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能源丨低風速市場驟熱:藍海還是泡沫?

能源丨低風速市場驟熱:藍海還是泡沫?

「導語」

風電開發重心偏移已成定局。當低風速時代悄然而至,究竟是一片新的藍海,還是一場美麗的泡沫?

寒冬臘月,北風凜冽。從312省道長山段始入楊長路,循著蜿蜒醒目的標識牌,一座座白色風機映入眼帘。

這裡是安徽省滁州市來安縣的來安風電場,作為首個低風速風電場,它也是全國低風速項目的標杆工程。

「低風速風場不可替代的優勢在於不限電,能全額消納。」龍源電力工程師李岩(化名)向記者介紹。

受地理位置的限制,安徽省風能資源並不豐富。冬季,來自北方的冷空氣一路南下,到達安徽已是強弩之末,風力減弱明顯,因此屬於典型的低風速區域。

年均風速鮮超6m/s的安徽,甚至一度被風電行業視為「雞肋」。而如今,多達20家的風電開發商在此群雄逐鹿。

「自從龍源來安風電場成功投運后,其他風電開發商迅速湧入,當地市場很快被瓜分。」李岩坦言。

安徽僅僅是個縮影。

三北地區「棄風限電」正嚴重掣肘風電的健康發展。「十三五」時期,風電開發重心向中東部轉移已成定局。

過去十年,國內的風電開發主要集中在三北、東南沿海等風資源豐富的高風速地區。然而,隨著併網消納等「下游因素」影響日益凸顯,風電「版圖」也在悄然變化,逐漸向併網條件較好、接近電網負荷的受端低風速地區「傾斜」。

「低風速時代已全面開啟!」 有業內人士振臂高呼。

然而,另一方人士卻理性建言,「低風速風場未來或不能扛起風電大發展的大旗,高速擴張的低風速市場開發背後,可能是一戳就破的泡沫」!

不可否認的是,無論從技術、經濟,還是環保效益來看,低風速風場開發仍有很多難題。而更加令人擔憂的是,一旦電力市場改革徹底進行,區域電網的窩電、棄風現象大幅度緩解之後,當前低風速風場的「紅火」態勢很可能成為過眼雲煙,快速被市場拋棄。

正如金風科技董事長武鋼所言,「風電是一場高風險的長跑」。風電正經歷著時代的沖刷和市場的考驗。

低風速時代悄然而至,這究竟是一片新的藍海,還是一場美麗的泡沫?我們有必要對其進行一場全面的審視。

電力「十三五」已全面開啟,低風速能否引領行業革新發展?我們究竟需要怎樣的低風速市場?又該怎樣調整才能避免一場風電全行業的「浩劫」?

『低風速大躍進』

近年來,風電高速發展,以一騎絕塵的姿態連年在全球領跑。

「十二五」時期,風電新增裝機容量9800萬千瓦,占同期全國新增裝機總量的18%,成為繼煤電、水電之後的第三大電源。

然而,在風電大規模擴張的同時,風電消納不足、調峰困難、輸送通道有限、產能過剩等問題也逐漸顯現。

2011年前後,風電行業步入低谷,「棄風限電」成為行業陣痛期的主題,國家能源局遂提出「風電開發向中東部轉移」戰略,同時明確鼓勵低風速風電開發。

也正是這一年,安徽省來安風電場竣工,成為國內首個低風速風電場,標杆意義顯著。

「風電的發展起源於歐洲,如目前沿襲的標準IEC61400,裡面就有專門規定。」資深風電從業人士、現就職神華集團國華能源投資有限公司的趙磊(化名)在接受記者採訪時表示,「風能資源根據年平均風速劃分為 I 類、II 類、III 類、IV 類風資源區。一類風場年平均風速是10m/s,二類風場年平均風速是8.5 m/s,三類風場年平均風速是7.5m/s,6.5m/s平均風速以下的地區就是低風速地區,也是我們通常所說的四類風區。」

