(fā)電機組運行可靠性問題己經(jīng)基本解決,國際上將風電機組開發(fā)的重點逐步轉(zhuǎn)移到了高效率、高性能的數(shù)兆瓦級實用型商品化機型。
其中,變速恒頻技術(shù)的應用得到了世界各大風電機組制造商和研究機構(gòu)的高度重視。目前,變速變槳型雙饋式3MW風電機組己經(jīng)商業(yè)化運行,德國Repower公司研制的5MW的風電機組也已經(jīng)在小批量試驗運行。德國Enercon公司在開發(fā)直驅(qū)式風電機組方面居于領(lǐng)先地位,該公司已批量生產(chǎn)1.0MW和4.5MW的直驅(qū)型機組,其6MW原型機也已投入運行。芬蘭公司W(wǎng)inwind己開發(fā)出1MW直徑56米的半直驅(qū)型(混合型)機組,3MW的風電機組也己經(jīng)在現(xiàn)場試驗運行。德國Multibrid公司還專門為海上風電場開發(fā)出了5MW半直驅(qū)型(混合型)機組。預計歐洲在2020年將開發(fā)出ZOMW以上的風電機組。
目前風電技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢如下:
1、風電機組單機容量持續(xù)增大
目前,世界風電市場中風電機組的單機容量正持續(xù)增大,2006年全球安裝風電機組的平均功率為1.42MW,比2005年增加了100KW。世界上主流機型仍然是三葉片、上風向、帶增速齒輪箱的風電機組,其單機容量已經(jīng)從2000年的500-1000kW提高到了2006年的2-3MW, 2006年4.5MW、5MW的風機己投放風電市場,6MW的風力機也進入運行階段,2D06年已經(jīng)有公司著乎lOMW以上風力機的設(shè)計和研制,15MW機組也已開始概念設(shè)計。
2、變槳矩‘變速恒頻功率調(diào)節(jié)技術(shù)迅速發(fā)展
由于變槳矩功率調(diào)節(jié)方式具有載荷控制平穩(wěn)、安全和高效等優(yōu)點,近年來在大型風電機組上得到廣泛采用。結(jié)合變槳距技術(shù)的應用以及電力電子技術(shù)的發(fā)展,大多風電機組開發(fā)制造廠商開始使用變速恒頻技術(shù)并開發(fā)出了變槳變速恒頻風電機組,在風能轉(zhuǎn)換上有了進一步完善和提高,在市場上得到快速推廣應用2006 年全球所安裝的風電機組中,有92%的風電機組采用了變槳變速恒頻方式,而且比例還在逐漸上升。與此同時山于失速型功率調(diào)節(jié)技術(shù)相對簡單、成本低,失速和主動失速功率控制技術(shù)仍在繼續(xù)完善和發(fā)展。
3、雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風電機組技術(shù)成熟
以Vestas公司V80, V90為代表的風電機組采用此技術(shù),目前仍然國際上的主流風電機組產(chǎn)品。目前利用該技術(shù)的機組單機容量已經(jīng)達到5MW,歐洲正在開發(fā)1OMW的風電機組,15MW機組已開始概念設(shè)計。雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風電機組在全球風電市場中所占的份額最大。
4、直驅(qū)式、全功率變流技術(shù)正在發(fā)展
無齒輪箱的直驅(qū)方式能有效地減少由于齒輪箱問題而造成的機組故障,可有效提高系統(tǒng)的運行可靠性和壽命,大大減少了維護成本,得到了市場的青睞。2006年,ENERCON公司生產(chǎn)的直驅(qū)式風電機組在德國市場銷售量第一。伴隨著直驅(qū)式風電系統(tǒng)的出現(xiàn),全功率變流技術(shù)得到了發(fā)展和應用。應用全功率變流的并網(wǎng) 技術(shù),使風輪和發(fā)電機的調(diào)速范圍擴展到0至150%的額定轉(zhuǎn)速,提高了風能的利用范圍。與此同時,半直驅(qū)式風電機組也出現(xiàn)在世界風電市場上。
5、大型風電機組部件的性能得到提高
