中国小型风能产业发展战略研究.doc

中国小型中国小型中国小型中国小型风能风能风能风能产业发展战略研究产业发展战略研究产业发展战略研究产业发展战略研究 世界和中国小型世界和中国小型世界和中国小型世界和中国小型风能风能风能风能产业现状产业现状产业现状产业现状、市场和趋势、市场和趋势、市场和趋势、市场和趋势报告报告报告报告 都志杰 吕 芳 陈振斌等 中国小型风能产业发展战略研究 课题组 2009.5 编写组 课题组组长 翟永辉 （中科院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心） 主 笔： 都志杰 （北京远东博力风能设备有限公司） 编写人员： 吕 芳 陈振斌 马丽云 王洁璐 （北京计科电可再生能源技术开发中心） 祁和生 沈德昌 李德孚 （中国农机工业协会风能设备分会） 姜 群 马丽娜 马丽芳 （北京远东博力风能设备有限公司） 工作人员： 赵春亚 （北京远东博力风能设备有限公司） I前前前前 言言言言 近年来，我国的小型风能产业成为被人遗忘的角落。当我国大力推动可再生能源应用，关注节能减排，国家出台了一系列法律法规来推动可再生能源技术的发展和应用的同时，几乎没有一项激励政策能具体惠及到小型风能产业。 小型风能产业是否有前途，是否有必要发展，该怎么发展，国家应该出台什么样的政策来扶持小型风能产业的发展，是迫切需要回答的问题。 根据国家能源局可再生能源司领导的要求，在REEEP的支持下，本课题组对我国小型风能产业的发展、现状、前景和障碍，以及世界上其它国家的小型风能产业现状进行了调研，为下一步提出政策建议做准备。 本课题由中科院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心承担，北京远东博力风能设备公司、北京计科电可再生能源技术开发中心、中国农业机械工业协会风力机械分会参与，翟永辉任课题组组长，都志杰具体负责调研的组织和报告的编写。希望通过对世界和我国小型风能产业情况的真实反映，使有关领导和读者对当前小型风能产业的现状有一个较完整的了解。 本报告在编写过程中，得到国家能源局可再生能源司领导，尤其是史立山副司长的大力支持和关心，在此深表感谢！感谢REEEP对本课题调研工作在资金上的支持，以及项目办在具体工作中给予的全面的大力的支持；感谢中国可再生能源学会李宝山秘书长，中国可再生能源学会副理事长兼风能专业委员会主任贺德馨教授，以及内蒙古工业大学刘志璋教授、中科院电工所副所长许洪华、农村小电源协会秘书长李德孚、农业部规划设计研究院能源环保研究所副所长王飞、中科院光伏和风力质量检测中心邹新京博士、鉴衡认证中心主任秦海岩、国家电网 II赵春笑和中国电科院胡学浩对本项目的关心和支持，没有各方面的大力帮助，本报告是不可能完成的！本报告采用了中欧能源与环境项目中国小型风能产业发展战略研究系列报告的部分内容24,25,26，在此向该课题组成员、作者以及中欧能源与环境项目表示感谢！ 真实和完整的数据是决策的基本前提，遗憾的是，大型风能产业的数据随处可见，但是除了我国的中国农机工业协会风能设备分会（风力机械分会）有历年的小型风能产业的产量统计数据、农业部有应用于农村的小型风力发电机组的统计数据、美国风能协会有统计数据外，几乎很难找到其它小型风能产业的信息。由于数据信息不足，作者的水平有限，本报告会有不尽人意之处，恳请领导和读者提出意见和建议。 著者 2009年11月 III目录目录目录目录 前言.I 图表索引.VI 术语.XIII 报告摘要 （EXECUTIVE SUMMARY）.XV 引言.XIX 第一章 世界小型风力发电产业的现状.1 1.1 小型风力发电及分布式发电的定义.1 1.2 小型风力发电的技术特点.5 1.3 世界小型风力发电产业现状.6 1.4 世界和中国与小型风力发电有关组织综述.37 第二章 我国的风力资源及小型风能利用对风资源的要求.42 2.1 我国的风力资源及其分布.42 2.2 小型风能利用对风资源的要求与特点.44 第三章 中国小型风力发电产业的发展和现状.46 3.1 