「在,很多地區5.2m/s、5.3m/s的超低風速都可以做了。而在國外,關於低風速的概念還未形成。這或許是風電領域一個創新的地方。」趙磊說。

據記者了解,目前,國內外對低風速尚未有統一的定義,將業內人士觀點綜合起來較為客觀的表述是:低風速風電項目是指風速在6m/s—8m/s之間,風電機組輪轂高度年平均風速介於5.3m/s—6.5m/s之間,風資源年利用小時數在2000小時以下的風電項目。

風能資深專家施鵬飛曾定義:以風功率密度300W/m2、年平均風速7.0m/s作為可開發的正常值,達不到此標準的便是低風速。

根據國家能源局發布的《2014年風電產業監測情況》,截至2014年底,全國低風速地區風電項目累計核准容量7425.16萬千瓦,累計併網容量2582.68萬千瓦。根據國家能源局發布的《2015年上半年全國風電併網運行情況》,2015年上半年,低風速地區風電新增併網容量489.67萬千瓦,風電累計併網容量4072.35萬千瓦。

「人很有意思,現在大家定義低風速,只是界定到了低至多少,但有關低風速的特性,沒人說得清楚,包括高空急流、風向變化等,直到現在也沒人來做這件事。」趙磊坦言。

資料顯示,低風速資源非常豐富,可利用的低風速資源面積約佔全國風能資源區的68%,主要集中在福建、廣東、廣西、安徽、湖南、湖北、江西、四川和雲貴等中東部及長江以南的四類風區。

大唐新能源集團有限股份副總經理胡國棟在受訪時表示,大唐低風速重點開發區域主要集中在河南、湖北、湖南、江西、貴州、江蘇等中東部地區。

與高風速區域相比,風電開發熱點轉向併網條件較好的低風速地區有著現實的原因。併網容易意味著消納能力更強,「先找市場」成為現階段風電項目上馬的前提。

「在電力市場相對過剩的情況下,無論從政策的規劃,還是公司的發展,這幾年基本選擇的都是中東部地區的風場。」胡國棟說,「中東部區域的電力市場需求量較大,可再生能源的佔比較低,且不存在限電的情況,所以市場在哪兒我們就去哪兒。」

2016年11月29日,國家能源局印發《風電發展「十三五」規劃》。規劃從發展基礎和形式、指導思想與原則、發展目標和建設布局等7個方面對風電的發展進行了總體部署。

「為使中東部和南方地區成為風電持續規模化開發的重要增量市場,此次規劃中明顯提高了這一地區的『十三五』開發指標,即中東部和南方地區陸上風電新增併網裝機容量4200萬千瓦以上,累計併網裝機容量達到7000萬千瓦以上。」 可再生能源學會風能專業委員會秘書長秦海岩對記者分析。

「由此可見,要保障風電產業在『十三五』期間繼續實現可持續發展,保證合理的年均增長規模,必須優化產業布局、加大中東部低風速地區的開發力度。」 秦海岩說。

隨著「三北」地區棄風限電愈演愈烈,以及更加複雜的開發環境,規模化發展中東部和南方低風速風場的呼聲亦不絕於耳。

『經濟性待解』

與「三北」地區的高風速風電開發相比,年均風速低於6米/秒的低風速區域此前多被業界認為開發不具有經濟性。

首先,由於低風速風電機組具有葉片長、輪轂高、切入風速低等特點,低風速區域風場的風機價格及整體造價也較其他風機偏高。

「從目前在運的低風速風機運行狀況來看,風能利用係數目前已能達到0.46左右,向上提升難度越來越大;受地基、材料和投資成本等因素影響,風機塔筒高度增加、葉片加長將達到上限。」一位不願具名的行業人士分析。

其次,從外部政策環境方面來看,近幾年低風速區域風電發展迅速,相對較好的風資源區域已經開發或正在開發,剩餘低風速區域資源將會越來越差;加之「十三五」期間,國家對陸上風電上網標杆電價進行逐步下調,希望將來與火電電價趨於一致,而佔主要建設成本的風機價格如果未變或者一旦上升,低風速風電開發收益將難以保證。

