能源基金会研究课题 “中国 2030 年 风电发展展望 风电满足 10电力需求的可行性研究 ” 国家发改委能源研究所 二零 一零 年 四 月项目资助机构美国能源基金会 项目实施机构国家发改委能源研究所 项目合作机构 中国风能协会 中国 水电顾问集团 国家气象局 国家电网公司 北京经济技术研究院 中国科学院电工研究所 i 目 录 目 录 . i 图表目录 . iv 一、 国民经济发展对风电的需求分析 1 一 我国中远期能源需求研究分析 . 1 1、 能源和电力消费现状 1 2、 一次能源和电力需求预测 2 二 我国中远期能源供应的情景分析 7 1、 中国能源发展战略导向 7 2、 中国电力供应前景 7 三 发电技术的技术经济比较、社会和环境效益分析 11 1、 成本比较 . 11 2、 能源环境比较 13 四 我国风电的总量展望 14 1、 国际对风电发展的远期展望 14 2、 国内对风电发展的远期展望 17 二、 风电大规模发展的资源条件 19 一 我国风电大规模发展的资源潜力分析 19 1、 我国风能资源评估总体状况 19 2、 我国风能资源分布及经济开发潜力 45 3、 我国风能资源评估结论和政策建议 68 三、 我国大规模发展风电的产业基础和技术发展方向 71 一 国际风电产业的发展历程及趋势 71 1、 风电市场发展历程 71 2、 风电产业发展历程 73 3、 风电技术发展历程 75 4、 国际风电发展趋势 78 二 我国风电大规模发展的产业基础保障 79 1、 风电市场快速发展 79 ii 2、 风电机组产业化基本实现 80 3、 风电机组零部件配套基本完善 83 4、 风电设备产能将实现稳步增长 84 5、 风电开发成本下降 85 三 支撑我国风电大规模发展的产业技术路线分析 86 1、 产业发展的目标 86 2、 产业组织模式 88 3、 未来产业发展的关键问题 88 4、 产业发展技术路线 91 5、 产业发展建议 95 四、 大规模发展风电的电网支撑条件 98 一 国外电网适应风电大规模发展的经验总结 98 1、 欧洲 98 2、 美国 106 3、 经验总结 . 110 二 我国电力系统特点 116 1、 电源发展情 况及特点 . 116 2、 电网发展情况及特点 . 118 3、 电力调度模式情况及特点 123 4、 电源与电网的协调发展 124 三 我国电网大规模接入风电面临的挑战 125 1、 更为集中的规模化开发模式 125 2、 缺乏调节能力的单一电源结构 126 3、 跨越式发展的任务艰巨 127 4、 技术支撑体系仍很薄弱 128 5、 电力市场发展尚不完善 129 6、 技术层面上风电接入对电网规划和电力系统运行存在一定的影响 129 四 我国电力系统区域规划及各区域电网远景发展分析 133 1、电力负荷 预测 133 2、未来电力流格局 135 3、未来主干电网发展架构 136 4、各区域电网发展模式 137 5、 2020 年电网发展格局 . 138 6、 2030 年电网发展格局 . 139 五 我国电网大规模接入风电可行性 140 1、 建立强联大电网，为风电在更大区域内消纳提供通道 141 2、 推进三北风电基地风电和其他电源外送 141 iii 3、 多项措施并举可满足风电大规模入网的电网调 峰需求 143 五、 我国 2030 年风电发展战略构想 147 一 发展步骤 147 1、 情景方案 147 2、 目标可行性 149 二 发展布局 152 1、 2020 年风电发展布局 . 153 2、 2030 年风电发展布局 . 154 三 投入产出分析 155 1、 资金需求 155 2、 能源效益 157 3、 环境效益 157 4、 社会效益 158 四 政策补贴 159 六、 电网为适应风电大规模发展应对措施建议 161 一 技术层面 161 1、 应尽早加强风电短期预报技术 161 2、 尽早制定风电机组并网技术标准 162 3、 未来应允许放弃一定的边际风电量，增加电网的总体调峰能力 162 4、 加强具有 调节能力的电力建设，增强电网总体调节能力 163 5、 加大储能等新兴能源技术的研发和应用力度 163 二 制度层面 164 1、 要加大风电项目建设管理，将风电建设纳入电网建设规划 164 2、 建立系统的利益疏通和引导机制 164 3、 发挥价格杠杆的作用，引导和鼓励各方的参与 165 4、 实现技术层面措施的相应鼓励手段 165 参考文献 . 