隨著風電機組的單機容量不斷增大,齊部件的性能指標都有了提高,國外己研發(fā)出3000V-12OOOV的風力發(fā)電專用高壓發(fā)電機,使發(fā)電機效率進一步提高,高壓三電平變流器的應用大大減少了功率器件的損耗,使逆變效率達到98%以土;某些公司還對槳葉及變槳矩系統(tǒng)進行了優(yōu)化,如德國ENERCON公司在改進槳葉后使葉片的Cp值達到了0.5以上。
6、研究智能化控制技術(shù),提高風電機組的可靠性和壽命
影響風電機組及部件的可靠性和壽命的主要因素之一是風電機組的極限載荷和疲勞載荷。與整機設(shè)計技術(shù)結(jié)合,研究風屯機組的最優(yōu)運行和控制規(guī)律,通過智能化的控制技術(shù)減少和避免風電機組運行在極限載荷和疲勞載荷,是風電控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。
7、風電場建設(shè)和運營的技術(shù)水平日益提高
隨著投資者對風電場建設(shè)前期的評估和建成后運行質(zhì)量的要求越來越高,國外已經(jīng)針對風資源的測試與評估開發(fā)出了許多先進測試設(shè)各和評估軟件。在風電 場選址,特別是微觀選址方面已經(jīng)開發(fā)了商業(yè)化的應用軟件。在風電機組布局及電力輸配電系統(tǒng)的設(shè)計上也開發(fā)出了成熟軟件。國外還對風電機組和風電場的短期及長期發(fā)電量預測做了很多研究,精確度達到了90%以上。
8、海上風電技術(shù)成為主要發(fā)展方向
陸地上的風電場設(shè)備和建設(shè)技術(shù)基本成熟,今后風能技術(shù)更新發(fā)展的主要驅(qū)動力是來自蓬勃崛起的海上風電場建設(shè)。如何以最高效的方式生產(chǎn)5MW以上大容量 風電機組將是技術(shù)發(fā)展的焦點。涉及到的關(guān)鍵技術(shù)包括:可靠的輕質(zhì)量機艙設(shè)備;先進的大尺寸葉片成型工藝技術(shù):優(yōu)化海上風電設(shè)備的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu);海上風電設(shè)備安裝、運輸和維護設(shè)各的改進;海上風電站高壓發(fā)電和傳輸技術(shù)海上漂浮式風電站技術(shù)等。
二、國內(nèi)風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
(一)國內(nèi)風電市場情況
1、國內(nèi)市場概況:
2006年中國除臺灣省外累計安裝并網(wǎng)風電機組3311臺,總裝機容量259.9萬kW,建成風電場91個,分布在16個省(市、區(qū)、特別行政區(qū))。與2005年累計裝機126.6萬kW相比,2006年的累計裝機齊量增氏率為105%。2006年風電上網(wǎng)電量估計約25.3億kWh。
2006年中國除臺灣省外新增風電機組1454臺,裝機容量133.7萬kW。與2005年當年新增裝機50.3萬kW相比,2006年當年新增裝機增長率為166%。
2、2006年新增市場份額:
中國內(nèi)資企業(yè)產(chǎn)品占4l.2%,新疆金風的份額最大,占當年全國新增裝機容量的33.3%,內(nèi)資企業(yè)產(chǎn)品的80.8%。
合資企業(yè)產(chǎn)品占新增總裝機的3.79%,全部由中國與西班牙合資的航天安迅能一家公司制造。
外資企業(yè)產(chǎn)品占55.1%,丹麥Vestas的份額最大,占新增總裝機的23.6%,外資企業(yè)產(chǎn)品的42.8%。
3、2006年累計市場份額:
中國內(nèi)資企業(yè)產(chǎn)品占30.8%,新疆金風的份額最大,占累計總裝機的25.7%,內(nèi)資企業(yè)產(chǎn)品的83.4%,合資企業(yè)產(chǎn)品占3.3%,中西合資的航天安迅能份額最大, 占累計總裝機的1.9%,合資企業(yè)產(chǎn)品的58.1%,外資企業(yè)產(chǎn)品占65.9%,丹麥Vestas的份額最大,占累計總裝機的18.7%,外資企業(yè)產(chǎn)品的28. 4%。