2016年12月26日,為落實國務院辦公廳《能源發展戰略行動計劃(2014-2020)》關於風電、光伏電價2020年實現平價上網的目標要求,國家發改委再次印發《關於調整光伏發電陸上風電標杆上網電價的通知》,繼續下調四類資源區的風電標杆上網電價,調整后的四類資源區風電標杆價格分別為每千瓦時0.40元、0.45元、0.49元和0.57元。

「資本金收益率達不到10%,我們不會開發,這是底線。電力行業國有企業投資也要增值保值,不能是為了規模而亂上項目。」胡國棟坦言。

據胡國棟介紹,早在2012年,大唐新能源公司便計劃在江西九江龍感湖投資低風速風電項目。不過因為當時承諾的電價是8毛5,但最後計算收益時怎麼都達不到,故立即停止了該項目的建設。

「在低風速區域投資一定首先要看效益怎麼樣,電價水平什麼樣,發電小時什麼樣,造價怎麼樣。所有因素都計算清楚了,我們才會開工建設。」 胡國棟說。

據悉,隨著低風速風電機組的技術水平提升,年平均風速達到6.0m/s以上,風電機組年發電利用小時數基本可以達到2000小時。

根據近兩年風電項目投資造價情況分析,年利用小時數達到2000小時以上的風電項目均具備不錯的盈利能力;而當年利用小時數達到1800小時,多數風電項目資本金財務內部收益率也可達到8%的要求。

「大多低風速開發區域多是南方山地,地形複雜,受資源、建設等因素的限制,風電機組的運輸、安裝、投入的成本較高,項目收益往往處於盈虧平衡點左右。」一位不願具名的行業人士分析,「南方地區的低風速和投資回報率是一個不等式」。

除了潛在的經濟風險,由於風能的高投資,高技術和較長的回報周期等,低風速項目對國家的政策扶持也具有較大的依賴性。

「目前面臨的最棘手問題是風電電價下降。我們希望國家主管部門盡量減少電價下降的幅度,並延遲電價下降的時間。」胡國棟說。

在胡國棟看來,由於主管單位限電政策的頻繁變化,企業的收益變得很難保障。

「政策必須引導而不是制約。我們希望國家政策電價要穩定,不能總變化。」 胡國棟坦言。

對此,國電集團副總經理謝長軍表示認同。「政策可以調整,但不要調整得太頻繁;電價可以下降,但不能降得太狠、太快;限電技術上是允許的,但不能越來越嚴重,應該有個度。」 在1月7日舉辦的「2017風能新春茶話會」上,謝長軍如上表示。

另據相關ZF人士透露,僅2016年,棄風限電電量可能超過500億度,補貼拖欠的問題仍然嚴峻,大量已經建成的項目沒能按時拿到補貼資金。

「風電上網電價每降低1分錢,企業內部收益率就會下降1個百分點左右。在可預見的未來,對風能的補貼雖不會減少,但力度已遠未及起步時那麼大。」 風能協會測算。

『「馭風」術PK』

緊隨風電場開發步伐,一些風電設備製造商也已開始配套研製低風速風電機組。對於他們而言,比拼的是更加高超的「馭風」技術。

據悉,遠景能源、金風科技、華銳風電、明陽風電、運達風電、國電聯合動力等企業目前均有兆瓦級低風速風電機組相繼投入運行。與此同時,歌美颯、維斯塔斯、Suzlon 等國際廠商也瞄準了這一市場,相繼推出有針對性的產品。

「提高低風速風機的發電效率很難,但可以通過依靠高塔筒和大葉片實現。」李岩坦言,「不過也應看到,國內嘗試的高塔筒並沒有經過長時間的運行,安全性有待驗證。此外,風機質量怎麼控制,施工質量怎麼來控制,沒有衡量標準,或許都存在隱患。」

「風機的葉片越來越長,塔筒越來越高,與之對應的,它的建設成本也會越來越大,造價也會提升。」胡國棟補充說。維斯塔斯技術支持部經理周易則認為,風資源分析的微小誤差將給項目帶來極大的不確定性。

