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歐洲風電發展可為中國提供借鑒

作者: 發布時間:2014-06-28 瀏覽次數:672

  北極星風力發電網訊:人類對風能的應用可以追溯到5000年前古埃及人用風帆驅動尼羅河上的航船,公元前200年中國人用風輪提水灌溉,波斯人用垂直軸風輪磨麵。在歐洲,丹麥是最早利用風能發電的國家,1891年丹麥的物理學家PoulLaCour和他的學生團隊設計製造了一台現代意義上的風力發電機,用來電解學生做實驗用的氫氣和照明。PoulLaCour為了解決發電輸出不穩定的問題,後來發明了一種調節器。1895年一個穩定輸出的風力發電站建成,供一個叫Askovde村莊使用,奠定了現代風電技術的雛形和應用經典。1940年,二戰期間出現了當時最大的1.25MW的兩葉片風電機組Grandpa`sKnob,給一個區域電網供電。後來丹麥人提出了一種劃時代的整機結構,即所謂的“丹麥概念(DanishConcept)”,以固定槳葉、鼠籠式異步發電機、直接連網、固定轉速控製、主軸承、主軸、齒輪箱為技術標誌。丹麥概念在風電發展的過程中起到了先驅作用,為後來先進的偏航、變槳、變速、雙饋異步發電機技術路線打下了基礎。20世紀70年代,當石油價格暴漲和由於國際政治爭端導致的石油禁運發生以後,在歐洲重新出現了對風電技術開發的熱潮,政府和企業支持各種與風電技術相關的研究項目。這個時期可以被認為是歐洲風電第一個大發展的階段。隨後,德國、丹麥、荷蘭、英國等紛紛出台政策,促進風電機組的工業化和市場化研究,研製包括單葉片、雙葉片、三葉片乃至垂直軸的多種風電機組。1990年代初已經做出了單機容量達3MW、雙葉片和液壓變槳的風電機組——AerolusII,其安裝後共運轉了17年,在2008年完成了曆史使命後被報廢。AerolusII在當時的成功預示著研發大型風電機組是可行的。在這台機組之後,一些大功率風電機組的研製出現了失敗,使工程師們認識到大型風電機組的技術風險和經濟代價。同時,此前的單葉片,雙葉片技術路線和三葉片相比也顯示出當時技術上的不足,所以90年代中期逐漸形成了以三葉片設計為主流的技術路線,單機功率也從300kW、400kW開始,不斷發展到600kW和750kW等。在雙饋異步風力發電機不斷完善,機組功率不斷增大,市場占有基本一統天下的同時,德國人以其從來不輕易跟隨的性格,成功地開發出直驅風力發電機,Enercon和Vensys兩家德國企業的直驅技術概念引領著當今25%-30%的國際風電市場。


  近15年,風能利用可以說除了計算機和通訊產業以外是發展最快的技術產業,在“雙饋”和“直驅”兩種技術方案為陸上風電市場主流的前提下,麵對海上風電,出現了一些創新性的概念與技術方案來應對海上風電的技術難題,如中速傳動概念(HybriDrive,FusionDrive),高速永磁概念,SCD(SuperCompactDrive)設計等。機組的功率也越來越接近10MW,最具代表性的如Vestas的雙饋方案V164-8MW,葉輪直徑164米,功率8MW,是全球最大的機組;Enercon的E126—7.5MW是直驅方案的代表;而明陽風電的SCD6.5MW-145則是集中速傳動和緊湊設計於一體的最具先進性的創新方案。


  100多年來,丹麥人憑借著對風能的熱情和執著,在不同的時期對風能利用貢獻著創造性的技術智慧,培育出像Vestas等這樣的風電領軍企業。德國人憑借其雄厚的工業基礎,精湛的技術工藝水平,嚴謹科學的敬業態度,尊重大自然和尊重生活的價值觀,把風能利用和產業鏈條推向了現代化的技術產業,孕育出像Nordex、REPower、Siemens,、Bard,、Multibrid,、Kenesys、E.N.O等為代表的整機供應商,並有一千多家零部件企業相配套,形成完整的供應鏈體係,如Winergy、BoschRexroth、Siemens、VEM、ABB、Beickhoff等等。近年來,盡管西班牙,荷蘭和英國在風電設備製造產業方麵遠不能和德國相比,但其風電技術的開發也在不斷提高和進步,形成了以技術服務和風電場管理為主導的服務產業。西班牙的陸上風電和英國的海上風電都在歐洲新裝機總量中占有重要份額。


