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欧洲风电发展可为中国提供借鉴

作者: 发布时间:2014-06-28 浏览次数:781

  北极星风力发电网讯:人类对风能的应用可以追溯到5000年前古埃及人用风帆驱动尼罗河上的航船,公元前200年中国人用风轮提水灌溉,波斯人用垂直轴风轮磨面。在欧洲,丹麦是最早利用风能发电的国家,1891年丹麦的物理学家PoulLaCour和他的学生团队设计制造了一台现代意义上的风力发电机,用来电解学生做实验用的氢气和照明。PoulLaCour为了解决发电输出不稳定的问题,后来发明了一种调节器。1895年一个稳定输出的风力发电站建成,供一个叫Askovde村庄使用,奠定了现代风电技术的雏形和应用经典。1940年,二战期间出现了当时最大的1.25MW的两叶片风电机组Grandpa`sKnob,给一个区域电网供电。后来丹麦人提出了一种划时代的整机结构,即所谓的“丹麦概念(DanishConcept)”,以固定桨叶、鼠笼式异步发电机、直接连网、固定转速控制、主轴承、主轴、齿轮箱为技术标志。丹麦概念在风电发展的过程中起到了先驱作用,为后来先进的偏航、变桨、变速、双馈异步发电机技术路线打下了基础。20世纪70年代,当石油价格暴涨和由于国际政治争端导致的石油禁运发生以后,在欧洲重新出现了对风电技术开发的热潮,政府和企业支持各种与风电技术相关的研究项目。这个时期可以被认为是欧洲风电第一个大发展的阶段。随后,德国、丹麦、荷兰、英国等纷纷出台政策,促进风电机组的工业化和市场化研究,研制包括单叶片、双叶片、三叶片乃至垂直轴的多种风电机组。1990年代初已经做出了单机容量达3MW、双叶片和液压变桨的风电机组——AerolusII,其安装后共运转了17年,在2008年完成了历史使命后被报废。AerolusII在当时的成功预示着研发大型风电机组是可行的。在这台机组之后,一些大功率风电机组的研制出现了失败,使工程师们认识到大型风电机组的技术风险和经济代价。同时,此前的单叶片,双叶片技术路线和三叶片相比也显示出当时技术上的不足,所以90年代中期逐渐形成了以三叶片设计为主流的技术路线,单机功率也从300kW、400kW开始,不断发展到600kW和750kW等。在双馈异步风力发电机不断完善,机组功率不断增大,市场占有基本一统天下的同时,德国人以其从来不轻易跟随的性格,成功地开发出直驱风力发电机,Enercon和Vensys两家德国企业的直驱技术概念引领着当今25%-30%的国际风电市场。


  近15年,风能利用可以说除了计算机和通讯产业以外是发展最快的技术产业,在“双馈”和“直驱”两种技术方案为陆上风电市场主流的前提下,面对海上风电,出现了一些创新性的概念与技术方案来应对海上风电的技术难题,如中速传动概念(HybriDrive,FusionDrive),高速永磁概念,SCD(SuperCompactDrive)设计等。机组的功率也越来越接近10MW,最具代表性的如Vestas的双馈方案V164-8MW,叶轮直径164米,功率8MW,是全球最大的机组;Enercon的E126—7.5MW是直驱方案的代表;而明阳风电的SCD6.5MW-145则是集中速传动和紧凑设计于一体的最具先进性的创新方案。


  100多年来,丹麦人凭借着对风能的热情和执著,在不同的时期对风能利用贡献着创造性的技术智慧,培育出像Vestas等这样的风电领军企业。德国人凭借其雄厚的工业基础,精湛的技术工艺水平,严谨科学的敬业态度,尊重大自然和尊重生活的价值观,把风能利用和产业链条推向了现代化的技术产业,孕育出像Nordex、REPower、Siemens,、Bard,、Multibrid,、Kenesys、E.N.O等为代表的整机供应商,并有一千多家零部件企业相配套,形成完整的供应链体系,如Winergy、BoschRexroth、Siemens、VEM、ABB、Beickhoff等等。近年来,尽管西班牙,荷兰和英国在风电设备制造产业方面远不能和德国相比,但其风电技术的开发也在不断提高和进步,形成了以技术服务和风电场管理为主导的服务产业。西班牙的陆上风电和英国的海上风电都在欧洲新装机总量中占有重要份额。