眾所周知,低風速項目開發,最重要的選擇合適的風機。打個比方來說,風機對於風電場,就如心臟對於人類一樣,會源源不斷將「電能血液」輸送到電網各個需求端。對此,不同廠家也採用不同方式和思路來解決這一問題並達到最優。

總結來說各家企業通常的做法正是李岩和胡國棟所指出的——「高」、「大」、「直」,即高塔架、大葉輪、直驅型。

「低風速的葉輪很大,正常來說,一類風機的葉輪轉動直徑可達到80米,而低風速的葉輪直徑是115米,與之相比,增加了35米。」趙磊說,「可以想象轉輪變大了,慣性就大,就不好控制了。因此後續很多問題還不能預測看清楚,如轉輪不平衡以及是否會發生一些潛在的故障等。」

從風中獲得的能量與葉片掃風面積及風功率密度相關,加長葉片相當於增加了葉片的掃風面積,因而可以捕獲更多風能,提升發電量。不過,葉片直徑增加有其極限,過大的直徑將會導致風機載荷增加、成本過大。周易在受訪中表示,「超過121米的葉輪直徑對現有2MW平台有著一定挑戰,需要研發新的平台,同時要努力控制成本。」

除了增加葉片長度,增加塔高也被眾多企業選作提升風機發電量的重要手段。

2016年11月,採用遠景120米高度全鋼柔性塔筒EN121-2.2MW超低風速智能風機分別在江蘇濱海和江蘇東台實現批量併網運行。次月,跨國巨頭維斯塔斯宣布在位於山東菏澤的李村鎮風電場將應用137米的高塔筒技術。

「由於傳統的全鋼塔筒在增高的同時也面臨著塔筒厚度、運輸高度及重量、製作成本等方面的限制,導致傳統的塔筒技術通常難以突破百米高度。不過,隨著國內高塔筒技術的成熟,使得塔筒增高成為可能。」一位資深技術人士表示。「與90米傳統塔筒高度相比,120米高塔筒技術能夠提升300小時以上的發電收益。這意味著有更多的超低風速區域具備了開發的可能性和更高的經濟性。」

塔筒高度提高意味著將風機置於風速更高、更平穩的風況中,提高機組的滿發小時數,捕獲更多的風能,帶來更多的經濟收益。但同時會增加塔筒的製造成本,需要整體核算經濟性。

沒有任何一種技術是萬能的,塔筒高度提聯考驗風機對惡劣氣候的承受能力,在一些起伏山地等比較特殊的地形,增高塔筒不一定能獲得更高的風速。「低風速分佈面積廣泛,需要針對不同氣候和地形條件提供適應的低成本的解決方案」周易對記者表示。

『被逼出的新市場』

「對於發展低風速市場,我不覺得是一件值得自豪的事情,因為都是市場的壓迫。」周易在受訪時表示,「其實我們更應該解決的是怎樣在高風速地區正常發電,不限電。」

周易的擔心不無道理。

當傾斜的政策與大佬的目光紛紛南移時,不容忽視的是,屹立於甘肅戈壁灘上的7000台高風速渦輪機大都已經停轉。

「在三北地區,風電利用小時數可以做到3000小時,但最後發電也就1500小時左右甚至更低,因為都被大規模的棄風限電限掉了。」在記者的調查採訪中,一位風電從業人員對此痛心疾首,「造成以上現象的原因,第一是因為早前電源建設的無序化,各種國企、民企,爭先布局、想建就建,最終造成國家資源的巨大浪費。第二是因為體制問題,這也是消納問題的根本癥結。」

不可否認,「棄風限電」 已經成為制約風電和光伏發電產業健康持續發展的最大絆腳石。如不儘快有效解決,提出的2020年非化石能源佔一次能源消費15%的目標承諾就不可能兌現,一個本可以領先全球的戰略新興產業也會半路夭折。

