第1章　绪论

1.1　风电产业发展概况

能源是人类社会存在和发展的基础，随着经济的不断快速发展，人类对能源的需求更加迫切，导致能源的供给日趋紧张；巨量一次能源的使用也造成了越来越严重的环境污染，这也是人类在可持续发展过程中亟须解决的问题。

1.1.1　世界能源产业现状及发展趋势

当前世界能源消费以煤炭、石油、天然气等化石能源为主，根据英国石油公司（BP）发布的2014年世界能源统计报告，2013年世界能源消费结构统计数据见表1-1。

从表1-1中数据可见，煤炭、石油、天然气等化石能源仍是世界能源消费中的主要支柱，三项能源总占比为86.66%。石油仍然是世界主导性能源，2013年占一次能源消费的32.87%，但其占比已连续14年下降。2013年，全球石油消费为140万桶/日，增速为1.4%，略高于历史平均水平，探明储量为16879亿桶（2382亿t），可以满足全球53.3年的需求。作为重要的一次能源，2013年天然气占一次能源消费的23.73%，天然气消费量增长1.1%，远低于2.6%的历史平均水平，探明可采储量为185.7万亿m3，按目前开采速度可供全球开采54.8年。2013年，煤炭占一次能源消费的30.06%，全球煤炭消费38.3亿t油当量，增长3%，全球煤炭探明储量为8915亿t，可以保证全球113年的生产需求。值得一提的是，本世纪第二个十年兴起的“页岩气革命”对现有能源消费结构造成了一定的冲击。据美国能源信息署（EIA）的估算，全球页岩气可采储量达187.51万亿m3，相当于已探明常规天然气的储量。如果将包括页岩气在内的非常规天然气都计算在内，全球可采储量更是高达921万亿m3，接近常规天然气储量的5倍。这种新变化一方面在短期内有效地缓解了世界能源的供需矛盾，是2014年年底石油价格暴跌的重要推手；另一方面，大量非常规天然气的开采预示着天然气有可能在未来取代石油成为世界的主导性能源。

核能本被认为可能取代化石能源成为世界能源版图中新的支柱，但2011年福岛核电站泄漏事故使世界核能发展普遍陷入低迷。2013年，核能产量占全球能源消费的4.4%，为自1984年以来的最小份额。许多国家，包括我国都暂停了核能发展计划，德国甚至在福岛事故后关停了国内17座反应堆。核裂变原料铀矿石的储量理论上极其丰富，但其分布很不均衡，且各产地矿石品质和开采成本相差极大。最新调查显示，地球已知常规天然铀储量，其开采成本低于每千克130美元的铀矿储量仅有459万t，仅可供全世界现有规模核电站使用60～70年。2013年，水力发电占全球能源消费量的6.72%，全球水力发电量8.558亿t油当量，增长了2.9%，其中以中国和印度为首的亚太地区占了全球78%的增长量。2013年，可再生能源的增速持续提高，达到了创纪录的2.7%，从全球范围来看，风能增加了20.7%，占可再生能源发电增长的一半以上，太阳能光伏发电增长更为迅速，增加了33%，但这是由于原有基数就处于较低水平。

综上所述，化石能源仍将是未来一段时间内能源消费版图中的支柱，其他能源短期内难以取代。但随着人类能源消费的不断增长，化石能源储量日益枯竭；同时巨量化石能源燃烧造成的环境污染是另一个亟须解决的问题。工业革命以来，各种化石能源的大量使用推动了世界经济发展和社会进步，同时也极大地影响了全球二氧化碳排放量和全球气候。据气象学家估算，陆地植物每年经光合作用固定吸收的二氧化碳为200亿～300亿t。而仅化石能源人为燃烧就产生二氧化碳370亿t，加上生命呼吸、生物体腐败及火灾等产生的二氧化碳，严重超过植物光合作用吸收转化二氧化碳的量，破坏了自然界的二氧化碳循环平衡，已经开始造成保护地球的臭氧层破坏和其他一些反常现象。除了二氧化碳，燃烧中产生的二氧化硫和二氧化氮等有害气体同样造成了严重的污染。当前对化石能源需求最旺盛的是中国和印度，两国大城市的严重雾霾与快速增长的化石燃料消耗密切相关。核能发电在正常运行时所产生的环境污染微乎其微，但核废料的处理一直是个棘手的问题，而且在世界范围内，几乎每隔10余年总会发生一次大规模的核泄漏事故，如苏联的切尔诺贝利核电站事故、美国三里岛核电站事故、日本福岛核电站事故等，这些事件都给当地的生态造成了毁灭性的打击。