  在风电技术、并网控制和风电场管理能力不断提高和完善的同时,在欧洲乃至全球范围内,风电市场的发展却并不一帆风顺,这与国际政治和经济紧密相连。二战以后石油价格的回落是对风能利用产业化探索的极大打击,直到70年代石油价格飙升和政治因素导致的禁运,才重新激发人类对风能利用的热情,一直到90年代初期,技术上有了重要突破,实现了商业化。2000年以前是风电技术快速发展的时期,出现了大功率三叶片偏航变桨和变速机组,超过1.5MW,欧洲国家纷纷出台政策,鼓励投资,快速推动风电市场发展的时期。快速发展导致了政策上的不完善和不确定性,市场供应和需求的不平衡,技术上的不成熟造成了质量的风险与代价。如英国由一开始大力鼓励风电,到撤销政策,限制发展,使得英国的设备制造企业纷纷脱离风电市场,直到今天,英国大量的海上风电机组的需求仍然依赖于德国和丹麦的整机供应商。丹麦30多家整机厂的供应能力远远大于国内的市场需求,同时激烈的市场竞争和质量风险使一部分整机厂丧失生存能力,实现了重组和兼并,减少到只有几家企业。相对而言德国的风电政策是稳定的,整个产业一直良性发展,也是德国成为欧洲最大风电国家的主要原因。伴随着欧洲经济在2000年前后的疲软,欧洲风电市场处于低谷状态,直到2004年以后欧洲经济开始复苏,东京环保协议签订,各国对绿色环保的渴望与需求强烈,风电市场的结构也已经调整完成,在技术上的完善和提高,使风电产业得到了快速提升。同时,欧洲国家迅速出台一系列的激励政策和措施,促使市场需求急剧扩大,整机供应量开始无法满足需求,产能的扩大促使风电相关企业加强了投资。在这一时期风电技术获得了急剧提升,REpower和Enercon先后分别推出5MW机组和4.5MW机组,1.5M和2MW成为市场的主流产品。在此轮的复苏过程中德国风电产业尤其是供应链,依靠其强大的竞争力和国内市场需求抢占了国际风电市场鳌头。到2008年,风电产业的产能扩大基本完成,满足了市场的需求,但是哥本哈根的环保会议的不成功,让多数国家对清洁能源需求的压力大大降低,再加上2009年美国的金融危机,同时对欧洲经济产生了连带反应,造成了风电投资的大大缩水,很多计划的项目被暂停和取消,使风电行业又一次进入停滞期,直到2013年下半年全球风电才有了变暖的趋势。


  中国对风电的利用可以从80年代算起,但真正大规模快速发展还是从2004年前后起步的,比欧洲整整晚了20多年。中国风电发展速度是惊人的,短短几年的时间形成了基本完整的国内供应链体系。通过引进设计图纸,工艺技术和国际优质供应商,国内整机厂基本掌握了核心的风电技术,并不断创新,逐步形成了独立开发能力,锻炼和培养了一大批风电专业人才。中国到2013年底装机总量排全球第一位,成为名符其实的风电大国。从另一方面讲,快速发展同样带来了诸多问题。市场结构不平衡,基础设施不完全配套,产业链价值分配不合理,产品质量亟待提高,综合经济效益不高,市场拓展受多方面因素的制约等等,都成为当前风电产业健康和理性发展下去的障碍。回顾几年来国内风电发展过程和欧洲风电以前的经历有着诸多的相似之处,他人的教训应该成为后来者的经验加以避免。


  市场的冷暖不仅要满足国家能源发展战略和清洁环境对风能的需求,同时还受到国际风能市场起伏的较大影响。在政策激励和措施上,要有稳定的产业导向政策,引导上下游企业理性发展。所谓的快速膨胀与短平快式的做大做强发展模式都不太适合像风电这样的大投入、高科技的产业,而当前国内一些企业的困局也充分说明了这一点。在此问题上,德国的新能源政策和发展思路是值得研究和借鉴的,它不仅保证了德国风能利用持续健康稳定发展,同时培育了一个新型的产业链条,向国际市场输出设备和技术,以及与之相关的先进的商业经营模式。德国的新能源是继电子、电气、机械、化工、医药之后的又一个具有超强竞争力的产业。


  除国家的稳定激励政策和市场结构以外,一个风电企业要实现发展壮大,依赖于两个核心的因素,即融资环境和核心技术竞争力。企业拥有良好的融资渠道是解决产业大投入的必然要求。风电产品是传统工业技术和现代高科技的双重体现,但就零部件而言都是传统的工业技术,如齿轮箱、发电机、叶片、控制器等,但结合起为整体就成为一个高科技产品,因此其核心技术是整体匹配技术。风电机组的输入是变化多端的和恶劣的,受一年四季的自然环境决定,而它的输出要求又必须是稳定的和友好的,这需要在恶劣和友好之间要实现机械能向电能的等值转换。另外,一个稳定健康发展的企业必须拥有核心技术竞争力,提供优质的产品。国内和国际风电市场是在冷暖交替,波浪起伏的过程中走过的,很大可能还会这样走下去。只有那些拥有核心技术竞争力,提供优质产品和服务的企业才能占领市场,度过寒冬,迎来新一轮的春天。近几年国内外的情况证明了这一点。


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