4、 2006年市場上的主流機型
2006年在中國市場上的主流機型是金風公司生產(chǎn)的單機功率為750KW失速型風電機組和其它國內(nèi)廠家和外資企業(yè)生產(chǎn)的1.5MW變槳距變速型風電機組,最大單機功率為2MW。
5、市場前景
按國家發(fā)改委的規(guī)劃,到2010年全國風電總裝機容量為500萬千瓦;到2020年全國風電總裝機容量為3000萬千瓦;中國有16個省市正在建設(shè)和規(guī)劃風電場,發(fā)展 勢頭迅猛、市場潛力很大。從目前發(fā)展趨勢看,上述規(guī)劃目標都將被大大突破。
業(yè)內(nèi)專家預計到2020年全國風電總裝機容量會達到1000萬千瓦;到2020年全國風電總裝機容量可望達到4500萬千瓦以上。中國風電市場的發(fā)展前景非常誘人。
6、風電設(shè)備供不應求
同時,我們也應清醒地看到由于我國風電技術(shù)水平、制造能力與國際先進水平差距較大,目前還滿足不了國內(nèi)風電場建設(shè)的需要。
我國風力機制造商雖然掌握了定槳距、兆瓦級以下大型風電機組的制造技術(shù),但市場對風電機組的需求不斷提高,兆瓦級以上、變槳變速的機型己經(jīng)成為新 建風電場的主流機型。我國少數(shù)風力機制造商雖然能夠制造1.5兆瓦級風電設(shè)備,但生產(chǎn)批量小、供貨能力不足。因此,我國新建風電場對風力發(fā)電機組的需求己經(jīng)超出了目前我國風力發(fā)電設(shè)備制造商的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力,部分風電設(shè)備不得向外資企業(yè)購買。
(一)全球風電市場情況
由于風力發(fā)電在可再生能源領(lǐng)域中技術(shù)相對成熟、成本相對低廉,減少二氧化碳排放效果顯著,因而在全球得到了迅猛發(fā)展。在過去的10年間,風力發(fā)電在世界能源領(lǐng)域中一直保持著增一長最快的地位。1998年以來,全球風電裝機容量年平均增長率為28.91% 2006年,全球有超過15016MW的新增裝機容量并入電網(wǎng)系統(tǒng),投資總額超過180億歐元。2006年末,全球風電裝機容量達到74306MW,(年均發(fā)電量約1.520億KWh)。風力發(fā)電量已經(jīng)占到世界總電量的0.8%以上。所發(fā)電力足夠供應3000萬個歐洲普通家庭或8200萬居民的電力需求。
歐洲風能開發(fā)和風電利用仍然走在}段界的前面。2006年末,全歐洲風電總裝機容量為48545MW,占世界風電總裝機容量的65%。2006年,歐洲風力發(fā)電量增長了19%,生產(chǎn)了100TWh的電力,等于全歐洲電力消耗的3.3%。
從世界風電市場每年的份額來看,2004年歐洲占了75%,而在2006年,歐洲新增裝機容量(7610MW)占全球新增裝機容量的市場份額下降為51%。這說明全球風電市場已經(jīng)擺脫了對歐洲市場的依賴,其它地區(qū)正在逐步趕上來。歐洲之外,北美洲和亞洲風電的增長勢頭最強勁。2006年亞洲新增裝機容最為3679MW,累積總?cè)萘窟_到10600MW,印度2006年新增1840MV,總裝機容量為6270MW,是亞洲第一風電大國。中國2006年新增1337MW,比2005年底總世界上第六位。迄今為止,世界上己有70多個國家在積極開發(fā)和應用風電資源。
目前,由于風電場建設(shè)項目增加過快,風電設(shè)備出現(xiàn)供不應求的現(xiàn)象。特別是軸承、齒輪箱、發(fā)電機等關(guān)鍵部件不能滿足主機廠的供貨需求,影響了風電場的建設(shè)速度。預計今后五年,風電市場的增長率會徘徊在17%左右,最大的市場在北美洲和歐洲,亞洲的中國和印度也是很大的市場。2006年歐洲建設(shè)了兩個(共198MW)海上風電場。今后,新建的海上風電場將出現(xiàn)在英國、愛爾蘭、瑞典、荷蘭、德國和比利時。