166 iv 图表目录 图 1.1 我国 2003-2008 年能源消费增长情况 1 图 1.2 世界各国风电上网电价比较（ 2006 年） . 11 图 1.3 OECD 国家主要发电技术的长期边际成本（ LRMC） . 12 图 1.4 截止 2008 年底 世界风电市场发展 15 图 1.5 欧盟 2007 年部分国家风电在电力结构中的比例 15 图 2-1 2000 年亚洲 80m 高度上年平均风速分布 . 19 图 2-2 欧洲 12 个国家的 50m 高度风功率密度分布 20 图 2-3 印度 10 省风能资源分布图 21 图 2-4 美国 Montana 州 50m、 70m 和 100m 高度上的年平均风速分布 . 23 图 2-5 第二次全国风能普查得到的风能资源分布图 . 24 图 2-6 1991 年根据船舶气象资料得到的中国近海风能功率密度分布 . 28 图 2-7 全国年平均风速分布图 m/s 30 图 2-8 全国年平均风功率密度分布图 . 30 图 2-9 SWERA 项目中的 15 个评估区域 . 36 图 2-10 NREL15 个风能资源评价 区的 50m 高度风功率密度分布 38 图 2-11 WEST 风能资源数值模式系统流程图 40 图 2-12 中国风能数值模拟的区域划分 40 图 2-13 中国 50m 高度年平均风功能密度（单位 W/m2） . 41 图 2-14 全国风能资源区划图（高度 50m） . 41 图 2-15 中国近海风能资源数值模拟结果与基于船舶气象资料的评估结果的对比 45 图 2-16 数值模拟法得到的 50m 高度年平均风功率密度分布 51 图 2-17～ 22 GIS 分析控制实验结果 . 55 图 2-23 3Tire 风能密度图 . 59 图 2-24 我国地形图 59 图 2-25 我国政区图 60 图 2-26 风能经济可开发量计算流程图 61 图 2-27 新疆自治区风资源集中区域图 62 图 2-28 新疆自治区哈密地区风资源集中区域图 62 图 2-29 新疆自治区哈密地区风能经济可开发量 63 图 2-30 新疆自治区其他重点风能资源区域图 63 v 图 2-31 甘肃省西部地区风资源集中区域图 64 图 2-32 甘肃省西部地区风能经济可开发量 64 图 2-33 内蒙古自治区西部地区风资源集中区域图 65 图 2-34 内蒙古自治区西部地区风能经济可开发量 65 图 2-35 内蒙古自治区东部地区风资源集中区域图 66 图 2-36 内蒙古自治区东部地区风能经济可开发量 66 图 2-37 河北省北部地区风资源集中区域图 67 图 2-38 河北省北部地区风能经济可开发量 67 图 3-1 全球近海风电场装机容量变化 . 73 图 3-2 2008 年全球新增市场前十强 74 图 3-3 2008 年全球累计市场前十强份额 74 图 3-4 各国近海风电场装机容量变化 . 73 图 3-5 2008 年全球新增市场前十强 74 图 3-6 2008 年全球累计市场前十强份额 74 图 3-7 各国风电机组平均单机容量逐年变化情况 . 76 图 3-8 我国历年风电增长趋势图 . 80 图 3-9 2008 年中国新增市场份额 81 图 3-10 2008 年中国累计市场份额 . 81 图 3-11 2003-2008 年我国内资产品在当年新增市场的份额（ CWEA） 82 图 3-12 2003-2008 年我国内资产品在累计市场的份额（ CWEA） 82 图 3-13 2000-2008 年我国各年安装的风电机组平均功率（ CWEA） 82 图 3-14 我国风电整机及零部件产能规划及实际配套情况示意图（ CWEA） 错误未定义书签。 图 4-1 欧洲同步电网区域示意图 . 98 图 4-2 2008 年 Nordic 跨越边境输电能力及年初风电装机容量 . 101 图 4-3 Stage 1 电网加强方案（红 HVDC 连接 蓝 AC 连接） . 103 图 4-4 Stage 2 - 3 电网加强方案（红 HVDC 连接 蓝 AC 连接） 103 图 4-5 截止到 2015 年德国电网建设规划 105 图 4-6 2007 年调整后的北美电力可靠性协会区域实体 107 图 4-7 2007 年夏季美国电网装机容量（燃油 燃气≈ 45） . 