风力发电项目可行性研究报告(3)

2020-11-27 15:06

 

方托萊斯建造的风电场,采用的风电机组功率达到2.1 兆瓦;德国在北海建设近海风电场,总功率在100 万千瓦,单机功率5 兆瓦,可为6000 户家庭提供用电,计划2004 年投产。据国外媒体报道,该公司5 兆瓦的机组是世界上最大的风力发电机,其旋翼区直径为126 米,面积相当于2 个足球场。发电机塔身和发电机总重1100 吨,发电机由3 片旋翼推动,每片长61.5 米,旋翼最高点离地面183米。该风电场生产出来的电量之大,相当于常规电厂,而且可以在几个月的时间内建成。

同时风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料。由于现代大部分水准的风电机组都有三个叶片,质量大,制造费用高。为了减轻塔架的自重,有些国家如瑞典把大型的水准轴风机设计成两个叶片。瑞典Nordic WindpowerAB 公司已完成重量轻的双叶片500 千瓦和1 兆瓦机组的设计。

此外,风电控制系统和保护系统方面广泛应用电子技术和计算机技术。这不仅可以有效地改善并提高发电总体设计能力和水准,而且对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。

1.1.2.4 风能经济

风能产业在过去20年里发生了巨大变化,风电成本下降的速度比任何其它传统能源都快。过去10年间,建立一个新的天然气电厂的成本只降低了1/3。相比较而言,世界上的风电装机容量每翻一番,风电场的成本就下降15%,而20世纪90年代风电装机容量

 

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翻了三番,现在建立一座风电场的成本只及80年代中期的1/5左右,预计到2006年,成本还会再降35%~40%。展望未来20年,影响风能成本的一些因素还会迅速变化,风电成本还会继续下降。

①风能成本极大依赖风场的风速。风能正比于风速的立方,因此风速增强会引起很大 的电力增长。

②大型风力发电机技术进步带来成本下降。风机塔越高、龙骨扫描面积(风机叶片扫描面积正比于龙骨长度的平方)越大,风机发出的电力越强。龙骨直径从80年代的10米增加到50米后,功率则由25千瓦增加到现在常用的750千瓦,电力输出增加近55倍,这其中的部分原因是由于现在的扫描面积是原来的25倍以上,同时由于风机离地面更高,风速也加强了。

③大风场比小风场更具经济效益。

④风力发电的电子测控系统、龙骨设计和其它技术的进步,使得成本大大降低。一个现代常用的1650千瓦风电机与以往25千瓦风电机相比,以20倍的投资获得了120倍的电力增长,单位千瓦电力成本已大大降低。研究表明,优化风电机的配置也能改进项目的产能。

⑤风电企业的财务成本。风电是资本密集型产业,因此财务成本构成风能项目的重要成本变量。分析表明,如果美国的风电场获得同天然气电厂相同的利率贷款,其成本将会下降40%。

 

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⑥输电、税收、环境和其他政策也影响风场的经济成本。输电和电网准入限制对风能成本有较大影响。在产业政策方面,风电开发比较发达的国家都提供了风电的税收优惠政策。美国联邦税则对风能开发提供了产品税返还(PTC)和风电机5年加速折旧政策,每千瓦小时1.5美分的PTC返还政策可根据年通货膨胀率进行折算(现在是1.7美分/千瓦小时)。PTC在1992年首次发布,1999年截止后又延长至2001年,之后又再次延期至2003年底。

⑦更加严格的环境保护条理将增加风能的竞争力。单位千瓦风电对环境的影响要远远低于其他传统主流发电。风电既不通过消耗资源释放污染物、废料,也不产生温室气体和破坏环境,也不会有其他能源的开采、钻探、加工和运输等过程成本和环境成本。更高的空气质量和环保标准将意味着风能将变得更加具有竞争力。相反,环境标准的降低或未将发电过程的环境治理成本计算在内,使不洁净能源的售价很低。但这是具有欺骗性的,这表明,政府和市场忽视了健康和环境成本,从而给了不洁净能源隐形补贴,而此补贴却远高于显性的对风能的补贴。

⑧风能提供了辅助性的经济效益。风能开发不依赖化石能源,因而其经济表现比较稳定;风能为土地拥有者带来稳定的收入;风能为边远地区带来税收。

⑨风电和其它类型能源成本比较。早在20世纪90年代初,PG&E公司和美国电力研究所EPRI就曾预言,风能将会是最便宜的能源。这并非痴人说梦,如今风能可以与其它主流能源技术相竞争

 

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已成事实。基于现在市场条件,美国风能协会估计,大一点的风场风电的平均成本已经小于5美分/千瓦小时,这还不包括PTC补贴的1.5美分/千瓦小时,此项10年期的补贴,对30年运营期的风场可以降低风能成本0.7美分/千瓦小时。

 

1.1.2.5 风能资源十分丰富

为什么发达国家会竞相大力发展风电呢?另一个重要原因就是风力资源非常丰富。按目前技术水平,只要离地10 米高的年平均风速达到5~5.5 m/s(四级风速为5.5—7.9m/s)以上,风力风电就是经济的。科技进步可能把可利用风能的风速要求进一步降至5m/s 以下。

据估计,世界风能资源高达每年53 万亿千瓦时,预计到2020 年世界电力需求会上升至每年25.578 亿千瓦时。也就是说,全球可再生的风能资源是整个世界预期电力需求的2倍。

对我国来说,我国拥有可供大规模开发利用的风能资源。据初步探明结果,陆地上可开发的风能资源即达2.53 亿千瓦;加上近海(15 米深的浅海地带)的风能资源,全国可开发风能资源估计在10 亿千瓦以上。与之对照,我国水能资源可开发量仅为3.9亿千瓦!我国2003 年的装机容量已为3.85 亿千瓦,所以国外专家评论,中国单靠风力发电就能轻而易举地将现有的电力生产翻上一翻。

我国风能资源丰富的地区主要分布在西北、华北和东北的草原和戈壁,以及东部和东南沿海及岛屿,这些地区一般都缺少煤碳等常规资

 

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源。在时间上冬春季风大、降雨量少,夏季风小、降雨量大,与水电的枯水期和丰水期有较好的互补性。

中国的风能资源主要集中在两个带状地区,一条是“三北(东北、华北、西北)地区丰富带”,其风能功率密度在200 瓦/平方米~300 瓦/平方米以上,有的可达500 瓦/平方米以上,如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等,这些地区每年可利用风能的小时数在5000 小时以上,有的可达7000 小时以上。“从新疆到东北,面积大、交通方便、地势平,风速随高度增加很快,三北地区风能在上百万千瓦的场地有四五个,这是欧洲没法比的。其中青海、甘肃、新疆和内蒙可开发的风能储量分别为1143 万千瓦、2421 万千瓦、3433 万千瓦和6178 万千瓦,是中国大陆风能储备最丰富的地区。另一条是“沿海及其岛屿地丰富带”,其风能功率密度线平行于海岸线。沿海岛屿风能功率密度在500 瓦/平方米以上,如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等岛屿,这

些地区每年可利用风能的小时数约在7000-8000 小时,年有效风能功率密度在200 瓦/平方米以上。

1.1.2.6 风电成本已具有市场竞争力

长期以来,人们以风电电价高于火电电价为由,一直忽视风电作为清洁能源对于能源短缺和环境保护的意义,忽视了风电作为一项高新技术产业而将带来的巨大的产业前景,更忽视了风电对于促进边远地区经济发展所能带来的巨大作用。但近10 年来,风电的电价呈快

 

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