中国小型风力发电产业发展的历史.46 3.2 中国小型风力发电产业和小型风力发电机组生产企业现状.48 3.3 中国小型风力发电机配套产品状况.59 3.4 中国小型风力发电产业在中国能源结构的地位和作用.61 3.5 中国小型风力发电机组的市场发展.65 3.6 我国政府对小型风能产业的政策.69 IV第四章 小型风力发电产业所产生的社会效益、经济效益和环境效益.73 4.1 小型风力发电产业的社会效益.73 4.2 小型风力发电产业的经济效益.75 4.3 小型风力发电产业的环境效益.77 第五章 小型风力发电在可再生能源分布式发电中的地位.80 5.1 小型风能的主要应用方式.80 5.2 离网发电的局限性.82 5.3 大型并网发电和小型分布式发电的优缺点.83 5.4 小型风力发电并网系统的储能与不储能.88 5.5 小型风力发电作为分布式电源的发展前景.89 第六章 小型风力发电的技术经济性分析.93 6.1 小型风力发电的成本分析.93 6.2 小型风力发电的性能分析.94 6.3 小型风力发电的现有技术优势和研发趋势.95 6.4 生命周期能量回馈分析.99 第七章 中国小型风力发电产业所面临的机遇和挑战.100 7.1 我国小型风力发电产业的机遇、优势、劣势和面临的威胁.100 7.2 小型风力发电机组的具体应用和发展趋势.113 7.3 主要市场发展障碍.119 第八章 世界小型风能产业政策法规和激励机制现状及分析.130 8.1 美国.130 V 8.2 英国.143 8.3 美英两国主要可再生能源政策法规和激励体制的属性特点分析.147 第九章 世界关于小型风力发电的主要技术标准现状.153 9.1 国际标准.153 9.2 美国风能协会AWEA小型风力发电机组运行和安全标准 V6.1.156 9.3 英国和其它国家.157 第十章 世界主要小型风力发电机组检测和认证现状.160 10.1 美国对小型风力发电机组的认证.160 10.2 英国对小型风力发电机组的认证.162 10.3 其它国家的检测结构和认证机构.163 第十一章 中国小型风能产业法规、标准和激励政策.164 11.1 中国与可再生能源有关的法规和激励政策.164 11.2 中国与小型风力发电有关的激励政策.165 11.3 中国与小型风力发电有关的技术标准.166 11.4 中国的小型风力发电机组认证.167 11.5 关于中国小型风力发电激励政策的建议.167 第十二章 结论.169 12.1 我国的小型风能产业应当引起重视.169 12.2 促进我国小型风能产业发展的意义.170 附录.172 参考文献.214 VI附件1企业和市场调研报告.134 图图图图表表表表索引索引索引索引 图0.1 气候方案模型的代表前景图 图0.2 我国大型风力发电当年和累计装机容量（GW,百万千瓦） 图0.3 小型风力发电占我国发电装机容量的百分比 图1.1 小型风力发电机 图1.2 菲律宾移动通信采用风力发电 图1.3 斯里兰卡家庭照明采用风力发电 图1.4 20012008年美国小风电市场的增长 VII图1.5 美国市场增长预测 图1.6 美国市场分布图 图1.7 美国小风电产业的全球市场份额 图1.8 美国小风电产业的出口 图1.9 美国小风电历年出口百分比 图1.10 美国市场：并网和离网型销售图 图1.11 Bergey上风型风力发电机组（左）和Northern Power下风型风力发电机组（右） 图1.12 可再生能源分布式发电在美国的应用 图1.13 英国2008年装机容量（KW） 图1.14 英国2008年装机数（系统数） 图1.15 英国国内市场和出口量的统计和预测（单位：台数） 图1.16 英国国内市场和出口额的统计和预测（单位：百万英镑） 图1.17 英国对小型风力发电市场的预测 图1.18 小型风力分布式发电的基本安装方式 图1.19 英国对小型风力发电离网和并网市场的预测（红色为并网，蓝色为离网） 图1.20 摩纳哥风电提水 图1.21 小型风力发电机组的世界市场和1995-2005之间的增长 图1.22 