隨著風電關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展和機組性能的逐步改進與提高,風電機組越來越經(jīng)濟和高效,風電項目開發(fā)的成本和運行費用有了大幅降低。單就過去5年而言,風能開發(fā)利用的成本已經(jīng)下降了20%目前風電成本約為4.04歐分/kWh,預計2010年度電成本將下降至3歐分/kWh, 2020年降低至2. 34歐分/kWh。
隨著國際能源形勢的日益嚴峻和可再生能源發(fā)電成本的逐步降低,風力發(fā)電己經(jīng)成為解決全球能源問題不可缺少的重要措施和途徑。歐洲風能協(xié)會和綠色和平組織共同出版的“風力12”,向世人展示了全球未來風力發(fā)電的前景。該報告預測:到2020年風力發(fā)電將占世界電力總量的12%,其市場發(fā)展前景是十分光明的。
(二)全球風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
目前,世界風電機組制造企業(yè)不斷集中與合并,形成了由數(shù)家大型風電制造企業(yè)控制或壟斷全球風電市場的局面。據(jù)統(tǒng)計,世界排名前十位的風電機組制造企業(yè)占據(jù)了全球95.2%的市場份額。同時,許多大型跨國公司也紛紛以并購或重組等方式加入到了風電制造領(lǐng)域,如:丹麥的Vestas公司兼并了丹麥第二大風電機組制造公司NEG Micon公司;美國通用公司收購了德國安然風電公司:德國Siemens公司收購了丹麥Bonus公司和德國FLENDER控股有限公司。
2006年世界前十位風電設(shè)備制造公司在全球市場上的份額見表1,十大風電機組制造公司主要來自全球裝機容量排名前四位的風電大國,Vestas一直處于領(lǐng)先地位。
2006年世界前十位風電設(shè)備制造公司當年的主要業(yè)績?nèi)缦?
1、Vestas (4239MW )
在2006年,無論是當年新增裝機容量還是累積裝機容量,Vestas都是全球第一。它在全球的市場份額從2005年的27.6%增加到2006年的28.23%。該公司2006年是英國和葡萄牙市場的第一大供應商,并在全球其它風電的大市場中位居前三名。
2, Gamesa ( 234}MW )
Gamesa公司是2006年全球第二大風電設(shè)備供應商。該公司占全球市場份額的15.6%,比2005年增一長了2.8個百分點。Gamesa公司在西班牙市場份額中占了50.6%,在本國和意大利市場中保持領(lǐng)先地位。同時,該公司又活躍在埃及、墨兩哥和摩洛哥等新出現(xiàn)的市場。
3, GE Wind(2346MW)
雖然GE在全球市場的份額從2005年的17.5%下降到2006年的15.59%,但GE現(xiàn)在卻是全球第三大風電設(shè)備供應商。在2006年,GE是美國和加拿大市場的第一大供應商。
4, ENERCON(2316MW)
2006年,Enercon公司在全球的市場份額是15.4%,比2005年(14.2%)增加了1.2%。該公司的直驅(qū)式風電機織產(chǎn)品在2006年的德國市場上銷售景第一,在印度市場上銷售量第二,發(fā)展前景看好。
5, Sozlon En}rgy(1157MW)
該公司在全球市場上的份額從2005年的6.1%增加到2006年的7.7%,位居世界第五。Suzlon公司是印度市場的第一大供應商,并己經(jīng)進入中國和美國市場。該公司近來收購了德國Repower公司30%的股份,并將總部般到荷蘭的阿姆斯特丹。
6,Siemens Wind(1103MW)
西門子風能公司是世界第六大風電設(shè)備供應商。它在全球的市場份額從2005年的5.4%上升到2006年的7.3%。該公司的2.3MW風電機組在海上風電場應用較多。
7、Nordex公司
該公司2006年安裝了505MW的風電機組,是法國風電市場上的最大供應商。德國第一臺海上風電機組也是由該公司供貨的。
8、Repower (480MW)