107 图 4-8 美国电力负荷中心及风能资源分布 108 图 4-9 美国电网扩建概念性规划 . 110 图 4-10 丹麦电力系统 . 111 vi 图 4-11 2003 年德国电网结构图 . 112 图 4-12 2006 年德国电源结构 . 112 图 4-13 2007 年 6 月底德国风电装机分布 114 图 4-14 全国发电装机容量增长情况 . 116 图 4-15 我国电源结构变化情况（单位 ） 117 图 4-16 2008 年 我国电源布局情况 118 图 4-17 我国主干电网结构 120 图 4-18 2008 年全国联网和跨区输电现状图 . 123 图 4-19 我国未来电力流格局 . 136 图 4-20 2020 年我国电网互联格局 139 图 5.1 2030 年我国风电发电量发展趋势 . 150 图 5.2 中国未来电力需求预测 . 151 图 5.3 2030 年风电在我国电力系统中比例的情景 . 152 图 5.4 风电机组造价下降趋势 . 156 vii 表 1.1 我国一次能源消费总量和结构 . 2 表 1.2 一些国际机构的中国中长期能源需求展望结果（亿 tce） . 4 表 1.3 国内一些机构的中国中长期能源需求展望结果（亿 tce） . 5 表 1.4 2030 年中国能源和电力需求预测 6 表 1.5 中国 2030 年发电供应情景 . 10 表 1.6 各类发电成本比较 . 13 表 1.7 2007 年平均上网电价比较 13 表 1.8 不同发电方式的污染物排放情况 . 14 表 2-1 不同机构测算我国陆上风能资源的评 估结果 . 26 表 2-2 不同机构对海上风能资源的估计 . 29 表 2-3 全国风能资源储藏量表（单位万 kW） 35 表 2-4 NREL15 个风能资源评价区总的风能资源储量估算结果 . 37 表 2-5 NREL15 个风能资源评价区分省的风能资源储量估算结果 . 38 表 2-6 全国陆地上风能资源数值模拟结果 . 42 表 2-7 与 SWERA 项目中美国 NREL 对中国陆地风能资源评估结果的比较 . 43 表 2-8 与 SWERA 项目中美国 NREL 对中国近海风能资源评估结果的比较 . 44 表 2-9 风能区划标准（单位 W/m2） . 45 表 2-10 装机容量系数与 GIS 坡度的对应关系 . 49 表 2-11 风功率密度等级表 50 表 2-12 陆地风 能资源 GIS 分析的控制实验设置 . 51 表 2-13 6 个 GIS 分析控制实验的陆地风能资源不可开发区域面积分析 52 表 2-14 6 个 GIS 分析控制实验的陆地风能资源限制开发区域面积分析 52 表 2-15 中国陆地风能资源潜在开发量的 GIS 分析结果 . 53 表 2-16 我国重点区域风能资源经济可开发总量表 . 68 表 2-17 我国风能资源潜在开发量的 GIS 分析结果（单位亿 kW） . 69 表 3-1 我国风电大规模发展技术路线图（ 2009-2030） . 94 表 4-1 2008 年电力负荷 . 99 表 4-2 欧 盟各国风电装机容量统计（单位 MW） 100 表 4-3 各研究水平年高中低方案的装机容量（单位 MW） . 102 表 4-4 德国风电装机容量（单位 GW） . 104 表 4-5 2008 年底美国风电累计装机十强州 108 viii 表 4-6 1978～ 2009 年电网各电压等级建设发展情况 . 118 表 4-7 全社会用电量需求预测（单位亿 kWh） 134 表 4-8 最大负荷需求预测（单位万 kW） 134 表 5-1 风电发展情景 150 表 5-2 2030 年风电发展布局方案 . 152 表 5-3 2030 年风电的投资额度 . 156 表 5-4 2030 年风电的能源替代效益 . 157 表 5-5 燃煤发电的环境损害系数 . 158 表 5-6 2030 年 三种情景下 风电的环境效益 158 表 5-7 2030 年 三种情景下 风电的社会效益 159 表 5-7 2030 年 三 种方 案风电发展布局 . 