当前世界能源结构及其造成的问题迫使人类寻找新的能源解决方案，于是太阳能、风能、生物质能和潮汐能等可再生能源逐步进入人类视野。这些新能源都有各自局限性，综合而言，只有风能有潜力在短期内有效替代化石能源，成为人类能源版图中的另一个支柱。

1.1.2　中国能源产业现状及发展趋势

根据英国石油公司（BP）发布的2014年世界能源统计报告，2013年中国能源消费结构统计数据见表1-2。

由于经济多年快速增长和巨大的人口基数，我国能源消费已连续数年保持世界第一，2013年我国耗能共计2880.4Mt油当量，占世界总消费量的22.6%。在我国能源消费结构中，化石能源同样占据统治地位，三项总占比为90.48%，与世界水平相当，但我国能源结构也有自身的特点。在我国能源消费的版图中，煤炭占比虽然逐年下降，但仍居于绝对主导地位，2013年煤炭消费量仍占总消费量的三分之二。2013年年底，我国煤炭探明储量为1145亿t，占世界煤炭探明储量的12.8%，储采比为31。由于我国煤炭储量相对丰富，且成本较为低廉，因此煤炭的主导地位在未来的20年内不会发生根本的变化。近年来，我国石油消费快速增长，2013年，我国石油消费增速略有放缓，在总消费量中占比18.23%，仅次于美国，居世界第二位。截至2013年年底，中国石油探明储量为181亿桶（25亿t），占世界石油探明储量的1.1%，储采比为11.9。由于国内石油产量远不能满足需求，因此我国进口石油比例逐年提高。我国天然气消费量在总体上较低，但近年来增长迅猛，前几年年增幅均超过20%，2013年增速为10.8%，虽有所放缓，但仍在世界范围内一枝独秀。截至2013年年底，中国天然气探明储量为3.3万亿m3，占世界天然气探明储量的1.8%，储采比为28。但如果考虑页岩气，我国天然气储量应有更大的潜力。

我国核能发展起步较晚，且对核能发展态度较为谨慎，因此核能发电占比一直很低。针对化石能源，特别是煤炭占主导地位的情况，我国原本制定的核电发展规划，但由于福岛核事故的影响，内陆已规划的核电一度搁置，核电建设计划的推进更加谨慎，短期内我国核电仍将是能源消费结构中的绝对配角。2013年，我国水力发电量2.063亿t油当量，增长了5.9%。同时我国将在西南的怒江和雅鲁藏布江流域兴建一系列的梯级水电站，水电占比仍将继续提高。但此处水电站离负荷中心较远，且其对流域生态环境的影响也是公众关注的焦点。其他可再生能源，特别是风力发电，虽暂时占比不高，但近年来却发展极快，2010年和2011年增速都达到了40%以上，基本上2年就翻了一番。2013年，我国新增安装风电机组9356台，新增装机容量16088MW，同比增长24.1%；累计安装风电机组63120台，装机容量91413MW，同比增长21.4%。新增装机容量和累计装机容量两项数据均居世界第一。预计到2020年，我国风电装机总容量将达到200GW。