該公司是2006年德國、法國和英國市場上的第二大供應商。也是中國風電技術(shù)的主要支持者。
9, Acciona(426MW)
200E年新進入世界前十名的西班牙風電設(shè)備供應商,也是西班牙風電市場的第二大供貨商。
10, Goldwind(41fiMW)
金風公司是2006年中國市場上最大的風電設(shè)備供應商,該公司750kW定槳距風力機成為近年來中國各地風電場建設(shè)的主力軍。該公司是第一次進入世界前十名的中國風電設(shè)備供應商。
排在前十名之后的是西班牙的Ecotachia和日本的MHI風電公司,在過去的十年中,這兩個公司一直都是位列全球前十名之內(nèi)的風電設(shè)備公司。
隨著風力發(fā)電的迅速發(fā)展,歐洲風電場建設(shè)己呈現(xiàn)山從陸上移向近海的趨勢。由于海上風電機組對噪音的要求較低,因此采用較高的葉尖速度可降低機艙的重量和成本。國外除對海上風電機組根據(jù)海上特點進行特別設(shè)計和制造外,還對海上風電場的開發(fā)與建設(shè)也做了很多研究,包括對海上風電場的風資源測試評估、風電場選址、基礎(chǔ)設(shè)計及施工、風電機組安裝等,研制了專門的海上風資源測試設(shè)備、安裝海上風電機組的海上安裝平臺和專門用于風電設(shè)備運輸?shù)暮I习惭b 運輸船。20Q6年歐洲新建兩個海上風電場〔198MW),到2006年底,歐洲已建設(shè)了近900MW的海上風電場,推動了海土風電場的規(guī)?;l(fā)展。
德國、月麥、荷蘭、美國、希臘等國家加快制定和完善了風電技術(shù)標準,建立了認證體系和相關(guān)的檢測與認證機構(gòu),同時也針對市場發(fā)展擬定和實施了相應的保護性措施。自1988年國際電工委員會成立了IEC/TC88“風力發(fā)電技術(shù)委員會”以來,目前己發(fā)布了10多項國際標準,這些標準為保證產(chǎn)品質(zhì)量、規(guī)范風電市場、提高風電機組的性能和推動風電發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。
(三)全球風電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
近年來,由于大型風力發(fā)電機組運行可靠性問題己經(jīng)基本解決,國際上將風電機組開發(fā)的重點逐步轉(zhuǎn)移到了高效率、高性能的數(shù)兆瓦級實用型商品化機型。
其中,變速恒頻技術(shù)的應用得到了世界各大風電機組制造商和研究機構(gòu)的高度重視。目前,變速變槳型雙饋式3MW風電機組己經(jīng)商業(yè)化運行,德國Repower公司研制的5MW的風電機組也已經(jīng)在小批量試驗運行。德國Enercon公司在開發(fā)直驅(qū)式風電機組方面居于領(lǐng)先地位,該公司已批量生產(chǎn)1.0MW和4.5MW的直驅(qū)型機組,其6MW原型機也已投入運行。芬蘭公司W(wǎng)inwind己開發(fā)出1MW直徑56米的半直驅(qū)型(混合型)機組,3MW的風電機組也己經(jīng)在現(xiàn)場試驗運行。德國Multibrid公司還專門為海上風電場開發(fā)出了5MW半直驅(qū)型(混合型)機組。預計歐洲在2020年將開發(fā)出ZOMW以上的風電機組。
目前風電技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢如下:
1、風電機組單機容量持續(xù)增大
目前,世界風電市場中風電機組的單機容量正持續(xù)增大,2006年全球安裝風電機組的平均功率為1.42MW,比2005年增加了100KW。世界上主流機型仍然是三葉片、上風向、帶增速齒輪箱的風電機組,其單機容量已經(jīng)從2000年的500-1000kW提高到了2006年的2-3MW, 2006年4.5MW、5MW的風機己投放風電市場,6MW的風力機也進入運行階段,2D06年已經(jīng)有公司著乎lOMW以上風力機的設(shè)計和研制,15MW機組也已開始概念設(shè)計。