159 1 一、 国民经济发展对风电的需求分析 目前，我国正处于经济高速增长期，虽然当前受金融危机的影响，我国的经济增长速度有所放缓，但经济增长的总体趋势没有发生大的改变。经济高速增长带动能源需求快速增长，目前，我国已是世界第一煤炭生产与消费国，第二能源生产与消费国， 并且 正在建设世界上最大的火力发电系统。改善能源结构、增加清洁能源的比例、大力发展可再生能源，已经成为我国能源建设的重要任务，并陆续通过 “ 国民经济和社会发展 „十一五 ‟规划纲 要 ”、 可再生能源法和能源白皮书等国家纲领性的法律和政策文件确定下来。 一 我国中远期能源需求研究分析 1、 能源 和电力 消费现状 2008 年我国能源消费总量达到 28.5 亿 tce，其中煤炭占 68.7，石油占 18.0，天然气占 3.4，其他 9.9来自于核电、水电、风电、生物质能等新能源和可再生能源。从总量上看，我国能源消费已居世界第二位，并且接近第一位的美国（约33 亿 tce）的水平。 1 7 . 52 0 . 32 2 . 42 4 . 62 6 . 52 8 . 631024681012141618051015202530352003 2004 2005 2006 2007 2008 2009能源消费总量（亿吨标准煤）比上年增长 图 1-1 我国 2003-2009 年能源消费增长情况 资料来源 2003-2009 年国民经济和社会发展统计公报 2 在电力方 面， 2004 年后，我国每年新增电力装机超过 5000 万 kW，到 2009年底， 我国 电力总装机为 8.94 亿 kW。 2009 年，全国 社会用 电量 达到 3.6 万亿千瓦时 。煤炭一直是主要的发电电源， 2008 年煤炭发电量占总量的 80.5，水电占16.9。风电、生物质能发电等在电力装机容量中占 2左右，并且在近几年呈快速上升的趋势（ 2003 年仅占总装机容量的 0.2），从发电量角度看， 2008 年风能、生物质能、太阳能发电量估计提供全部电力消费量 0.7。 表 1-1 我国一次能源消费总量和结构 年 能源消费总量 （万 tce） 能 源消费结构 煤 炭 石 油 天然气 水电、核电、风电 1952 4695 95.00 3.37 0.02 1.61 1978 57144 70.67 22.73 3.20 3.40 2008 2,850,000 68.70 18.00 3.80 9.50 资料来源历年中国统计年鉴， 2008 年国民经济和社会发展统计公报 2、 一次能源 和电力 需求 预测 根据各方面的预计，我国能源消费总量在未来相当长的时期内，仍将保持一定的增长速度。 从人均能耗上看， 2008 年我国人均能 耗为 2159 千克标准煤 /人，仍低于 2439 千克标准煤 /人的世界平均水平。 一方面，分析我国经济发展形势和未来趋势，今后二十年仍将是我国工业化和城市化进程快速推进时期，以住房、汽车为主的居民消费结构升级将带动产业结构优化升级，工业化的持续发展将带动城市化的快速推进，因此，经济的增长仍需要足够的能源供应的支撑。 国际能源署（ IEA）和美国能源信息署（ EIA）的研究认为，在趋势照常的基准情景下，自 2006 到 2030 年间，我国 GDP 将保持 66.4的增速，能源需求年均增长约 34；到 2020 年，我国能源需求量将超 过 40 亿吨标煤， 2030 年达到约 55 亿吨标煤。如果 GDP 增长速度超过预期， 2030 年能源需求总量将超过60 亿吨标煤。也有一些研究机构，如日本能源经济所（ IEEJ）、绿色和平和欧洲可再生能源委员会甚至认为中国可以在保持年均 6左右增速的情况下，也可能做到能源需求增长较少。如表 1.2 所示。 国家信息中心、国家发改委能源研究所等机构 的 预测表明（见表 1-3），在较高的经济增长速度下，我国 2020 年能源需求将可能近 50 亿 tce， 2030 年可能3 达到 60 亿 tce， 2050 年 甚至可能达到 70 亿 tce。 但所有预测分析也都认为 能源消费将受到供应能力的制约，现在的增长速度难以持续。因此， 也有研究情景认为，如果经济速度不要过高，加上强化节能或强调低碳发展，也有可能使一次能源需求在 2020 年、 2030 年和 2050 年的一次能源需求可能分别控制在 40 亿 、 45 亿 和50 亿 tce 左右。 