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丹麦风力发电的成功经验 |
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| http://cn.newmaker.com
4/10/2006 11:54:00 AM
佳工机电网
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在可再生能源中，风能的作用越来越受到人们的重视。世界上风能资源丰富，风电是具有商业前景的成熟技术和新兴产业，并有可能成为未来世界最重要的替代能源之一。目前，全球开发利用风电的国家约50个，而丹麦是其中的成功典型。在这个只有500万人口、4.3万平方公里的国土上，风车的数量却高达5344架；两万从事风电产业的人员，提供了世界上1/2的风机、全国1/4的电力。欧洲人从丹麦看到了绿色能源的希望，把风电誉为“欧洲微软”。
丹麦是最早利用风力发电的国家之一。由于丹麦缺乏自然能源，早在1891年就开始风电研究。第一次世界大战期间，石油短缺刺激了丹麦的风电发展。至1918年，1/4的乡村发电站用的是风电，当时的风机功率多为20—35千瓦。一战后，石油供应恢复，风电衰落，到1920年仅保留了75台风机。第二次世界大战时，石油再度紧张，风电重又兴盛，丹麦的Lykkegard和Smidth两家风电公司一时间闻名遐迩。二战后，欧洲各国就未来欧洲的石油供应问题展开讨论，促使丹麦进一步探索如何开发利用风电。1973年、1979年的石油禁运、能源危机以及绿色环保意识的加强，推动了风电产业发展；加上丹麦是世界上人均二氧化碳排放最高的国家之一，对大气变暖的关注也促进了丹麦的风能开发。
目前，丹麦风电的水平居世界领先地位，主要表现在以下几个方面。一是装机容量大。20世纪80年代，丹麦政府制定了在2005年装机容量达150万千瓦的目标。这一目标提前7年实现，到2004年装机容量已达到310多万千瓦，居世界第四（前三位是德国、西班牙和美国）。人均装机容量540瓦，是世界平均水平的71倍，是我国目前的770倍。二是风机技术提高很快。2000年每台风机平均功率为856千瓦，2002年升至1356千瓦，2003年跃至2045千瓦，功率的年均增长率高达34％。三是海上风场成为新亮点。目前，已安装和在建的海上风场有6个，装机容量超过42万千瓦。四是风电比重高居世界首位。丹麦政府在早先制订的目标中，计划到2005年风能比重达到10％，后又调整为到2003年达到16％。但早在1999年就已经达到12％，目前已经超过20％。在丹麦环境能源部的长远计划中，2015年风电比重预计达到35％，2030年则达到50％。
丹麦也是当今世界最大的风电设备生产国。早期风机制造商多数有飞机或发电机制造背景，如波音、西屋、西门子、洛克希德等；而当今世界风机制造业中名列前茅的，多数以机械制造起家。丹麦风机可谓后来居上，丹麦的农机制造商进入风机业后迅速崛起。目前，世界排名前10位的风机公司中，丹麦占4家，其中居首位的是丹麦Vestas公司，占世界总产量高达35％。现在，世界投入使用的风电设备中，有一半是丹麦制造的。近两年来，丹麦风机仍占世界市场的40％左右。丹麦风机90％以上供出口，2001年出口比重高达97％。风机年出口量3000台左右，销往40多个国家，其中前三大市场为德国占31％、西班牙占16％和美国占9％，共占56％在这三国的销售都高于丹麦本土（占7％）；在中国市场的销售占2％。上世纪90年代后期丹麦的风电制造业年均增速高达40％，近几年增速有较大起伏。
风电的普及也带动了丹麦风机业技术水平的发展，风机的功率迅速提高。早期的风机机翼旋转直径为10.6米、功率25千瓦；现在，旋转直径72米、功率2000千瓦、塔高70—80米的风机正在推广，旋翼直径126米、功率5000千瓦、离地面183米的大风机也开始商业化。目前，一台2000千瓦风机的发电量，比1980年135台风机发电量的总和还要多，不仅发电量大大增加，而且成本不断降低。