2、變槳矩‘變速恒頻功率調(diào)節(jié)技術(shù)迅速發(fā)展
由于變槳矩功率調(diào)節(jié)方式具有載荷控制平穩(wěn)、安全和高效等優(yōu)點,近年來在大型風電機組上得到廣泛采用。結(jié)合變槳距技術(shù)的應用以及電力電子技術(shù)的發(fā)展,大多風電機組開發(fā)制造廠商開始使用變速恒頻技術(shù)并開發(fā)出了變槳變速恒頻風電機組,在風能轉(zhuǎn)換上有了進一步完善和提高,在市場上得到快速推廣應用2006 年全球所安裝的風電機組中,有92%的風電機組采用了變槳變速恒頻方式,而且比例還在逐漸上升。與此同時山于失速型功率調(diào)節(jié)技術(shù)相對簡單、成本低,失速和主動失速功率控制技術(shù)仍在繼續(xù)完善和發(fā)展。
3、雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風電機組技術(shù)成熟
以Vestas公司V80, V90為代表的風電機組采用此技術(shù),目前仍然國際上的主流風電機組產(chǎn)品。目前利用該技術(shù)的機組單機容量已經(jīng)達到5MW,歐洲正在開發(fā)1OMW的風電機組,15MW機組已開始概念設(shè)計。雙饋異步發(fā)電型變速恒頻風電機組在全球風電市場中所占的份額最大。
4、直驅(qū)式、全功率變流技術(shù)正在發(fā)展
無齒輪箱的直驅(qū)方式能有效地減少由于齒輪箱問題而造成的機組故障,可有效提高系統(tǒng)的運行可靠性和壽命,大大減少了維護成本,得到了市場的青睞。2006年,ENERCON公司生產(chǎn)的直驅(qū)式風電機組在德國市場銷售量第一。伴隨著直驅(qū)式風電系統(tǒng)的出現(xiàn),全功率變流技術(shù)得到了發(fā)展和應用。應用全功率變流的并網(wǎng) 技術(shù),使風輪和發(fā)電機的調(diào)速范圍擴展到0至150%的額定轉(zhuǎn)速,提高了風能的利用范圍。與此同時,半直驅(qū)式風電機組也出現(xiàn)在世界風電市場上。
5、大型風電機組部件的性能得到提高
隨著風電機組的單機容量不斷增大,齊部件的性能指標都有了提高,國外己研發(fā)出3000V-12OOOV的風力發(fā)電專用高壓發(fā)電機,使發(fā)電機效率進一步提高,高壓三電平變流器的應用大大減少了功率器件的損耗,使逆變效率達到98%以土;某些公司還對槳葉及變槳矩系統(tǒng)進行了優(yōu)化,如德國ENERCON公司在改進槳葉后使葉片的Cp值達到了0.5以上。
6、研究智能化控制技術(shù),提高風電機組的可靠性和壽命
影響風電機組及部件的可靠性和壽命的主要因素之一是風電機組的極限載荷和疲勞載荷。與整機設(shè)計技術(shù)結(jié)合,研究風屯機組的最優(yōu)運行和控制規(guī)律,通過智能化的控制技術(shù)減少和避免風電機組運行在極限載荷和疲勞載荷,是風電控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。
7、風電場建設(shè)和運營的技術(shù)水平日益提高
隨著投資者對風電場建設(shè)前期的評估和建成后運行質(zhì)量的要求越來越高,國外已經(jīng)針對風資源的測試與評估開發(fā)出了許多先進測試設(shè)各和評估軟件。在風電 場選址,特別是微觀選址方面已經(jīng)開發(fā)了商業(yè)化的應用軟件。在風電機組布局及電力輸配電系統(tǒng)的設(shè)計上也開發(fā)出了成熟軟件。國外還對風電機組和風電場的短期及長期發(fā)電量預測做了很多研究,精確度達到了90%以上。
8、海上風電技術(shù)成為主要發(fā)展方向