与一次能源需求增长形势一致，我国电力需求也将在今后数十年内保持快速增长态势。国际能源署预测（ IEA， 2007/8），在参考情景下，中国电力需求 2030年前将年均增长 4.6， 2030 年的年电力需求量将比 2005/2006 年增长近 2 倍，达到 8.28.5 万 亿 kWh。也就是 说 ，中国预计在 2015 年后成为全球最大电力消费国。在国际能源署 更注重节能的可选择政策情景下， 2030 年中国电力需求也将达到 7.4 万 亿 kWh。能源研究所 也在 2007 年的节能优先课题和 2008 年的低碳发展课题中曾 对 我 国电力需求做了较低的预测， 2030 年电力需求量在参考情景和低碳发展情景下分别为 8.2 万 亿 kWh 和 6.7 万 亿 kWh。日本能源经济研究所（ IEEJ）的预测更低， 2030 年电力需求量在参考情景和低碳发展情景下分别为6.4 万 亿 kWh 和 5.3 万 亿 kWh。 在 中国工程院目前开展的我国 能源中长期 （ 2030、2050 年） 发展战略研究报告中，选用高速、规划和低速发展方案对 2030 年的电力需求进行了预测，三方案的电力需求分别 约 为 9.0 万 亿 kWh（规划方案） 、 10.4万 亿 kWh（高方案）和 8.1 万 亿 kWh（低方案）。 总之，有关未来我国的电力需求总量的预计还存在着较大的不确定性，这一方面是由于不同的机构在不同的时间对未来做出的预测，这不可避免会受到最新发展形势的影响，从而会不断修正对未来发展的判断；另一方面，未来的发展道路有多种 方式，这导致 情景 分析的路径不同时，对未来总量的分析结果会产生较大差异，因而，情景分析前面的 各种假设条件，是各个预测结果不能忽视的前提条件。 4 表 1-2 一些国际机构的中国中长期能源需求展望结果（亿 tce） 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2006-2030年 GDP年均增长率预测（ ） IEA2008 基准情景 / / 41.5 46.9 51.8 55.5 6.1 IEA2007 基准情景 24.9 / 40.7 / / 54.6 6 政策情景 24.9 / 39.2 / / 46.5 6 高增速情景 24.9 / 44.8 / / 67.0 7.5 IEEJ2007 基准情景 21.3 27.4 / 36.0 / 44.7 6.2 先进技术情景 21.3 25.7 / 30.7 / 35.5 6.2 绿色和平和欧洲可再生能源委员会（ 2007） 能源革命情景 / 19.5 21.3 23.4 25.2 26.0 6.0 5 表 1-3 国内一些机构的中国中长期能源需求展望结果（亿 tce） 2005 2010 2020 2030 2040 2050 GDP 年均增长率预测（ ） 2006-2030 2006-2050 国家信息中心和国务院发展研究中心（ 2007） 基准情景 22.5 30.6 43.2 52.3 59.2 63.0 7.5 5.8 低增速情景 22.5 29.7 38.0 43.9 49.0 51.5 6.4 5.0 高增速情景 22.5 31.5 49.0 62.7 72.9 79.1 8.7 6.7 国家发改委能源研究所节能优先课题组（ 2007） 22.5 29.0 36.8 41.4 7.7 国家发改委能源研究所低碳发展课题组（ 2008） 节能 情景 22.5 31.0 47.7 58.5 （ 2035 年） 66.9 8.1 6.4 低碳情景 22.5 29.7 39.6 48.4 （ 2035 年） 55.6 8.1 6.4 强化低碳情景 22.5 29.2 38.5 46.0 （ 2035 年） 50.2 8.1 6.4 6 表 1-4 2030 年中国能源和电力需求预测 研究机构 /基年 情景 一次能源需求（亿 tce） 总发电量需求（ 万 亿 kWh） 装机容量（亿 kW） 国际能源署（ IEA,2007） 基期 2005 年 参考情景 54.6 8.5 17.75 可选择政策情景 46.5 7.4 16.27 高经济增长情景 67.0 N/A N/A 国际能源署 IEA, 2008 基期 2006 参考情景 55.5 8.2 18.67 日本能源经济研究所（ IEEJ） 