为什么英国潮汐能将很快发挥更大的作用
本文来自赫尔大学可再生能源讲师西蒙·沃德曼。
长期以来,潮汐能一直潜伏在英国可再生能源武库的后面,其地位超过了风能和太阳能同行,部分原因是早期的技术准备和高成本问题。
然而,最近的研究表明,它可以提供英国11%的电力需求——加上政府在英国项目管道上的大量投资——它的未来看起来越来越光明。
潮汐是由太阳和月亮的引力推动的水在地球周围的大规模运动。在潮汐特别强烈的地区,我们可以利用涡轮机——类似于风力涡轮机,但在水下——在水流经过时转动,来获取一些这种能量。目前,这种方法比以前使用类似于水坝的潮汐拦河坝的想法更受欢迎,主要是因为其环境影响不那么严重。
在过去的十年里,全球潮汐能产业已经证明,从海洋中吸取能量是可以预测和可靠的。在苏格兰、威尔士、加拿大、中国、法国和日本,已经有十几种实验性涡轮机设计用于发电,其中许多为家庭和企业供电。
由开发商SIMEC Atlantis和Nova Innovation牵头的英国首个“商业”潮汐能项目在苏格兰的海水中都有多个涡轮机阵列。其中最大的一个目前可以产生6兆瓦的电力:这大约相当于两到三个陆上风力涡轮机,提供足够的能量来供应几千个家庭。该项目的扩建已经在进行中。在法罗群岛,潮汐开发公司Minesto刚刚宣布了一个120兆瓦的阵列计划,该阵列将提供岛上40%的能源需求。
潮汐涡轮机的设计趋势往往被一个大问题所分隔:它们是最好漂浮的,还是安装在海床上的。浮式涡轮机更易于维护,而且它们受益于地表附近流动更快的水。但那些在海床上的涡轮机受风暴影响较小,而且在足够深的水中,船只可以在其上方自由航行。目前尚不清楚是否有一种方法会胜出,或者选择是否取决于地点。
不管怎样,既然潮汐发电行业掌握了可行的技术,就需要证明它可以降低成本。幸运的是,海上风电的故事中有先例。在英国和其他地方政府支持的帮助下,世界各地的海上风电开发商在过去十年中将成本降低了近三分之一,由于正在进行的研究和开发,预计还会进一步降低成本。
潮汐能的成本可能永远不会像风能那么低。这一部分是因为潮汐涡轮机不能像风力涡轮机那样按比例放大(在有限的水深范围内,你只能建造这么大的涡轮机),另一部分是因为在海底做事情通常比在海面上做更昂贵(这是一个更严酷、更难接近的环境)。但匹配成本甚至可能没有必要。
正如批评人士热衷于指出的那样,风并不总是吹来,太阳不总是照耀着,潮流也不总是在流动:因此,为了建立一个有弹性的低碳电力系统,我们需要使用一系列不同的能源,而不是只依赖最便宜的能源。
潮汐能提供了一个独特的优势,即虽然其输出会随时间而变化,但通过了解地球和月球的轨道,这种变化是可以提前几年预测的。这意味着电网运营商将能够规划潮汐涡轮机的不同输出,并安排其他来源来填补缺口。
幸运的是,英国政府似乎正在加紧帮助潮汐行业。英国最新一轮的“差价合同”可再生能源融资包含潮汐能的“部分”,因此目前它不必与海上风电等更便宜的技术竞争。最近公布的英国能源安全战略相当激烈地承诺“积极 探索 ”潮汐和地热能源技术。
潮汐能永远不会像风能或太阳能那样在全球范围内扮演重要角色,因为世界上只有少数地区有强烈的潮汐。不幸的是,它不会及时准备好帮助我们应对目前面临的能源价格危机。
但对于包括英国在内的那些涨潮强劲的地方来说,它有着巨大的前景,一些分析师估计全球市场规模为1300亿英镑。此外,还可能进一步开发涡轮技术,以利用更慢但更稳定的洋流,如日本沿海的黑潮洋流。
潮汐能技术是有效的,它将继续存在。现在,让它为我们的家庭和企业提供动力的最有效方法是建造更多的潮汐能电站。
英国“零煤电”之路的开启,主要源于以下几个方面:
第一,电网调峰能力充足。综观发达国家的电力供应结构,大力发展燃气发电是满足电力可靠供应,应对可再生能源随机性和波动性的重要手段。
到2015年底,英国太阳能发电装机总量970万千瓦,今年英国将继续成为欧洲最大的太阳能发电市场此外,全英陆上风电装机总量1360万千瓦,英国风电贸易机构REnewableUK最新报告显示,今年英国陆上和海上风电也将迎来装机增长高潮,其中在建陆上风电装机将超过450万千瓦。英国燃气发电装机占比36%,发电量占比达到41%,保证了可再生能源高效消纳和发电量稳步增长。