陸地上的風電場設(shè)備和建設(shè)技術(shù)基本成熟,今后風能技術(shù)更新發(fā)展的主要驅(qū)動力是來自蓬勃崛起的海上風電場建設(shè)。如何以最高效的方式生產(chǎn)5MW以上大容量 風電機組將是技術(shù)發(fā)展的焦點。涉及到的關(guān)鍵技術(shù)包括:可靠的輕質(zhì)量機艙設(shè)備;先進的大尺寸葉片成型工藝技術(shù):優(yōu)化海上風電設(shè)備的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu);海上風電設(shè)備安裝、運輸和維護設(shè)各的改進;海上風電站高壓發(fā)電和傳輸技術(shù)海上漂浮式風電站技術(shù)等。
二、國內(nèi)風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
(一)國內(nèi)風電市場情況
1、國內(nèi)市場概況:
2006年中國除臺灣省外累計安裝并網(wǎng)風電機組3311臺,總裝機容量259.9萬kW,建成風電場91個,分布在16個省(市、區(qū)、特別行政區(qū))。與2005年累計裝機126.6萬kW相比,2006年的累計裝機齊量增氏率為105%。2006年風電上網(wǎng)電量估計約25.3億kWh。
2006年中國除臺灣省外新增風電機組1454臺,裝機容量133.7萬kW。與2005年當年新增裝機50.3萬kW相比,2006年當年新增裝機增長率為166%。
2、2006年新增市場份額:
中國內(nèi)資企業(yè)產(chǎn)品占4l.2%,新疆金風的份額最大,占當年全國新增裝機容量的33.3%,內(nèi)資企業(yè)產(chǎn)品的80.8%。
合資企業(yè)產(chǎn)品占新增總裝機的3.79%,全部由中國與西班牙合資的航天安迅能一家公司制造。
外資企業(yè)產(chǎn)品占55.1%,丹麥Vestas的份額最大,占新增總裝機的23.6%,外資企業(yè)產(chǎn)品的42.8%。
3、2006年累計市場份額:
中國內(nèi)資企業(yè)產(chǎn)品占30.8%,新疆金風的份額最大,占累計總裝機的25.7%,內(nèi)資企業(yè)產(chǎn)品的83.4%,合資企業(yè)產(chǎn)品占3.3%,中西合資的航天安迅能份額最大, 占累計總裝機的1.9%,合資企業(yè)產(chǎn)品的58.1%,外資企業(yè)產(chǎn)品占65.9%,丹麥Vestas的份額最大,占累計總裝機的18.7%,外資企業(yè)產(chǎn)品的28. 4%。
4、 2006年市場上的主流機型
2006年在中國市場上的主流機型是金風公司生產(chǎn)的單機功率為750KW失速型風電機組和其它國內(nèi)廠家和外資企業(yè)生產(chǎn)的1.5MW變槳距變速型風電機組,最大單機功率為2MW。
5、市場前景
按國家發(fā)改委的規(guī)劃,到2010年全國風電總裝機容量為500萬千瓦;到2020年全國風電總裝機容量為3000萬千瓦;中國有16個省市正在建設(shè)和規(guī)劃風電場,發(fā)展 勢頭迅猛、市場潛力很大。從目前發(fā)展趨勢看,上述規(guī)劃目標都將被大大突破。
業(yè)內(nèi)專家預計到2020年全國風電總裝機容量會達到1000萬千瓦;到2020年全國風電總裝機容量可望達到4500萬千瓦以上。中國風電市場的發(fā)展前景非常誘人。
6、風電設(shè)備供不應求
同時,我們也應清醒地看到由于我國風電技術(shù)水平、制造能力與國際先進水平差距較大,目前還滿足不了國內(nèi)風電場建設(shè)的需要。
我國風力機制造商雖然掌握了定槳距、兆瓦級以下大型風電機組的制造技術(shù),但市場對風電機組的需求不斷提高,兆瓦級以上、變槳變速的機型己經(jīng)成為新 建風電場的主流機型。我國少數(shù)風力機制造商雖然能夠制造1.5兆瓦級風電設(shè)備,但生產(chǎn)批量小、供貨能力不足。因此,我國新建風電場對風力發(fā)電機組的需求己經(jīng)超出了目前我國風力發(fā)電設(shè)備制造商的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力,部分風電設(shè)備不得向外資企業(yè)購買。