  在風電技術、並網控製和風電場管理能力不斷提高和完善的同時,在歐洲乃至全球範圍內,風電市場的發展卻並不一帆風順,這與國際政治和經濟緊密相連。二戰以後石油價格的回落是對風能利用產業化探索的極大打擊,直到70年代石油價格飆升和政治因素導致的禁運,才重新激發人類對風能利用的熱情,一直到90年代初期,技術上有了重要突破,實現了商業化。2000年以前是風電技術快速發展的時期,出現了大功率三葉片偏航變槳和變速機組,超過1.5MW,歐洲國家紛紛出台政策,鼓勵投資,快速推動風電市場發展的時期。快速發展導致了政策上的不完善和不確定性,市場供應和需求的不平衡,技術上的不成熟造成了質量的風險與代價。如英國由一開始大力鼓勵風電,到撤銷政策,限製發展,使得英國的設備製造企業紛紛脫離風電市場,直到今天,英國大量的海上風電機組的需求仍然依賴於德國和丹麥的整機供應商。丹麥30多家整機廠的供應能力遠遠大於國內的市場需求,同時激烈的市場競爭和質量風險使一部分整機廠喪失生存能力,實現了重組和兼並,減少到隻有幾家企業。相對而言德國的風電政策是穩定的,整個產業一直良性發展,也是德國成為歐洲最大風電國家的主要原因。伴隨著歐洲經濟在2000年前後的疲軟,歐洲風電市場處於低穀狀態,直到2004年以後歐洲經濟開始複蘇,東京環保協議簽訂,各國對綠色環保的渴望與需求強烈,風電市場的結構也已經調整完成,在技術上的完善和提高,使風電產業得到了快速提升。同時,歐洲國家迅速出台一係列的激勵政策和措施,促使市場需求急劇擴大,整機供應量開始無法滿足需求,產能的擴大促使風電相關企業加強了投資。在這一時期風電技術獲得了急劇提升,REpower和Enercon先後分別推出5MW機組和4.5MW機組,1.5M和2MW成為市場的主流產品。在此輪的複蘇過程中德國風電產業尤其是供應鏈,依靠其強大的競爭力和國內市場需求搶占了國際風電市場鼇頭。到2008年,風電產業的產能擴大基本完成,滿足了市場的需求,但是哥本哈根的環保會議的不成功,讓多數國家對清潔能源需求的壓力大大降低,再加上2009年美國的金融危機,同時對歐洲經濟產生了連帶反應,造成了風電投資的大大縮水,很多計劃的項目被暫停和取消,使風電行業又一次進入停滯期,直到2013年下半年全球風電才有了變暖的趨勢。


  中國對風電的利用可以從80年代算起,但真正大規模快速發展還是從2004年前後起步的,比歐洲整整晚了20多年。中國風電發展速度是驚人的,短短幾年的時間形成了基本完整的國內供應鏈體係。通過引進設計圖紙,工藝技術和國際優質供應商,國內整機廠基本掌握了核心的風電技術,並不斷創新,逐步形成了獨立開發能力,鍛煉和培養了一大批風電專業人才。中國到2013年底裝機總量排全球第一位,成為名符其實的風電大國。從另一方麵講,快速發展同樣帶來了諸多問題。市場結構不平衡,基礎設施不完全配套,產業鏈價值分配不合理,產品質量亟待提高,綜合經濟效益不高,市場拓展受多方麵因素的製約等等,都成為當前風電產業健康和理性發展下去的障礙。回顧幾年來國內風電發展過程和歐洲風電以前的經曆有著諸多的相似之處,他人的教訓應該成為後來者的經驗加以避免。


  市場的冷暖不僅要滿足國家能源發展戰略和清潔環境對風能的需求,同時還受到國際風能市場起伏的較大影響。在政策激勵和措施上,要有穩定的產業導向政策,引導上下遊企業理性發展。所謂的快速膨脹與短平快式的做大做強發展模式都不太適合像風電這樣的大投入、高科技的產業,而當前國內一些企業的困局也充分說明了這一點。在此問題上,德國的新能源政策和發展思路是值得研究和借鑒的,它不僅保證了德國風能利用持續健康穩定發展,同時培育了一個新型的產業鏈條,向國際市場輸出設備和技術,以及與之相關的先進的商業經營模式。德國的新能源是繼電子、電氣、機械、化工、醫藥之後的又一個具有超強競爭力的產業。


  除國家的穩定激勵政策和市場結構以外,一個風電企業要實現發展壯大,依賴於兩個核心的因素,即融資環境和核心技術競爭力。企業擁有良好的融資渠道是解決產業大投入的必然要求。風電產品是傳統工業技術和現代高科技的雙重體現,但就零部件而言都是傳統的工業技術,如齒輪箱、發電機、葉片、控製器等,但結合起為整體就成為一個高科技產品,因此其核心技術是整體匹配技術。風電機組的輸入是變化多端的和惡劣的,受一年四季的自然環境決定,而它的輸出要求又必須是穩定的和友好的,這需要在惡劣和友好之間要實現機械能向電能的等值轉換。另外,一個穩定健康發展的企業必須擁有核心技術競爭力,提供優質的產品。國內和國際風電市場是在冷暖交替,波浪起伏的過程中走過的,很大可能還會這樣走下去。隻有那些擁有核心技術競爭力,提供優質產品和服務的企業才能占領市場,度過寒冬,迎來新一輪的春天。近幾年國內外的情況證明了這一點。