基期 2005 年 参考情景 44.7 6.4 N/A 技术进步情景 35.5 5.3 N/A 国家发改委能源研究所2050 情景研究 基期 2005 年 基准情景 57.78 8.2 18.29 低碳发展情景 43.37 6.7 15.75 我 国能源中长期 （ 2030、2050） 发展战略研究 基期 2007 年 规划方案 N/A 9.0 N/A 高速发展方案 N/A 10.4 N/A 低速发展方案 N/A 8.1 N/A 7 二 我国中远期能源供应的情景分析 1、 中国 能源 发展战略 导向 我国能源资源的特点是总量比较丰富 ，但 人均能源资源拥有量较低 ， 优质资源少 ， 能源资源赋存分布不均衡 ， 开发难度较大。中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中，煤炭占主导地位。 2006 年，煤炭保有资源量 10,345 亿吨，剩余探明可采储量约占世界的 13，列 世界第三位。已探明的石油、天然气资源储量相对不足，油页岩、煤层气等非常规化石能源储量潜力较大。 但是， 煤炭、水 能 和风能资源主要分布在西部地区，中国主要能源和电力消费地区集中在东南沿海经济发达地区，使得大规模、长距离的煤炭、电力输送成为中国能源开发利用的基本格局。 随着中国经济的较快发展和工业化、城镇化进程的加快，能源需求不断增长，构建稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系面临着重大挑战，突出表现 为 资源约束突出，能源消费以煤为主，环境压力加大。由于中国优质能源资源相对不足，制约了供应能力的提高；能源资源分布不 均，也增加了持续稳定供应的难度。煤炭是中国的主要能源，以煤为主的能源结构在未来相当长时期内难以改变，加大了环境保护的压力。煤炭消费是造成煤烟型大气污染的主要原因，也是温室气体排放的主要来源。 为此， 中国的能源状况与政策指出， 新的中国能源战略不再提以煤为主，而是把 “ 立足国内、多元发展 、保护环境 ” 作为 成为 可持续 能源供应战略的核心内容。中国 将 主要依靠国内增加能源供给，通过稳步提高国内安全供给能力，不断满足能源市场日益增长的需求 ； 通过有序发展煤炭，积极发展电力，加快发展石油天然气，鼓励开发煤层气，大力发展水电等 可再生能源，积极推进核电建设，科学发展替代能源，优化能源结构，实现多能互补，保证能源的稳定供应 ；以建设资源节约型和环境友好型社会为目标，积极促进能源与环境的协调发展。 2、 中国 电力供应 前景 电力供应是现代清洁能源供应体系的核心。中国能源状况和政策指出，8 我 国将积极发展电力，坚持以结构调整为主线，优化电源结构。在综合考虑资源、技术、环保和市场等因素的基础上，优化发展煤电，建设大型煤电基地，鼓励发展坑口电站，重点发展大型高效环保机组；积极发展热电联产，加快淘汰落后的小火电机组；在保护生态、妥善解决移民问题的条件下 ，大力发展水电；积极推进核电建设；适度发展天然气发电；鼓励可再生能源和新能源发电；加强区域和输配电网络建设，扩大西电东送规模；实行电力统一规划和调度，建立健全电力安全应急体系，提高电力系统的安全可靠性；继续加强电力需求侧管理，实行节能调度，努力提高能源利用效率。 普遍预计，电力作为清洁二次能源，在我国能源结构中的地位进一步增加。燃煤发电在未来我国电力发展中将占主导地位，但煤电的比例在未来会进一步下降。预计 2020 年后， 600MW 及以上超临界、超超临界燃煤机组将成为电网的主力机组，并开始实现 400MW 级 IGCC 多联产商业化项目，热电联产 （ CHP） 普遍用于大中城市采暖。水电、气电、核电的装机容量比例也会相应提高，其中水电和核电将在今后新增发电装机中占重要地位，抽水蓄能发电将显著增加，部分地区建设天然气热电联产项目以提供清洁高效能源和调峰电源。可再生能源发电，特别是风电的装机容量所占比例进一步加大。 但是，建立清洁、高效的电力供应体系 仍 将是一个艰巨的任务。 如果按照原有发展趋势， 虽然电源结构将有所优化，但 我国 能源 和电力 供应发展趋势 仍将严重依赖煤炭发电， 从环境、经济、社会等方面来看具有明显的不可 持续 性。 