国际风电发展史

国际风电发展史

当涉及到技术难题，比如如何把大规模的高度不稳定的风电安全并网时，丹麦的领先地位就凸显无疑。而当我们把目光转向那些风电装机容量最大的国家，比如美国、德国、西班牙、印度，就会发现，这些国家风电行业的飞速发展，无一例外与政府强有力的政策支持有着很大的关系。

美国：从鼓励装机到鼓励发电

美国的风电政策在20世纪90年代前后有一个转变的过程。在20世纪80年代，可以归纳为投资抵税和高电价收购。到了90年代之后，逐渐采用直补发电量的方式，主要目的是由鼓励装机变为鼓励多发电，其实也就是鼓励风电并网。

从2004年开始，美国风电发展速度和装机容量增长均保持世界领先地位，这主要得益于其实施了“生产税返还”政策，该政策相当于给并网风电提供了约1美分/千瓦时的电价补贴，使资源比较好的风电项目在经济上具备可行性。

此外，2009年2月，美国国会依据“经济刺激法案”，决定投资110亿美元用于智能电网研究和建设，其中将新建4827公里采用先进输电技术的电网，目的是接纳更多的可再生能源电力，新建电网将采用先进的电源配置、电网调度管理和储能技术及装备，以扩大风电等可再生能源电力在电网中的比例。

从性能角度看，美国现在的风力发电场已经与常规发电场具有很多的共同之处，如可以具有变化的电力输出等。随着风电注入的不断增加，大多数系统运营商已经认识到风力发电场可以与常规风电场一样，在有波动的情况下进行稳定的系统运作。

当然，如果要实现2030年风能占20％的目标，还有待于大量建造新的电力传输网络。这些超高速传输网络就像一条行驶着各种车辆的高速公路，承载着各种混合电能，能够把风电从发电场远距离输送到用电负荷中心。

德国：优惠的上网电价

德国在2001年到2007年保持风电装机容量世界第一，到2008年底累计达到2390万千瓦，直到最近才被美国超越。德国风电发展取得的成就，主要得益于其固定的上网电价政策。

1990年，德国议会通过强制购电法。该法案规定：电力公司必须让风电上网，并以固定价格收购其全部电量；以当地电力公司销售价格的90%作为风电上网价格；风电上网价格与常规发电技术的成本差价由当地电网承担。到2000年，强制购电法的原则在一项新的《可再生能源法》中进一步确立。同时，政府开始对风电投资进行直接补贴。

在德国，政府对风电技术的投入绝大部分用于风电机组的研制、大型风电项目开发，仅有一小部分用于中小型风机研制和并网技术问题。然而，其国内电网运营商E.ON和Vattenfall 都已经提出了各自管辖区域内的风电并网导则。其中E.ON标准是国外影响最大的标准之一。

E.ON据此对风力发电商提出了新的要求，要求风电场在电网电压下跌期间能够保持和电网之间的连通，并且根据电压下跌的幅度及时向电网提供必要的功率。

德国电网系统相当发达。欧洲大陆最高一级的电网是欧洲大陆互联电网（UCTE），德国的电力资源经由特高压（220千伏及以上）输电线路可以接入该网络。除了这条特高压电网，还有其他配电网（110千伏高压和10千伏-30千伏中压），风电一般都接入这一类电网。风力发电经过变压站变压后，源源不断地通过低压电网（230伏或380伏）输送到个人用户终端。

西班牙：稳定的电价政策

西班牙以1674万千瓦的总装机容量在2008年排名世界第三。西班牙风电的快速发展，与其制定和实施了系统、有效的政策是分不开的。

1994年，西班牙政府引入了支持可再生能源发展的第一个政府法案，要求所有的电力公司保证为绿色环保电力按补贴价格支付，之后在1998年做出了一些具体的规定。根据政策实施的效果，西班牙在2004年对政策进行了调整。从那以后，西班牙对风电实施了高补贴电价政策，风电实际上网电价达到每千瓦时8欧分左右，在短时间内迅速发展了风电市场。今后在电价补贴政策支持下，西班牙风电还将保持平稳地增长。

具体来说，对于包括风电在内的可再生能源发电价格，政策制定的主要思路是：在保证基本收益的前提下，鼓励风电场积极参与电力市场竞争，规定风电电价实行“双轨制”，即固定电价和溢价机制相结合的方式，发电企业可以在两种方式中任选一种作为确定电价的方式。在固定电价中，风电电价为电网电力平均销售电价的90%，电网企业必须按照这样的水平收购风电，超过电网平均上网价格部分由国家补贴。在溢价机制中，风电企业需要按照电力市场竞争规则与其他电力一样竞价上网，但政府额外为上网风电提供溢价，即政府补贴电价。

西班牙一方面通过稳定的电价政策，对风电采取相对于其他发电技术宽松的入网条件，但另一方面又不是无限制宽松，而是制定风电并网技术标准，要求风机制造企业提高技术水平，尤其是大幅提高风机控制系统水平。严格的并网技术标准不仅使新安装风机采用新技术和新控制系统，也迫使风电场为老旧风机更换新控制系统，以满足并网技术要求，从而保证风电场继续获得收益。

印度：曾经的亚洲“领头羊”

