第1章　緒論

1.1　風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

能源是人類社會存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著經(jīng)濟的不斷快速發(fā)展，人類對能源的需求更加迫切，導致能源的供給日趨緊張；巨量一次能源的使用也造成了越來越嚴重的環(huán)境污染，這也是人類在可持續(xù)發(fā)展過程中亟須解決的問題。

1.1.1　世界能源產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

當前世界能源消費以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主，根據(jù)英國石油公司（BP）發(fā)布的2014年世界能源統(tǒng)計報告，2013年世界能源消費結(jié)構(gòu)統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1-1。

從表1-1中數(shù)據(jù)可見，煤炭、石油、天然氣等化石能源仍是世界能源消費中的主要支柱，三項能源總占比為86.66%。石油仍然是世界主導性能源，2013年占一次能源消費的32.87%，但其占比已連續(xù)14年下降。2013年，全球石油消費為140萬桶/日，增速為1.4%，略高于歷史平均水平，探明儲量為16879億桶（2382億t），可以滿足全球53.3年的需求。作為重要的一次能源，2013年天然氣占一次能源消費的23.73%，天然氣消費量增長1.1%，遠低于2.6%的歷史平均水平，探明可采儲量為185.7萬億m3，按目前開采速度可供全球開采54.8年。2013年，煤炭占一次能源消費的30.06%，全球煤炭消費38.3億t油當量，增長3%，全球煤炭探明儲量為8915億t，可以保證全球113年的生產(chǎn)需求。值得一提的是，本世紀第二個十年興起的“頁巖氣革命”對現(xiàn)有能源消費結(jié)構(gòu)造成了一定的沖擊。據(jù)美國能源信息署（EIA）的估算，全球頁巖氣可采儲量達187.51萬億m3，相當于已探明常規(guī)天然氣的儲量。如果將包括頁巖氣在內(nèi)的非常規(guī)天然氣都計算在內(nèi)，全球可采儲量更是高達921萬億m3，接近常規(guī)天然氣儲量的5倍。這種新變化一方面在短期內(nèi)有效地緩解了世界能源的供需矛盾，是2014年年底石油價格暴跌的重要推手；另一方面，大量非常規(guī)天然氣的開采預示著天然氣有可能在未來取代石油成為世界的主導性能源。

核能本被認為可能取代化石能源成為世界能源版圖中新的支柱，但2011年福島核電站泄漏事故使世界核能發(fā)展普遍陷入低迷。2013年，核能產(chǎn)量占全球能源消費的4.4%，為自1984年以來的最小份額。許多國家，包括我國都暫停了核能發(fā)展計劃，德國甚至在福島事故后關(guān)停了國內(nèi)17座反應堆。核裂變原料鈾礦石的儲量理論上極其豐富，但其分布很不均衡，且各產(chǎn)地礦石品質(zhì)和開采成本相差極大。最新調(diào)查顯示，地球已知常規(guī)天然鈾儲量，其開采成本低于每千克130美元的鈾礦儲量僅有459萬t，僅可供全世界現(xiàn)有規(guī)模核電站使用60～70年。2013年，水力發(fā)電占全球能源消費量的6.72%，全球水力發(fā)電量8.558億t油當量，增長了2.9%，其中以中國和印度為首的亞太地區(qū)占了全球78%的增長量。2013年，可再生能源的增速持續(xù)提高，達到了創(chuàng)紀錄的2.7%，從全球范圍來看，風能增加了20.7%，占可再生能源發(fā)電增長的一半以上，太陽能光伏發(fā)電增長更為迅速，增加了33%，但這是由于原有基數(shù)就處于較低水平。

綜上所述，化石能源仍將是未來一段時間內(nèi)能源消費版圖中的支柱，其他能源短期內(nèi)難以取代。但隨著人類能源消費的不斷增長，化石能源儲量日益枯竭；同時巨量化石能源燃燒造成的環(huán)境污染是另一個亟須解決的問題。工業(yè)革命以來，各種化石能源的大量使用推動了世界經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，同時也極大地影響了全球二氧化碳排放量和全球氣候。據(jù)氣象學家估算，陸地植物每年經(jīng)光合作用固定吸收的二氧化碳為200億～300億t。而僅化石能源人為燃燒就產(chǎn)生二氧化碳370億t，加上生命呼吸、生物體腐敗及火災等產(chǎn)生的二氧化碳，嚴重超過植物光合作用吸收轉(zhuǎn)化二氧化碳的量，破壞了自然界的二氧化碳循環(huán)平衡，已經(jīng)開始造成保護地球的臭氧層破壞和其他一些反常現(xiàn)象。除了二氧化碳，燃燒中產(chǎn)生的二氧化硫和二氧化氮等有害氣體同樣造成了嚴重的污染。當前對化石能源需求最旺盛的是中國和印度，兩國大城市的嚴重霧霾與快速增長的化石燃料消耗密切相關(guān)。核能發(fā)電在正常運行時所產(chǎn)生的環(huán)境污染微乎其微，但核廢料的處理一直是個棘手的問題，而且在世界范圍內(nèi)，幾乎每隔10余年總會發(fā)生一次大規(guī)模的核泄漏事故，如蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站事故、美國三里島核電站事故、日本福島核電站事故等，這些事件都給當?shù)氐纳鷳B(tài)造成了毀滅性的打擊。