根据国际能源署的 预测（ IEA,2007,2008） ， 在参考情景中， 2030 年煤电装机容量达到约 12.5913.32 亿 kW（此处上下限分别为两次研究中的基准情景值，后同） ，年发电量达到约 6.36.6 万亿 kWh，仍将占中国电力装机容量的 71和发电量的7778。 而风电等非水电可再生能源发电的装机容量仅为 0.771.1 亿 kW，年发电量仅为 0.260.32 万亿 kWh， 分别占全国电力装机容量的 45和 34。其中，风电 的装机容量和年发电量分别约为 0.490.64亿 kW 和 0.130.15万亿 kWh，在非水电可再生能 源发电中的比重均超过一半，但 在总装机容量和总发电量 中 的比例分别 仅 为 2.83.4和 1.61.9。 即使在 “可选择政策情景 ”下， 根据 IEA 的预测， 2030 年煤电装机容量也将达到约 9.1 亿 kW，年发电量达到约 4.7 万亿 kWh，仍将占中国电力装机容量的9 56和发电量的 64。 而风电等非水电可再生能源发电的装机容量仅为 1.5 亿kW，年发电量仅为 0.49 万亿 kWh， 分别占全国电力装机容量的 9和 7。其中，风电的装机容量和年发电量分别约为 0.79 亿 kW 和 0.21 万亿 kWh，在总装机容量和总发电量中的比例分别仅为 4.9和 2.8。 10 表 1-5 中国 2030 年 发电供应情景 研究机构，年份 情景 项目 总发电量 煤电 油电 气电 核电 水电 生物质发电 风电 地热发电 太阳能发电 海洋能发电 IEA， 2008 参考情景 装机（亿 kW） 18.67 13.32 0.18 0.6 0.36 3.1 0.22 0.64 0.01 0.24 0 比例 100 71 1 3 2 17 1 3 0 1 0 发电量（亿 kWh） 82410 63350 560 2150 2980 10200 1120 1540 50 470 0 比例（ ） 100 77 1 3 4 12 1 2 0 1 0 IEA， 2007 参考情景 装机（亿 kW） 17.75 12.59 0.11 0.98 0.31 3 0.18 0.49 0.01 0.09 0 比例（ ） 100 71 1 6 2 17 1 3 0 0 0 发电量（亿 kWh） 84720 65860 490 3130 2560 10050 1100 1330 50 150 0 比例（ ） 100 78 1 4 3 12 1 2 0 0 0 可选择政策情景 装机（亿 kW） 16.27 9.1 0.11 1.2 0.55 3.8 0.39 0.79 0.01 0.31 0 比例（ ） 100 56 1 7 3 23 2 5 0 2 0 发电量（亿 kWh） 74350 47360 480 4270 4590 12700 2220 2070 70 590 0 比例（ ） 100 64 1 6 6 17 3 3 0 1 0 11 三 发电技术的技术经济比较 、社会和环境效益 分析 1、 成本比较 根据国际上评价研究，目前 风力发电与气电和核电的上网 电价基本相当，已经初步具备经济竞争力和生存力。 图 1.2 是世界各国风电上网电价比较 [1]，可以看出，风电价格与常规发电已经较为接近。 如果考虑 二氧化碳 成本（ 2020 年 50美元 /吨， 2030 年 110 美元 /吨 ），则各类能源发电技术的总成本对比将明显改变 ，风电将与核电一起成为成本最低的大规模发电技术（见 图 1.3）。 1 0 .1 39 .8 08 .6 18 .3 68 .2 08 .0 07 .8 07 .4 97 .3 07 .2 86 .8 06 .6 16 .3 06 .2 75 .7 80 .0 0 2 .0 0 4 .0 0 6 .0 0 8 .0 0 1 0 .0 0 1 2 .0 0日本爱尔兰丹麦，挪威法国，德国葡萄牙荷兰奥地利澳大利亚中国英国意大利希腊瑞典西班牙美国欧分图 1-2 世界各国 风 电上网电价比较（ 2006 年） [1] 李俊峰 高虎等，我国风力发电价格政策研究报告， 2006 年 11 月 12 图 1-3 OECD 国家主要发电技术的长期边际成本（ LRMC） （ IEA， WEO2009） 我国 目前煤电的成本和上网电价普遍较低，而风电的成本和上网 电价明显高于煤电，与核电和气电基本相当，见表 1.6 和表 1.7。