第二,电网互联程度高。欧洲电网是全球电源装机总量最大、互联程度最高的电网,欧洲各国借助互联电网实现发电能源资源的优势互补和电力供应的余缺互济。欧洲互联电网(ENTSO-E)已经覆盖了34个国家的41家输电网运营商,各国间的电量交换规模持续增加,由2013年的3900亿千瓦时增长至2015年的4880亿千瓦时,占总用电量比重由12%提高至15%。
英国电网通过法国、荷兰与欧洲大陆电网相联,为英国电网提供了足够的电力支援能力和备用水平。2015年,英国与周边国家交换电量260亿千瓦时,其中受入电量235亿千瓦时,输出电量25亿千瓦时,占本国总用电量的7.8%。
第三,成熟的电力市场机制。自1989年以来,英国的电力体制进行了四次重大改革。第一次改革中,英国将电力工业私有化,实现厂网分开,打破了电力工业的垄断格局,使电力具备了竞价上网的基础。第二次改革,逐步形成更加成熟的电力交易市场体系,包括远期市场、中期市场、短期双边市场和平衡市场。英国国家电力公司不再进行集中调度,只负责平衡市场的统筹。第三次改革中,为了在更大范围内优化配置资源,增强良性竞争,降低电力供应成本,建立了更加开放的全国统一电力市场。
近年来,英国以推进可再生能源发展为主旨的第四轮电力改革,将差价合约和容量市场逐步引入。差价合约逐步取代可再生能源义务配额制,为低碳电源投资商提供了长期稳定、可预期的收益,以缓解可再生能源投资压力。同时,保障了电价在合理范围内波动,减少了消费者的电力支出。容量市场的建立为调峰机组提供了合理的收益,通过容量价格引导电源结构更加合理,是保障电力供应可靠性,促进可再生能源高效消纳的重要措施。
英国是倡导自由贸易的核心力量,市场开放程度极高,已经成为全球市场开放的代表。英国一直是全球电力改革的先行军和标杆。
在上世纪70-80年代的英国同样陷入了高通胀、低增长的“滞胀”泥淖,零售价格同比一度飙至25%,GDP增速出现负增长。同时英国也面临工会力量庞大、国企过多、政府干预过度等结构性问题。撒切尔强推改革,国企私有化增效。撒切尔1979年上任首相后,首先采纳了货币主义的观点,紧缩货币以控制通胀。同时采用供给学派的观点,加速推进国企私有化、减税、废除物价管制等改革措施,减少政府对经济的干预。经济触底反弹,长期稳健增长。经过改革,恶性通胀得到控制,英国经济触底反弹,各主要宏观经济指标波动率大幅减小。撒切尔的结构化改革被认为“挽救”了英国经济。
早在1926年,英国就公布了第一个电价政策,明确由中央部门负责全国电压输送。1947年,英国中央政府将电力供应统一集中管理,成立12个区域性组织,负责全国的电力供应。
英国从1987年开始酝酿研究电力体制改革问题,核心是私有化。
当时执政的以撒切尔为首的保守党将电力视为可交易的商品,认为应当由市场力量决定电力价格及其供应。这次改革推进了英国电力公司的结构重组,把原中央发电局分成3个发电公司和1个输电公司,将原有的12家地区供电局实行了私有化,成立了独立的地区电力公司。
1988年11月,英国议会通过了《电力私营化法案》1989年,颁布了新的《电力法》1990年3月31日开始,按新《电力法》着手进行改革。1995年,英国建立了一个电力市场交易机构,名为电力联合运营中心(称为PowerPool或POOL),由国家电网公司负责运行。配电部分由新建立的12家地区电力公司(REC)取代原来的地区供电局,完全私有化,主要负责配电系统,并将电卖给终端用户。部分地区性电力公司还有发电厂,具备发电能力。
2000年,引入了以双边合约交易为主,辅以不平衡电量交易的新电力交易制度,2005年4月,该模式又向苏格兰地区与全国推行,引入了英国电力贸易和传输机制,目的是要在全国范围内,建立统一的竞争电力市场,其中,由国家电网公司负责全国电力系统平衡,保障供电质量和系统安全运营。
2013年12月,正式颁布了《英国电力市场改革执行方案》,按照方案,现在已进入到容量市场化阶段。自上世纪90年代起,英国就开始对电力工业进行结构重组,以私有化方式,引入竞争机制,执行交易库模式,改革一直在延续。