综上所述，我国能源消费结构具有的特点如下：

（1）总能耗巨大，而且还在快速增长，在化石能源之外，我国迫切需要寻找新的能源增长点。

（2）能源结构存在较大问题。我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一。虽然煤炭储量丰富，但地理上主要分布在山西、内蒙古地区，使煤炭的运输成为一个难题；且煤炭燃烧产生大量的二氧化碳和二氧化硫，使我国承担着越来越大的环保和碳减排压力；对比美国，其煤炭储量较我国更加丰富，但为了避免环境污染，美国更倾向于进口相对清洁的石油和开采天然气，其煤炭耗能占比一直较低。近年来随着汽车业的快速发展，我国对原油的需求也随之快速增长，由于国内产油量难以快速提升，因此石油对外依存度不断提高，至2013年，我国石油对外依存度为58.1%，2013年10月我国石油进口总量首次超过美国，成为全球最大石油净进口国。相对清洁的天然气消费增长很快，但原有基数不大。核电建设几近搁浅，水电发展潜力有限，要实现能源破局就需要在新能源领域，特别是风电领域有所作为。

1.1.3　风电产业发展现状及展望

风能利用的历史悠久，但大规模风力发电真正起步于20世纪70年代。西方发达国家迫于石油危机的压力，不得不寻求新能源以降低对石油的依赖，因此投入大量人力物力用于研发风力发电相关技术，并于80年代建立示范风场。80年代中期以后，风电技术迅速成熟，并快速进入商用阶段。特别是欧洲，如丹麦、德国、法国等，为实现减排温室气体的目标，对风电执行较高收购电价的激励政策，促进了风电技术的研发和产业的发展，风电成本得以迅速下降。

欧洲是风电产业的先行者，数十年的努力已结出累累硕果。2013年，丹麦新增风电装机容量657MW，累计装机容量4772MW，风力发电量在全国电力消费中占比高达33%。近年来，德国非常重视新能源的发展，在关闭核电和限制火电的同时，大力发展风电产业。2013年，德国装机容量稳步增长，新增装机容量3238MW，累计装机容量达34.25GW，占世界装机总量的10.8%。由于国内政策相对稳定，产业链齐整，德国风电未来的发展前景依然将保持稳健态势。根据2014年德国政府修订的可再生能源法，到2025年可再生能源在总能源结构中的比例将达到40%～45%，到2035年目标占比为55%～60%。另一个表现突出的国家是英国，该国已成为海上风电的第一大国。2013年新增装机容量1883MW，其中39%为海上风电。海上风电累计装机容量3681MW，占整个欧洲海上风电装机容量的一半。风电在国家能源结构中也日益重要，2013年风电产生的电力占英国全国电力生产的7.7%。截至2013年年底，欧洲累计风电装机容量达到121.4GW。虽然受到经济危机的冲击，意大利、法国和西班牙减弱了对风电的政策支持，但风电在欧洲电力供应的比例仍逐年稳步提高，其中2011—2013年分别为6.3%、7%和8%。

北美是另一个风电发展的热点地区。截至2013年年底，美国风电累计装机容量达61GW，占世界总装机容量的19.2%，仅次于我国居世界第二位。但由于PTC（生产税收减免）政策的反复，2013年新增装机容量仅为1GW，相比于2012年的12GW，呈现断崖式下降，但这不能代表美国风电的发展趋势。由于在技术储备、社会需求和资本供给等方面的优势，美国风电仍蕴藏着巨大的潜力。相比而言，加拿大2013年在2012年938MW新增装机容量的基础上实现了70%的增幅，达到1599MW，使加拿大成为2013年全球第五大风电装机大国，而2014年加拿大的风电新增装机容量达到1700MW，再创新高。墨西哥2013年新增装机容量380.4MW，累计装机容量1917MW。墨西哥的可再生能源发展目标为到2024年有35%的电力来自可再生能源。

亚洲是当前风电发展的发动机，2013年更是以18.2GW的年新增装机容量蝉联榜首。除中国外，印度是亚洲风电发展的第二大国。虽然风电政策出现反复，然而2013年1729MW的新增装机容量依然确保了印度进入全球装机容量前五的行列。截至2014年1月，印度风电已占整个电力系统生产的8.6%。尽管近两年来，风电发展受挫，但是长期来看印度的电力需求巨大，对可再生能源的需求也很大，风电发展依然利好。日本、韩国、巴基斯坦和我国台湾，风电装机总量虽然不大，但发展也保持了较为积极的态势。