但是我国未来常规发电将必定选择高效、环保、安全、经济的发电技术 ，并实行更严格的资源环境政策，使得 煤电和气电成本将呈上升趋势 。 预计到 2020 年以后，火电受制于资源和环境 约束 ，在成本方面不再具有优势。 而风电成本将随着技术进步而呈下降趋势。在风电的投资成本中，风电主机的成本约占 70左右。 2008 年，我国风电机组的主流国产风机的平均价格为 6500 元 /kW，由于国内风电整机制造业的快速发展，从 2008 年到 2009 年，风电主机造价降至 5500 元 /kW，降幅 达 15；从 2009年到 2010 年，主流机型的报价进一步降至 4500 元左右。价格下降表明市场存在着激烈的竞争，也表明 未来仍有一定下降空间 。 对于风电的发电成本，目前我国最新颁布的四类风资源区上网电价在0.510.61 元 /kWh， 成本约在 0.360.44 元 /kWh。随着风电设备单位投资水平下降、风电场选址水平提高以及风电机组利用率及效率的提高，产业界预计，到2020 年风电成本在目前的基础上还可以降低 20，风电发电成本预计低于 0.4元 /kWh，从而具有和清洁火电竞争的优势。从当前风电的产业发展趋势来看，未 来风电经济性的改善是极有可能实现的。 13 表 1-6 各类 发电成本比较 类型 燃煤 21000MW 燃气 2300MW9F 核电 21000MW 风电 331.5MW 投资成本 动态投资 元 /kW 4025 3900 13000 8500 年利用小时 h/a 5500 3500 7000 经济寿命 a 25 20 25 20 厂用电率 5.5 3 4 合计 元 /kWh 0.031 0.057 0.077 燃料成本 燃料价格 元 /T 500 1.6 0 机组 效率 44 55 0 合计 元 /kWh 0.195 0.269 0.015 0 运行成本 合计 元 /kWh 0.0158 0.0239 0.0168 0.125 单位发电成本 总计 元 /kWh 0.2423 0.3501 0.1092 表 1-7 2007 年平均上网电价比较 水电 煤电 气电 核电 风电 上网电价 （元 /kWh） 0.20 0.385 0.50 0.60 0.51-0.61 2、 能源环境比较 能源的大量开发和利用 导致大量排放污染物和二氧化碳 ，是造成环境污染和气候变化 的主要原因之一。 能源行业在控制排放方面必须发挥核心作用。正如IEA 在世界能源展望 2008 中表述，世界能源体系正面临着抉择。因此，长远来看，在经济高速增长带来的能源需求持续强劲增长以及全球气候变暖对碳排放的约束下，在能源部门大范围改善能效和快速转向其他可再生能源等清洁低碳技术显得尤为重要。 我国电源结构以煤炭为主，导致电力部门成为 CO2、 SO2、粉尘等温室气体和大气污染物的主要来源。一直以来电力行业是 SO2 排放占全国总量的 1/2 左右。2006 年，电力行业 SO2 排放 1346 万吨，约占全国 SO2 排放总量的 52。 经过不完全核算， 2004 年电力行业造成的大气污染经济损失约为 663 亿元，其中，电14 力行业排放烟尘造成的经济损失约为 345.亿元，排放 SO2 造成的经济损失约为318 亿元。 我 国政府将保护环境作为一项基本国策，高度重视环境保护和 应对 气候变化 ，一方面更加重视能源特别是煤炭的清洁利用，另一方面要 发挥优化能源结构在减缓气候变化中的作用，努力降低化石能源消耗。 相关研究显示， 风电项目在运行发电阶段的各类排放物基本为零，远低于燃煤、燃气和核能发电（见表 1.8）。 风电不仅在生产环节具有清洁的特性，即使从能量平衡和资源消耗的 角度分析，风电设备制造所消耗的能源也很少，在风电设备投产运行 36 个月后即可通过发电完全回收。风电对土地、水资源等的要求小，对环境的影响有限。 表 1-8 不同发电方式的污染物排放情况 类别 SO2 g/kWh NOx g/kWh CO2 g-C/kWh 烟尘 g/kWh 乏燃料 水电 - - 1～ 6 - - 常规燃煤 7.52 2.78 183.6 2.4 - 脱硫燃煤 0.75 2.78 183.6 2.4 - 燃气 0～ 0.25 0～ 0.31 90 - - 核电（ 1000MW） - - 1～ 6 - 25T乏燃料 /年 风电 - - - - - 四 我国风电的总量展望 1、 国际对风电发展的远期展望 风力