「幸運的是,電改9號文已將解決可再生能源保障性收購、確保可再生能源發電無歧視無障礙上網問題作為當前電力體制改革的重要任務。從這個意義上講,能否解決好棄風、棄光問題,既是電改的重要內容,更是衡量電改成敗的標誌。」 秦海岩說。「因此,要解決棄風問題,必須徹底破除體制機制約束,理順利益關係。」

正如秦海岩所言,新一輪電改方案出台後,配套文件直指清潔能源棄電尷尬,風電、光伏攜手上位,再迎發展機遇。

2015年11月26日,國家發改委發布了6個電改「9號文」配套文件,標誌著新一輪電改方案進入實施階段。

同年3月23日,發改委和國家能源局聯合下發了《關於改善電力運行調節促進清潔能源多發滿發的指導意見》,其目的也正是配合落實新電改中有關要求,促進清潔能源發展。

「該指導意見希望從源頭解決風電限電問題。無論是發電環節,還是輸配售電環節,ZF都在做梳理,找到清潔能源發電無法全額滿額送出的癥結,我們認為這是一個好的開頭。」長江證券分析師張垚分析。

「新一輪電改啟動以來,在電量分配上普遍採用了「大平均分配」的方式,不但使可再生能源全額保障性收購難以落實,也不利於清潔高效火電機組優先發電。」國家發改委能源研究所趙勇強指出,「在電力需求增速放緩甚至電力需求下降的地區,應為可再生能源發電挖掘市場空間。」

「也應看到,新一輪電改的大趨勢下,一旦跨省跨區域電力外送通道順利建設,棄風棄光問題得到有效緩解和遏制,高風速電廠將迅速擠壓低風速電廠的生存空間,而低風速區域僅有的一點優勢也會消失殆盡。」一位受訪的行業人士呼籲,「屆時,低風速的發展又將何去何從?」

『繞不開的環保戰』

「為什麼當前限電那麼嚴重的情況下,我們的企業還能生存?一是因為國內企業的環評成本較低,二是我們的生態保護意識還不夠。」針對低風速企業面臨的開發困局,一位業內人士的分析一語中的。

當前,低風速「大躍進」式的開發利用,對環境的影響變得愈發突出。隨著地方ZF對環評要求愈加嚴格,環保問題亦成為低風速開發繞不過的一道坎兒。

以低風速大省湖南為例。2015年,鑒於風電開發對生態環境的影響,湖南省環境保護廳建議加強風電的規範發展,隨後,風電環境評價停止受理。

2016年底,湖南省發改委、環保廳、住建廳、水利廳、林業廳等五部門聯合下發《關於進一步規範風電發展的通知》,確定全省風電開發合理規模,明確禁止風電開發的重點保護區域,嚴格環境影響評價。

經記者梳理髮現:2015-2016兩年時間內,湖南省新增核准風電項目84個,但最終僅有6個風電項目環評得到了批複。加上之前的待批項目,目前積壓項目達90餘個。

事實上,早在2016年11月11日,湖南省環保廳副廳長潘碧靈便公開指出,「部分地方和項目業主環境保護意識薄弱,管理措施不到位,導致生態破壞、水土流失、雜訊擾民等環境問題比較突出,該省已建成併網發電的38個項目中,有32個項目均未申請環保竣工驗收。」

據悉,湖南省風電項目大多位於山地,植被豐富。由於項目工程施工粗放,所涉及區域的生態極易遭受破壞。加之平均海拔較高,土層偏薄,擾動后極易造成水土流失,植被恢復困難。此外,鳥類專家也反映,該省已建風電項目對鳥類遷徙影響較大。

作為21世紀最清潔的可再生能源,風能大規模的開發利用對於改善能源結構、增強綠色能源供給等具有積極的影響。

但在風力發電場的開發建設過程中,不可避免的會造成一定的環境影響,如雜訊光影對居民生活造成不便、對候鳥遷徙的影響、對區域景觀的改變,以及帶來水土流失、改變生物多樣性等。