2013年，受各种因素影响，全球风电市场没能保持近20年来的持续增长势头。但促进风电发展的诸多驱动因素依然存在，而全球依然需要一个清洁、可靠、不依赖进口并且易于实现的能源，而风电正是能满足这些条件的不二选择。因此，在可预见的将来，风力发电仍将是全球能源领域的热点。

1.1.4　我国风力发电产业发展现状及展望

我国风力发电起步很早，早在20世纪五六十年代就已经开始了风电技术的探索。但长期以来，我国风电主要致力于满足电网无法覆盖的边远地区的渔牧民用电需求，没有并入电网，因此也没有建立规模化的风电产业。20世纪90年代，随着对清洁能源的逐渐重视，我国风电产业逐步建立并发展；特别进入2000年之后，我国风电产业加速发展。据统计，2001—2013年我国风电累计装机容量的年复合增长率为57.12%，位居全球第一；2013年，我国新增风电装机容量16088MW，占当年全球新增装机容量的45.6%，位居全球第一；截至2013年，我国风电装机总容量91.4GW，占世界总容量的28.7%，位居全球第一。2013年，我国累计风力发电量134.9TWh，占全国总发电量的2.5%，成为继火电和水电之后的第三大能源。

虽然风电开发已取得了突出的成绩，但我国风电发展仍然蕴含着巨大的潜力。2008年开展了“全国风能资源详查和评价”项目，该项目最终得出的结论是，在年平均风功率密度达到300W/m2的风能资源覆盖区域内，考虑各种制约因素，得出我国陆上50m、70m、100m高度层年平均风功率密度不小于300W/m2的风能资源技术开发量分别为20亿kW、26亿kW和34亿kW。此外，低风速型风电机组的推出，使得我国风能可开发区域大幅增加，技术可开发储量也高于现有的评估数据。总体上，我国风能资源技术开发量满足国家大规模开发风电的需要。在风能储备丰富的同时，我国对于风电的需求同样十分旺盛。我国经济仍处于较快发展的通道中，对电力的需求仍然相当迫切。在哥本哈根气候变化大会前夕，我国向世界做出了负责任的承诺：争取到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%，到2020年单位国内生产总值（GDP）温室气体排放量比2005年减少40%～45%。在碳排放的压力下，火电发展受到抑制，而核电又由于对安全性的顾虑而举步维艰，同时其他新能源如光伏发电、潮汐能发电在技术和经济性方面又不成熟。在此情况下，大力发展风电似乎是我国能源建设的唯一出路。

从近几年的发展来看，2011年、2012年我国风电装机速度有所放缓，没有达到事先规划每年装机容量18GW的目标，但是2013年已明显回暖。2014年，中国风电产业发展势头良好，新增风电装机量刷新历史纪录。据统计，2014年全国（除台湾地区外）新增安装风电机组13121台，新增装机容量19.81GW，创历史新高；累计安装风电机组76241台，累计装机容量96.37GW。2014年风电上网电量1534亿kWh，占全部发电量的2.78%。而截至2015年一季度，全国风电新增并网容量4.7GW。展望未来，若在未来五年内保持当前的发展速度，以每年新增装机容量18～20GW的平衡速度发展，则到2020年可以完成总装机容量200GW的规划目标。我国经济在不断发展，但也伴生了严重的雾霾现象。以煤炭为主的能源消费结构造成雾霾的重要原因之一，因此有必要加快调整能源结构。若“十三五”期间在有条件的省市大力发展风电，以取代一次能源，到2020年我国风电装机总容量将可望达到250GW。而如果要实现我国在世界气候大会上的承诺，调动国内一切积极因素发展风电为代表的清洁能源，乐观估计到2020年我国风电装机总容量甚至可能达到320GW。