當前世界能源結(jié)構(gòu)及其造成的問題迫使人類尋找新的能源解決方案，于是太陽能、風能、生物質(zhì)能和潮汐能等可再生能源逐步進入人類視野。這些新能源都有各自局限性，綜合而言，只有風能有潛力在短期內(nèi)有效替代化石能源，成為人類能源版圖中的另一個支柱。

1.1.2　中國能源產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

根據(jù)英國石油公司（BP）發(fā)布的2014年世界能源統(tǒng)計報告，2013年中國能源消費結(jié)構(gòu)統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1-2。

由于經(jīng)濟多年快速增長和巨大的人口基數(shù)，我國能源消費已連續(xù)數(shù)年保持世界第一，2013年我國耗能共計2880.4Mt油當量，占世界總消費量的22.6%。在我國能源消費結(jié)構(gòu)中，化石能源同樣占據(jù)統(tǒng)治地位，三項總占比為90.48%，與世界水平相當，但我國能源結(jié)構(gòu)也有自身的特點。在我國能源消費的版圖中，煤炭占比雖然逐年下降，但仍居于絕對主導地位，2013年煤炭消費量仍占總消費量的三分之二。2013年年底，我國煤炭探明儲量為1145億t，占世界煤炭探明儲量的12.8%，儲采比為31。由于我國煤炭儲量相對豐富，且成本較為低廉，因此煤炭的主導地位在未來的20年內(nèi)不會發(fā)生根本的變化。近年來，我國石油消費快速增長，2013年，我國石油消費增速略有放緩，在總消費量中占比18.23%，僅次于美國，居世界第二位。截至2013年年底，中國石油探明儲量為181億桶（25億t），占世界石油探明儲量的1.1%，儲采比為11.9。由于國內(nèi)石油產(chǎn)量遠不能滿足需求，因此我國進口石油比例逐年提高。我國天然氣消費量在總體上較低，但近年來增長迅猛，前幾年年增幅均超過20%，2013年增速為10.8%，雖有所放緩，但仍在世界范圍內(nèi)一枝獨秀。截至2013年年底，中國天然氣探明儲量為3.3萬億m3，占世界天然氣探明儲量的1.8%，儲采比為28。但如果考慮頁巖氣，我國天然氣儲量應有更大的潛力。

我國核能發(fā)展起步較晚，且對核能發(fā)展態(tài)度較為謹慎，因此核能發(fā)電占比一直很低。針對化石能源，特別是煤炭占主導地位的情況，我國原本制定的核電發(fā)展規(guī)劃，但由于福島核事故的影響，內(nèi)陸已規(guī)劃的核電一度擱置，核電建設(shè)計劃的推進更加謹慎，短期內(nèi)我國核電仍將是能源消費結(jié)構(gòu)中的絕對配角。2013年，我國水力發(fā)電量2.063億t油當量，增長了5.9%。同時我國將在西南的怒江和雅魯藏布江流域興建一系列的梯級水電站，水電占比仍將繼續(xù)提高。但此處水電站離負荷中心較遠，且其對流域生態(tài)環(huán)境的影響也是公眾關(guān)注的焦點。其他可再生能源，特別是風力發(fā)電，雖暫時占比不高，但近年來卻發(fā)展極快，2010年和2011年增速都達到了40%以上，基本上2年就翻了一番。2013年，我國新增安裝風電機組9356臺，新增裝機容量16088MW，同比增長24.1%；累計安裝風電機組63120臺，裝機容量91413MW，同比增長21.4%。新增裝機容量和累計裝機容量兩項數(shù)據(jù)均居世界第一。預計到2020年，我國風電裝機總?cè)萘繉⑦_到200GW。