印度风电发展在亚洲一度是“领头羊”。现在风电产业已初具规模，风电技术国产化水平较高。2007年之前，印度的风电装机居于亚洲之首，直到2008年才被中国超越。

印度风电并网成功的基本经验是政府提供了强有力的政策支持，最主要的政策是建立了世界上唯一一个非常规能源部。非常规能源部要求，印度电力公司允许风力开发商在任何电网中使用自己风机发出的电，只付2%手续费；开发商一年之内可在电网中储存自己风机发出的电量长达8个月；风电商可直接通过电网将电卖给第三方，电网只收手续费；实行最低保护价政策，一般为每度风电5.8-7.4美分；为风电提供联网方便。

自上世纪90年代以来，印度政府一直积极支持发展风电产业。然而，印度政策支持一开始总是起伏不定，导致在上世纪90年代风能发展同样起起伏伏。不够准确的风能资源数据、落后的风电设备和水平较低的电厂运行性能是印度早期风电发展缓慢的主要原因。

近年来，稳定的政策和积极的扶持机制使风电市场发生了反弹。2002年，印度政府推出免税计划，风电场前10年的发电收入可享受100%的免税。目前，印度的政策更倾向于鼓励风机设备国产化。例如，对组装完整的风机设备进口实行严格的海关控制。

从战后到到1970年的几十年内，风电技术一直保持着极好的发展势头。尤其是在1970年前后，由于石油危机（1973）所造成的油价飞涨，欧美各国政府加大了对新能源尤其是风能的研发投入。短短几年内，美国、德国、瑞典及丹麦政府投入了大量的资金和人力用于风力发电的研发。以美国为例，在1974年至1981年的7年间，NASA总共建立13个小型风场，2个中型风场和4个大型风场，采用了各种不同的新技术。可惜的是，他们并没有采用Hunt 所发明的teeter hub，从而限制了很多相关技术的进一步研发。美欧的研发不约而同地向兆瓦级大型发电机发展，其后由于许多技术和资金上的限制，都没有获得任何的突破性进展。

在美国的研发过程中，值得一提是垂直轴风电，结构如下图所示。该结构的主要好处有两点：一是不需要风塔，其转子完全在地面上，从而降低了系统成本和维护成本。二是由于采用了稳定性更高的机械设计，在大风和涡流情况下对转子和叶片的瞬态负荷变小，从而降低了故障率。但是由于垂直轴结构的效率问题，这种结构注定只能是过渡性产品，现在已经渐渐淡出了主流风电市场。

从1973年到1980年，风电技术的发展进入了一个低谷。其最主要的原因我认为有两点：

其一在于经过了初期的风电快速发展，在这个基础上的进展变得越来越难，也越来越需要配套行业和技术的支持。比如说，而1970年时，正是交流发电机和电力电子技术大发展的时期，然而在电力电子技术发展成熟之前，现在的全桥四象限风力发电驱动不可能实现，从而与之配套的风电控制技术，风电容错控制和高可靠性技术都不可能实现。其二还是因为油价在73年之后慢慢平复，风电的价格没有优势可言，从而吸引不了资本市场上的投资介入。单纯依靠政府投资支持，向风电这类见效慢、发展周期长的行业是很难蓬勃发展的（或许全世界最强悍的中国政府是个例外）。

同样可参考的是2008年另一个石油价格高峰，在这个之前各国的风电行业也经历了一个黄金期（这个从我公司的订单上就能明显体现），在经济危机油价下跌之后的风电行业向何处去是一个很值得关注的命题。目前的情况是风电的价格仅仅是略高于传统能源价格，并且与风电相关的配套行业已经渐渐发展成熟。可以说现在是一个“抄底”新能源的好时机，如果在这个哪个国家能够持续保持风电技术的成长，谁就有资格在新一轮的能源革命中占据优势地位。

1980年以来，风力发电进入了另一个大发展的时期，在世界各国都进入了实际应用阶段。截止到2008年12月底，全球总装机容量已经超过了121GW。总装机量前五的国家分别是美国(25.17GW)，德国(23.90GW)，西班牙(16.75GW)，中国(12.21GW)和印度(6.45GW)。欧洲一些国家的风力发电装机容量已经占据了相当的比例，例如德国、西班牙、丹麦、荷兰等国已经具有了长期运行50kW、100kW、200kW、500kW、1.5MW乃至4MW 风力发电机的成功经验。随着风电装机量的增大，其配套设施，发电质量要求，控制系统和成本的要求都进一步提高，也促成了新一轮的风电技术发展高潮。

综合来看，风力发电具有清洁，可再生等多个优势，这也决定了风力发电良好的发展前景。随着煤炭、石油、天然气的大量消耗，风力发电的成本也逐渐具有了竞争力。然而风力发电也有自身的局限性，这主要来自于风能的不可预测性，风力发电，没风就没电，然后电网的整个负载却是固定的，不可能没风就不用电。从这个角度上来看，风能的不可预测性也给整个电网的稳定性带来了负面的影响。

目前风电行业解决这个问题的方法有很多种，例如孤立网络加储电元件的解决方案，还有增加风能入网的电能质量要求。然而风能在电网中的大规模使用，还是需要可靠的火力发电来稀释，从而增强局部电网的稳定性，这也决定了风力不可能真正替代传统能源，只能作为一种补充。

就目前而言，风能发电如果占整个电网发电量的20%，就几乎已经到达极限了。欧洲许多国家在2020年左右就可能达到这个目标，此后风电行业就会成为一个成熟行业，主要业务就是定期对风机进行维护更新（风机寿命约20年）。而在美国、中国、印度等国家，目前的风电装机容量和总用电量的比率还远远未到饱和，因此，我们可以得出结论，目前风电行业的技术优势在欧洲，而风电行业的市场在中、美、印等能源需求大国。