年销售数量和每千瓦平均价格：现状及前景 图1.23 至2008年世界小型风力发电机组累计保有量（MW） 图1.24 过去的12年中全球风能年装机容量 图1.25 过去的12年中全球风能累计装机容量 图2.1 世界风能分布图 图2.2 中国离地面10米高度年平均风功率密度分布图 VIII图3.1 19832008年中小型风力发电机组产量 图3.2 各项经济指标历年的增长情况 图3.3 中国小型风能产业涉及的市场领域 图3.4 2008年不同功率范围风力发电机组销售数量分布 图3.5 2008年不同功率范围风力发电机组销售功率分布 图3.6 2008年北方企业占农牧民市场份额 图3.7 2008年南方企业占农牧民市场份额 图3.8 200W和300W机型的销售量正逐年下降 图3.9 中国2008年小型风力发电机组内销/出口的数量和功率 图3.10 2008年销售的小型风力发电机组离网型与并网型应用比例 图3.11 2008年国内销售的小型风力发电机组中离网和分布式的比例(台数) 图3.12 2008年中国出口的小型风力发电机组中离网和分布式的比例(台数) 图3.13 2008年我国小型风能设备制造企业的地区分布 图3.14 我国小型风能设备制造企业南北方分布情况 图3.15 “送电到乡”用于小风电的资金投入和实现的装机容量 图3.16 新疆的风能村落供电系统 图3.17 部队安装风力发电系统 图3.18 风机安装在洪湖“八一水上学校” 图3.19 菲律宾移动通信采用风力发电 图3.20 风光互补系统在内蒙古为蒙古包供电 图3.21 为我国南极中山站融冰供电的风力发电机组 图3.22 用于教学的风力发电系统 图3.23 用于分布式发电的小型风力发电系统 IX图4.1 1850到2009年间全球气温的变化 图5.1 安装在新疆苏巴什的风/光互补系统 图5.2 安装在蒙古国的风/柴互补系统 图5.3 安装在朝鲜的风/光/柴互补系统 图5.4 并网型小型风力发电在居民区的应用 图5.5 并网型小型风力发电在商业区的应用 图5.6 蓄电池的发电深度与循环次数的关系曲线 图5.7 四年来我国大型风电装机容量（MW）的迅猛发展 图5.8 近四年来小型风力发电机组的飞速发展 图5.9 作为分布式电源的别墅庭院小型风力发电机 图5.10 英国公寓楼顶小型风力发电机 图6.1 美国西南公司300W风力发电机 图6.2 风洞式风力发电机 图6.3 阻力型风力发电机 图6.4 升力型立轴式风力发电机 图6.5 能量回馈比 图7.1 年平均风速5m/s时不同风速出现概率的瑞利分布图 图7.2 年平均风速5m/s时不同风速下风力发电机组功率的分布图 图7.3 安装于屋顶上的垂直轴风力发电机组 图7.4 安装于屋顶上的水平轴风力发电机组 图7.5 风光互补路灯 图7.6 小型风机在油田中的示范 图7.7 调研结果之一：市场前景 X 图7.8 调研结果之二：小型风能产业的质量问题影响市场发展 图7.9 美国对未来小型风能发电市场的预测 图7.10 调研结果之三：国家对支持分布式发电的政策 图7.11 2008年用于清洁能源技术的风险投资的分布 图8.1 美国各州对小型风力发电的激励机制 图8.2 美国各州执行购买返还政策的州 图8.3 建立可再生能源“公共利益基金”的州 图8.4 实行可再生能源配额制的州 图8.5 可再生能源配额制政策中涉及太阳能/分布式发电的州 图8.6 执行净值计量的州 图10.1 SWCC XI表1.1 亚洲国家小风电企业（不包括中国） 表1.2 截止到2007年，美国主要小型风力发电机组厂商的装机容量估测 表1.3 2006年美国和非美国制造商在美国的市场份额 表1.4 2007年美国和非美国制造商在美国的市场份额 表1.5 小型风能产业发展动力和应用领域 表1.6 世界主要与小型风能产业有关的协会 表1.7 中国主要与小型风能产业有关的协会 表3.1 我国小型风力发电机组历年产量汇总表（1983-2008年） 表3.2 2002-2008年产量、容量、产值、利税、出口汇总表 表3.3 2008年我国小型风力发电机组功率和年产量 表3.4 20062008年 200W和300W机型占当年销售的风力发电机组的比例 表3.5 2001年我国小型风能设备制造企业的地区分布 表3.6 2006年我国无电人口统计 表5.1 小型风电与光伏发电的经济性比较. 