綜上所述，我國能源消費結(jié)構(gòu)具有的特點如下：

（1）總能耗巨大，而且還在快速增長，在化石能源之外，我國迫切需要尋找新的能源增長點。

（2）能源結(jié)構(gòu)存在較大問題。我國是世界上少數(shù)幾個以煤炭為主要能源的國家之一。雖然煤炭儲量豐富，但地理上主要分布在山西、內(nèi)蒙古地區(qū)，使煤炭的運輸成為一個難題；且煤炭燃燒產(chǎn)生大量的二氧化碳和二氧化硫，使我國承擔著越來越大的環(huán)保和碳減排壓力；對比美國，其煤炭儲量較我國更加豐富，但為了避免環(huán)境污染，美國更傾向于進口相對清潔的石油和開采天然氣，其煤炭耗能占比一直較低。近年來隨著汽車業(yè)的快速發(fā)展，我國對原油的需求也隨之快速增長，由于國內(nèi)產(chǎn)油量難以快速提升，因此石油對外依存度不斷提高，至2013年，我國石油對外依存度為58.1%，2013年10月我國石油進口總量首次超過美國，成為全球最大石油凈進口國。相對清潔的天然氣消費增長很快，但原有基數(shù)不大。核電建設(shè)幾近擱淺，水電發(fā)展?jié)摿τ邢蓿獙崿F(xiàn)能源破局就需要在新能源領(lǐng)域，特別是風電領(lǐng)域有所作為。

1.1.3　風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

風能利用的歷史悠久，但大規(guī)模風力發(fā)電真正起步于20世紀70年代。西方發(fā)達國家迫于石油危機的壓力，不得不尋求新能源以降低對石油的依賴，因此投入大量人力物力用于研發(fā)風力發(fā)電相關(guān)技術(shù)，并于80年代建立示范風場。80年代中期以后，風電技術(shù)迅速成熟，并快速進入商用階段。特別是歐洲，如丹麥、德國、法國等，為實現(xiàn)減排溫室氣體的目標，對風電執(zhí)行較高收購電價的激勵政策，促進了風電技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，風電成本得以迅速下降。

歐洲是風電產(chǎn)業(yè)的先行者，數(shù)十年的努力已結(jié)出累累碩果。2013年，丹麥新增風電裝機容量657MW，累計裝機容量4772MW，風力發(fā)電量在全國電力消費中占比高達33%。近年來，德國非常重視新能源的發(fā)展，在關(guān)閉核電和限制火電的同時，大力發(fā)展風電產(chǎn)業(yè)。2013年，德國裝機容量穩(wěn)步增長，新增裝機容量3238MW，累計裝機容量達34.25GW，占世界裝機總量的10.8%。由于國內(nèi)政策相對穩(wěn)定，產(chǎn)業(yè)鏈齊整，德國風電未來的發(fā)展前景依然將保持穩(wěn)健態(tài)勢。根據(jù)2014年德國政府修訂的可再生能源法，到2025年可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中的比例將達到40%～45%，到2035年目標占比為55%～60%。另一個表現(xiàn)突出的國家是英國，該國已成為海上風電的第一大國。2013年新增裝機容量1883MW，其中39%為海上風電。海上風電累計裝機容量3681MW，占整個歐洲海上風電裝機容量的一半。風電在國家能源結(jié)構(gòu)中也日益重要，2013年風電產(chǎn)生的電力占英國全國電力生產(chǎn)的7.7%。截至2013年年底，歐洲累計風電裝機容量達到121.4GW。雖然受到經(jīng)濟危機的沖擊，意大利、法國和西班牙減弱了對風電的政策支持，但風電在歐洲電力供應的比例仍逐年穩(wěn)步提高，其中2011—2013年分別為6.3%、7%和8%。

北美是另一個風電發(fā)展的熱點地區(qū)。截至2013年年底，美國風電累計裝機容量達61GW，占世界總裝機容量的19.2%，僅次于我國居世界第二位。但由于PTC（生產(chǎn)稅收減免）政策的反復，2013年新增裝機容量僅為1GW，相比于2012年的12GW，呈現(xiàn)斷崖式下降，但這不能代表美國風電的發(fā)展趨勢。由于在技術(shù)儲備、社會需求和資本供給等方面的優(yōu)勢，美國風電仍蘊藏著巨大的潛力。相比而言，加拿大2013年在2012年938MW新增裝機容量的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了70%的增幅，達到1599MW，使加拿大成為2013年全球第五大風電裝機大國，而2014年加拿大的風電新增裝機容量達到1700MW，再創(chuàng)新高。墨西哥2013年新增裝機容量380.4MW，累計裝機容量1917MW。墨西哥的可再生能源發(fā)展目標為到2024年有35%的電力來自可再生能源。

亞洲是當前風電發(fā)展的發(fā)動機，2013年更是以18.2GW的年新增裝機容量蟬聯(lián)榜首。除中國外，印度是亞洲風電發(fā)展的第二大國。雖然風電政策出現(xiàn)反復，然而2013年1729MW的新增裝機容量依然確保了印度進入全球裝機容量前五的行列。截至2014年1月，印度風電已占整個電力系統(tǒng)生產(chǎn)的8.6%。盡管近兩年來，風電發(fā)展受挫，但是長期來看印度的電力需求巨大，對可再生能源的需求也很大，風電發(fā)展依然利好。日本、韓國、巴基斯坦和我國臺灣，風電裝機總量雖然不大，但發(fā)展也保持了較為積極的態(tài)勢。