英国形成了电力市场的强制型电力库模式。电力库由国家电网经营,负责分销电力,每半小时会发布未来24小时的电力需求情况。根据电力需求情况,发电商之间会开始竞价,国家电网则会将最高价格作为后半个小时的分销电价。
所有的发电商就像批发商一样,把电送到电力库里,再通过12个区域组织将电力分配到各个地方。通过这种机制,发电商就可以根据需求情况预测和控制电价,十年间,英国的私营发电商就从1990年的6个增加到33个。
及至2001年,英国启用了新的电力交易制度。英国电力改革十年后,进行调查总结,发现在发电领域竞价上网、单一购买机制存在严重缺点,如电力库是强制成员制,电力库在定价过程中缺少用户和需求侧的参与,电力库的价格制定缺乏有效竞争,上网价格被人为操纵等问题。而且认为这些问题不是小修小改所能奏效的。所以英国政府决定抛弃竞价上网单一购买模式,从2001年初起采用新电力交易制度。
电力库模式被新电力交易合约(NETA)取代。新的政策不规定所有发电商都参与集合竞价,而是允许发电商与供电商直接签订合同。这样一来,发电商可以准确地预测发电供应情况。由于发电商知道自己能发多少电,而用户知道自己需要多少电,所以这样的合同通常会是长期且稳定的。
不仅如此,NETA还鼓励一家公司同时涉足发电和供电,实现电力的“纵向一体化”。
NETA的发展基础是发电商、供电商、中间商和用户自愿参与的双边交易市场。2005年,这一模式在被苏格兰电力公司与苏格兰南方能源公司两大公司垄断的苏格兰电力市场上得到推广,并逐渐建立起统一的英国电力交易和输电制度(BETTA),并于2005年4月正式实施。
国家电网会平衡供需。在需求的4小时前,发电商会告诉国家电网他们将用哪个工厂发电,而供电商则会告诉国家电网他们的需求量。
然而,尽管这样的模式有利地支持了化石燃料发电和核电,却制约了只能间歇性发电的可再生能源。不仅如此,碳的排放成本也没有在市场价格和波动中反映出来。
鉴于如今英国的能源政策的目标是实现“安全、充裕、低碳能源”,BETTA模式难以适应能源的未来发展趋势,当下,第三次改革——电力市场改革(EMR)正处于进行时。
据了解,电力市场改革计划引入了容量市场和差价合同两大主要机制。容量市场可以通过给予可靠容量以经济支付,确保在电力供应紧张的时候市场拥有充足的容量从而保证电力供应的安全。差价合同的设计是为了给予所有的低碳电力(包括核电、可再生能源以及碳捕捉与储存)最有效的长期支持。
目前,英国电力市场是世界上极少数私有化以及自由化程度较高的电力市场。目前英国的电力市场分为四个相对独立的部分:发电、输电、配售电和供电。
至今,英国电力零售市场已经完全开放,英国政府通过建立竞争性的电力零售市场打破原来地区电力局对电力零售业务的地区垄断。
在电力零售市场上,配电商从电力批发市场批发电力,再零售给大小终端用户。其引入竞争的方法是:首先电力大用户有权选择自己满意的供电商,然后逐步缩小大用户的标准,最终过渡到所有用户都能选择自己满意的供电商。
通过分别申请、颁发配电和售电执照,英国电力市场目前已实现了配电、售电业务的彻底分开,出现了若干个地区配电系统运营商(DNO)和售电商(Suppliers)。所有的用户,无论其规模大小,均可自由选择售电商,从而实现用户侧市场的完全竞争。
世界性的能源正在不断减少,这种情况通常伴随着不可再生能源价格的不断上涨以及个别地区的能源产业不稳定。以欧洲为例,已经有不少欧洲国家开始考虑实施各种措施来应对不断上涨的能源价格,包括但不限于不断减少能源供应时间以及限制能源使用地区,和能源产业的增税等,但可以从短期效果中看到,这些措施无异于饮鸩止渴,不仅增加了国家对于能源的财政支出,还在不断引发社会问题,面对这样情况,欧洲地区寻找可替代能源成为燃眉之急。
与其他地区不同的是,欧洲格外依赖乌克兰和俄罗斯的管道天然气,在乌克兰和俄罗斯发生战争以来也不断促使出口给欧洲的天然气价格不断上涨。这种不能避免的经济摩擦的根源是政治利益的冲突,与俄罗斯的居安思危相比,欧洲部分国家更多的是“看热闹”的心态对待战争,这种想要置身事外的局外人思想无疑加剧了俄罗斯对欧洲的天然气出口限制。