對此,趙磊表示,低風速風電開發最大的困難在於地方ZF,雲南、四川地區高山風很多,但ZF對生態環境保護的要求較高,發展風電項目頻頻受阻。

「南方與北方相比,項目難度更大,即使出錢,也不一定拿得下來。」趙磊說。

另據一位不願具名的業內人士向記者透露,「現在中央對環保的要求非常高,水土保持要求更加嚴格,低風速地區的地方ZF,尤其是南方地區一些省份不想因為建設低風速風場而把綠化破壞掉。因此,項目方在開發低風速風電場時,與地方ZF的協調難度特別大。」

在這場鬥智斗勇的環評較量中,處於夾縫中的開發和製造企業似乎明顯處於下方。

「我們要找到解決問題的出路,或在於微觀選址時避開自然生態敏感區;施工前合理規劃施工道路,避免對施工範圍之外的區域的植被造成碾壓和破壞;項目竣工后確保樹木、植被和景觀的完好。同時,通過風機葉片的形狀、尺寸、顏色的適時選擇和各種建築物的外形、色彩的合理設計,盡量滿足周圍環境和建築美學的要求。」秦海岩建議,「十三五期間,風電開發企業和製造企業在低風速發展方面要高度重視水土保持和環境保護工作,樹立行業良好形象」。

『路在何方?』

一邊是雄心勃勃的高風速風電項目掣肘消納困局,另一邊是已經吹響的低風速大戰號角。

正在大躍進的低風速市場,未來將是曇花一現、過眼雲煙,還是一片藍海、蒸蒸日上?

對此,胡國棟表示:「風電的未來一定還在北方地區,因為這裡的風資源較好,建設成本也低。如果未來特高壓系統發展起來,也不會產生浪費。」

此外,針對低風速市場目前蓬勃發展的緣由,胡國棟也表達了自己的看法,「當前國家要求大力發展低風速主要是市場的原因,是沒辦法中的辦法。雖然在『十三五』期間北方限電區域原則上不納入規劃,但相信『十四五』的趨勢肯定不在低風速。」

與此同時,低風速市場前景的不明朗也讓以維斯塔斯為代表的風機製造商,憂慮重重。

「設備製造商針對低風速區域特點進行了大規模研發,在低風速地區推出了非常適合低風速風電場的風機,但我們依然擔心兩三年後可能由於電價的原因就沒有投資意義了。這對於廠家來說是非常大的不確定性。」 周易坦言,「電價的不確定性、政策的非連續性對技術進步也將造成較大負面影響。」

針對業界人士就低風速發展表現的悲觀心態,秦海岩卻表達了力挺的態度。

「通過十二五期間的技術創新,葉輪直徑的加大、翼型效率的提升、控制策略的智能化以及微觀選址的精細化等,機組的整體發電效率得到提高,低風速資源區也具備了經濟開發價值。」秦海岩說。

「在低風速風電場建設方面,ZF主管部門在開發管理的體制機制上要大膽創新,出台支持中東部風電開發的具體政策措施,如進一步簡政放權,簡化各種核准審批的要求,特別是在設備選型上要給企業充分的自主權,不要在項目核准文件中規定設備類型和台數。同時要協調不同部門之間審批環節的程序銜接,尤其是土地的使用審批工作。」

2016年12月,《能源發展十三五規劃》正式出台。風電以34.6%的年均增長速度位列「十二五」時期能源發展主要成就之一。與此同時,「調整優化風電開發布局,逐步由三北地區為主轉向中東部地區為主,大力發展分散式風電,穩步建設風電基地,積極開發海上風電」戰略的提出也為風電「十三五」發展之路指明了新的方向。

「十三五時期風電開發重心向中東部轉移已成定局。對於風電開發企業,開發布局要進行戰略調整;由於中東部地區地形和風況更為複雜,對風電場設計選址等提出了更高的技術要求,企業的前期開發工作需要做更細緻的工作。對於整機製造企業,不僅能夠組裝風電機組,還應根據不同場址條件設計機組,力爭從賣設備向賣服務轉變。」 秦海岩建議。「低風速地區的風能資源分散,風況條件更加複雜,連片集中開發模式已經難以適用,分散開發、就近接入、本地消納或將成為更可行的方式。」(能源雜誌)

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