表5.2 小型风电与光伏发电的成本比较 表5.3 采用蓄电池后相关部件的效率 表6.1 小型风电与太阳能光伏发电的成本比较 表6.2 小型风电与太阳能光伏发电性能对比表 表7.1 单机容量较小的风机呈萎缩的趋势 表7.2 风能户用系统最低度电成本估算 表7.3 “送电到乡”项目补贴测算 表8.1 美国生产性税收抵扣涉及的可再生能源技术、时间范围和抵扣量 表8.2 美国各州英文名称、缩写和中文译名 XII表8.3 可再生能源激励政策分类 表8.4 美国激励政策所针对的主要受惠对象和补贴依据 表8.5 美国主要政策法规所涉及的主要方面 表9.1 和小型风力发电机组有关的国际规范和标准 XIII术语 CIGER 国际大型电力系统委员会 DE Decentralized Energy DER Distributed Energy Resources, 分布式能源 DG Distributed Generation，分布式发电 IEC International Electrotechnical Commission，国际电工委员会 UNDP United Nation Development Programme, 联合国开发计划署 WWF World Wild Foundation，世界自然基金会 并网 对于小型风力发电产业的并网，就是“分布式并网发电”。即小型发电设备在低压侧（或用户侧）并网 分布式发电 在电网覆盖地区，小型发电设备在低压侧（或用户侧）并网。目前主要的分布式发电为可再生能源发电，尤其是小型风能发电。 风力发电机组 将风能转换为电能的系统 Wind turbine generator system WTGS（国标GB/T2900.53-2001） 净值计量法 用户安装自备的可再生能源并网发电设备后，电力公司按用户发电量和用电量的净值收取用于超过自发部分的电量的电费或支付用户多发的电量的电费的方法 XIV年满发小时数 发电系统年发电量除以系统装机容量之商 小型风力发电 本报告中采用“小型风力发电”术语时，是特指小型风能通过发电的方式的利用 小型风力发电产业 本报告中，涉及的小型风能设备特指风力发电时，称小型风力发电产业，它的涵盖范围小于术语“小型风能产业” 小型风力发电机组 根据大多数国际组织的定义，本报告把小于100KW的风力发电机组定义为小型风力发电机组 小型风力机 Small Wind Turbine SWT。一个风轮扫掠面积小于200m2，将风能转换为电能的系统（产生的电压低于1000V交流或1500V直流的小型风力机），（根据IEC61400-2的定义） 小型风能 本报告中采用“小型风能”术语时，是指广泛的小型风能利用，既包含通过发电的方式的利用，也包括非发电方式的利用，如风能提水等 小型风能产业 本报告中，涉及的小型风能设备既可能用于发电，也可能用于其它非发电类应用（如风力提水）时，统称小型风能产业 XV 报告摘要 （Executive Summary） 小型风能产业在我国是一个有着三十多年发展史的可再生能源产业，在解决农牧渔林等无电地区人民的用电问题上作出过重大贡献。据统计，从1983年到2008年末，我国约生产了小型风力发电机组50万台，考虑到早期生产的风力发电机组由于各种原因已经退出运行并被后来生产的小型风力发电机组所替代，以及出口等原因，国内实际保有量估计为20万台。 2008年统计数据显示，当年我国的小型风力发电机组的产量为78,411台，装机容量为75.8MW。其中出口39,387台，装机容量为51.5MW，占总装机容量的67.9。也就是说，2008年我国生产的小型风力发电机组，在国内安装使用的容量只有30。 2008年我国小型风能产业的产值为5.189亿元。当年我国的GDP总值为300,670亿元1，我国小型风能产业的产值仅占全国GDP的0.00173。