2013年，受各種因素影響，全球風電市場沒能保持近20年來的持續(xù)增長勢頭。但促進風電發(fā)展的諸多驅(qū)動因素依然存在，而全球依然需要一個清潔、可靠、不依賴進口并且易于實現(xiàn)的能源，而風電正是能滿足這些條件的不二選擇。因此，在可預見的將來，風力發(fā)電仍將是全球能源領(lǐng)域的熱點。

1.1.4　我國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

我國風力發(fā)電起步很早，早在20世紀五六十年代就已經(jīng)開始了風電技術(shù)的探索。但長期以來，我國風電主要致力于滿足電網(wǎng)無法覆蓋的邊遠地區(qū)的漁牧民用電需求，沒有并入電網(wǎng)，因此也沒有建立規(guī)模化的風電產(chǎn)業(yè)。20世紀90年代，隨著對清潔能源的逐漸重視，我國風電產(chǎn)業(yè)逐步建立并發(fā)展；特別進入2000年之后，我國風電產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2001—2013年我國風電累計裝機容量的年復合增長率為57.12%，位居全球第一；2013年，我國新增風電裝機容量16088MW，占當年全球新增裝機容量的45.6%，位居全球第一；截至2013年，我國風電裝機總?cè)萘?1.4GW，占世界總?cè)萘康?8.7%，位居全球第一。2013年，我國累計風力發(fā)電量134.9TWh，占全國總發(fā)電量的2.5%，成為繼火電和水電之后的第三大能源。

雖然風電開發(fā)已取得了突出的成績，但我國風電發(fā)展仍然蘊含著巨大的潛力。2008年開展了“全國風能資源詳查和評價”項目，該項目最終得出的結(jié)論是，在年平均風功率密度達到300W/m2的風能資源覆蓋區(qū)域內(nèi)，考慮各種制約因素，得出我國陸上50m、70m、100m高度層年平均風功率密度不小于300W/m2的風能資源技術(shù)開發(fā)量分別為20億kW、26億kW和34億kW。此外，低風速型風電機組的推出，使得我國風能可開發(fā)區(qū)域大幅增加，技術(shù)可開發(fā)儲量也高于現(xiàn)有的評估數(shù)據(jù)。總體上，我國風能資源技術(shù)開發(fā)量滿足國家大規(guī)模開發(fā)風電的需要。在風能儲備豐富的同時，我國對于風電的需求同樣十分旺盛。我國經(jīng)濟仍處于較快發(fā)展的通道中，對電力的需求仍然相當迫切。在哥本哈根氣候變化大會前夕，我國向世界做出了負責任的承諾：爭取到2020年非化石能源占一次能源消費比重達到15%，到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）溫室氣體排放量比2005年減少40%～45%。在碳排放的壓力下，火電發(fā)展受到抑制，而核電又由于對安全性的顧慮而舉步維艱，同時其他新能源如光伏發(fā)電、潮汐能發(fā)電在技術(shù)和經(jīng)濟性方面又不成熟。在此情況下，大力發(fā)展風電似乎是我國能源建設(shè)的唯一出路。

從近幾年的發(fā)展來看，2011年、2012年我國風電裝機速度有所放緩，沒有達到事先規(guī)劃每年裝機容量18GW的目標，但是2013年已明顯回暖。2014年，中國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好，新增風電裝機量刷新歷史紀錄。據(jù)統(tǒng)計，2014年全國（除臺灣地區(qū)外）新增安裝風電機組13121臺，新增裝機容量19.81GW，創(chuàng)歷史新高；累計安裝風電機組76241臺，累計裝機容量96.37GW。2014年風電上網(wǎng)電量1534億kWh，占全部發(fā)電量的2.78%。而截至2015年一季度，全國風電新增并網(wǎng)容量4.7GW。展望未來，若在未來五年內(nèi)保持當前的發(fā)展速度，以每年新增裝機容量18～20GW的平衡速度發(fā)展，則到2020年可以完成總裝機容量200GW的規(guī)劃目標。我國經(jīng)濟在不斷發(fā)展，但也伴生了嚴重的霧霾現(xiàn)象。以煤炭為主的能源消費結(jié)構(gòu)造成霧霾的重要原因之一，因此有必要加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。若“十三五”期間在有條件的省市大力發(fā)展風電，以取代一次能源，到2020年我國風電裝機總?cè)萘繉⒖赏_到250GW。而如果要實現(xiàn)我國在世界氣候大會上的承諾，調(diào)動國內(nèi)一切積極因素發(fā)展風電為代表的清潔能源，樂觀估計到2020年我國風電裝機總?cè)萘可踔量赡苓_到320GW。