丹麦的风电发展并非一帆风顺，社会上对利用风能一直存在争论。反对者认为，风力发电分散、不稳定、地区差异大，在价格上明显高出火电，进入常规电网难。赞成者认为，除考虑发电本身的内部成本外，还要考虑运行成本和环境成本等外部成本。欧洲一项为期10年的研究成果表明，考虑外部成本后，煤和石油成本将增加一倍；天然气增加30％；核电外部成本最大；风电外部成本最小，与现行价格相比几乎可以忽略不计。尽管有争议，丹麦风电支持者仍占绝大多数，达68％，认为风电过多或已经足够的只占25％。
丹麦政府对风力发电一直持积极的支持态度。1976年、1981年、1990年和1996年，政府先后公布了四次能源计划。在1996年的能源计划中，能源远景规划扩展到2030年，提出了届时风电比重达50％的目标，并制定了一系列政策支持的具体措施。一是支持风能研发。丹麦国家实验室的风能部门约有50名科学家和工程师，从事空气动力、气象、风力评估、结构力学和材料力学等各方面的研究工作。为了保证风机的质量和安全性能，丹麦政府专门立法，要求风机的型号必须得到批准，并由国家实验室审批执行。二是财政补贴和税收优惠。政府早期资助30％的风机安装费，规定风电等可再生能源的最低价格，每度电0.17克朗的补贴和每度电0.1克朗的二氧化碳税返还。设有电力节约基金，政府对提高能源效率的技术和设备进行补贴。三是实行绿色认证。丹麦政府实行绿色标识计划，鼓励消费者购买一定数量的绿色能源，以扩大风能等可再生能源的使用。《电力供应法》要求，电力公司必须以固定价格购买可再生能源；2003年以后，全国所有消费者的可再生能源消费比重须高于20％。四是市场准入和上网优惠。政府通过强制措施和税收优惠等多重政策，消除风电在开发初期的市场准入障碍，建立行之有效的投融资机制。对风电上网给予鼓励。电力公司须将售电收入优先付给私人风机所有者。
上述政策支持取得了明显的效果，最直接的效果是风电成本不断下降，投资回收期缩短。风电成本是推广风能所面临的最具争议的问题之一。风电的成本主要取决于风机所在地的平均风速。丹麦地理位置比较优越，在资本运作和地区基础设施良好的情况下，大型风机的每度电成本约为4美分。风机的设计寿命为20—25年，安装后的运行及维护成本约为风机价格的3％。因此，丹麦的风电成本下降迅速，20多年来已减少了4/5。1981年风电成本为每度电12克朗，1999年降到3克朗，现在降到0.3克朗左右；由于技术进步和成本优化，今后5年内将再下降20％，接近石化燃料发电成本，从而可以和新建燃煤、甚至燃气电厂竞争。目前，风电的销售价格平均为0.43丹麦克朗／度（约合人民币0.55元／度）。随着各项政策支持的实施，丹麦风能的经济效益有了巨大的提高，投资回收期只有8年左右。在风能充足的地方，单机容量500—600千瓦、设计最先进的风电经济效益能够同效率最高的煤电相媲美。
以地方或社区为主建设风电项目是丹麦风电的独特组织方式，目前这类项目占总量的81％；80％多的风机归合作社或私人农场主所有，十多万个丹麦家庭拥有风电合作社的股份或自己的风机。丹麦人普遍认为，这种与地方合作兴建的组织形式有诸多好处。比如，地方主动参与后，可增加投资，扩大装机容量；可以同当地居民直接交流，取得理解与支持，减少冲突与矛盾；可以减少输电费用，节省电能，提高技术，降低成本；可以促进居民广泛参与，使可持续发展深入人心。以我们调查的米登格兰海上风场为例，该风场是合作建设的，共有8527个成员（包括私人、机构和公司）40500股，总投资2300万欧元，投资回收期为8年。风场有20台风机，每台2000千瓦，共4万千瓦；风机寿命25年，年发电1000万度，每度电成本0.044欧元。销售给股东的风电价格，前6年每度0.08欧元，第6—10年每度电0.058—0.08欧元，第10—25年按市场价销售；绿色标志证书可以交易。
地球上可利用的风能比可利用的水能总量要大10倍，高达53万亿千瓦时。即使到2020年，世界电力需求达到每年25.6万亿千瓦时，也只有风电资源的1/2。我国风力资源居世界第一，但风电发展相对落后。学习丹麦经验，加快风电发展，无疑是解决我国经济社会发展中能源短缺问题的重要途径之一。
作者：商务部政策研究室 杨正位
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