比单个稍大的光伏企业要少得多。 据不完全统计，到2008年年底，我国共有小型风力发电机组生产企业102家，其中,从事小型风力发电机组开发、研制、生产的单位共74家(主要风力发电机组生产厂36家),配套企业28家，大专院校科研院所10家。直接生产企业的从业人员约为4,5005,000人（不包括配套、零部件供应企业），其中技术人员约占25。作为一个产业，小型风能产业的规模太小，对国民经济几乎没有影响。 目前我国小型风力发电设备的实际保有量约20万台，按平均每台500W计算，相当于100MW，仅占全国风力发电装机容量的0.0126。如果每台小型风力发电机组的平均功率还按500W计算，等效满负荷工作时间为5小时/天，全部小型风力发电机组年发电量为1.825亿kWh，占全国总发电量的0.0053%,即万分之0.53。无论从装机容量还从发电量来看，小型风能发电产业在我国电力供应和绿色能源方面所占的份额微不足道！ 1 国家统计局公布数据。 XVI小型风能产业的市场主要是无电地区农村电力建设、移动通信等一些需要用可再生能源发电、分布式发电来解决实际用电问题，和有承担社会责任、减少化石矿物燃料的使用以减少温室气体排放的领域，以及城市风光互补路灯等，同时还用于出口。 虽然小型风能产业曾经在无电地区电力建设中作出过重大贡献，这些贡献大多数情况下是政府作为福利事业来实施的，是作为“三小（小风电、小光电和小水电）”中的“一小”在农村地区推广的。带有明显的政府行为和扶贫支农性质。政府一方面给最终用户一定的补贴，同时也要求企业做“贡献”，追求“微利”。这一政策的结果导致企业一直处于比较困难的的生存状态，缺乏发展后劲。 另外，由于小型风力发电机组单台容量小，售价低，所有在大风电中能采用的现代先进技术都由于成本的原因不可能应用于小风电，而小型风力发电机组运行的自然环境远恶劣于大风电，这也给这个产业带来极大的挑战。 近年来我国高度重视可再生能源的发展，出台了一系列方针政策，来促进可再生能源利用。但是，几乎没有一条鼓励政策能够落实到小型风能产业。 另一方面，小型风能产业具有非常好的前景： 歸 我国政府提出了到2020年，能源的15将来自于可再生能源。实现这一目标主要是靠大型风力发电场。我国大型风力发电机的装机容量在2008年年底达到12.21GW。最新的装机容量目标是到2020年时达到150GW。2008年中国总的发电机组的装机容量是793GW。从2003到2008的六年中，每年新增加的发电能力以10%的速度逐年增长。据预测，如果从2009到2020年，每年的装机容量仅按5%的增长估算，到2020年时，中国电力的总装机容量将达到1424GW。如果大型风力发电150GW装机容量的目标能达到的话，也将仅占总装机容量的10%。但是，风力发电业的发展能力受到以下几方面的制约：1）风力资源的评定；2）可利用的具有良好风力资源的土 XVII地；3）电网接入瓶颈；4）相关组件和风机的供应；5）设备的可靠性；等等，而无法实现上述目标。为了达到提供满足需求的能源服务和保护环境甚至扭转气候改变的目标，要发展一些超越现有的应用技术和领域的突破性建设。小功率分布式发电将是突破点之一。 煸 我国现在还1,147万无电人口，其中至少40可以用小型风力发电系统来解决供电问题。东南亚、南亚和非洲国家也还有大量的无电人口全世界约有2亿的无电人口； 煸 在电网覆盖的农村，小型风能设备在低压侧并网（小型风力分布式发电），对场地和风资源的要求没有大风电场那么严格，对资金的要求没有光伏发电那么多。不仅具有生产绿色能源，保护环境的意义，如果允许上网并制订合理的上网电价，则还能增加农牧民的收入，脱贫致富，发展当地经济，促进社会主义新农村建设。这是一个非常有前景的可再生能源发展领域。 煸 移动通讯、部队哨所、孤立海岛是一些正在发展的具有非常大潜力的小型风能利用领域。 煸 风光互补道路照明是一些新兴的风能利用领域，它不仅能为城市照明以减少对常规电网的使用，也为农村照明提供了新的解决方案。 煸 小型风力发电逐渐进入工业领域。目前已有机组用于给油田的抽油机供电，以绿色电力代替了常规电力。 欧美各国都对