煤炭作为传统的煤炭资源已经在世界性的削减,但事实上欧洲地区的煤炭储量相当丰富,并且可以从世界各地进行进口,但实际上由于相关地区环保法和某些环保人士的言论,煤炭在欧洲地区的使用已经大幅削减。即便是在天然气供给出现危机的时候,煤炭资源也没用发挥应有的作用。所以想要度过能源危机,煤炭的使用应该被提到日程上来,并且接触对其使用的一定限制。
开发新能源几乎是现代国家的共识,欧洲也在不断进行着努力。比起日本大力推广的核能源,欧洲人更喜欢天然气这样的新型清洁能源,但是在不断动荡的国际形势之下,欧洲不少科学家也在不断研究相关的生物能源以此来缓解或者预防未来可能出现的能源危机。
现在能源价格上涨到了容忍不了的地步,根本支付不起,普通人都用不起能源。这也让民众对此那是议论纷纷,纷纷走上街头,表示抗议。这种就是大家的态度,能源价格问题必须找到解决方案,否则民众根本支付不起。
英国能源价格高涨
虽然英国对于俄罗斯能源依赖性没有那么强,但是受到大环境影响,英国也受到不小“波及”。西方国家对于俄罗斯进行各种制裁,造成后果,只有西方人自己清楚。原本想要制裁俄罗斯,结果反噬到自己身上。对于英国人来讲,通胀水平达到了40年来的新高,能源价格上限连续大幅上调。普通人都担心,支付不起下一个季度取暖费、燃气费等各种费用,家中经济条件变得十分困难。
盲目制裁俄罗斯造成危机
造成这种后果,很大程度就是英国不考虑本国实际情况,盲目追随美国。导致俄罗斯天然气,以及石油到达不了欧洲,而欧洲各国根本没有找到替代国,造成后果只能是欧洲人自己买单。就是欧洲不少百姓一个“缩影”。因为能源价格不断高涨,英国政府只能把这些后果“转移”到普通老百姓身上,特别是到了冬天。眼下天气逐渐寒冷,对于能源价格要求不断高涨,这种局面真的让普通百姓难以忍受。
不少民众纷纷抱怨,现在价格到了他们难以忍受地步,有些人根本不敢使用天然气。各种取暖设施都没有办法使用,让不少国家人民,似乎到了“原始时代”。政府面对这种情况,根本拿不出“有效措施”,反而有些“破罐子破摔”心态,只会留给下一任政府处理。想要解决这些能源危机问题,需要各方一起来努力。
这个问题本身比较复杂,同时也不仅出现在英国,因为能源危机是全球范围内的问题。
从某种程度上来说,很多国家开始逐渐关注新能源技术的时候,这个问题本身就会让很多化石能源的供应变得紧张,很多化石能源的厂商也会选择进一步缩小产能。在这种情况之下,因为新能源基础的转换并不是一蹴而就的事情,很多国家本身也非常依赖各种化石能源,所以很多国家才会因此而出现相应的能源短缺问题,甚至有些国家会出现严重的能源危机。
英国的能源危机的原因本身比较复杂。
我认为这个问题不仅会跟欧洲国家的能源进口价格有关,同时也跟欧洲国家本身看待新旧能源的方式有关,更跟这些国家的经济发展方式有关。正是因为一系列的复杂原因,英国地区的通货膨胀和能源危机都非常严重,同时也存在一定的债务危机的问题,所以当地的经济形势也比较复杂。
英国需要尽可能降低能源进口的价格。
如果想要有效应对能源危机的话,英国最需要做的事情是降低能源进口的价格,同时也需要大量储备化石能源。事实上,因为英国本身存在一定的能源依赖的问题,很多能源出口国也没有降低能源的售价,所以包括英国在内的很多国家会遭遇到中长期的能源危机,这个问题也会深远影响到当地的经济发展,更会导致很多人的生活质量直线降低。
最后,对于我们国内来说,我们国内并没有遭遇到过于严重的能源危机,因为我们本身有着一定的能源储备,同时也有着比较廉价的能源进口价格。但对于英国来讲,英国可能会在能源危机中受到过多影响,能源危机的问题也会导致英国出现各种发展问题。
该建议属于英国首次基础设施评估,实际上是对该国基础设施未来几年必须如何适应和发展的研究。
该国的能源系统是评估中的一个关键考虑因素。由前财政大臣建立的NIC显然明确表示,到2030年,该国至少有一半的电力来自可再生能源。
NIC表示,引用自己的建模,可以实现消费者的额外成本。它声称所有能源消耗的平均消费账单可以保持在同一水平 。 到2050年低碳系统,但只有现在正确的决定。
NIC声称英国将在未来几年取得成功的基础上,可再生能源项目有足够的发展空间。
英国实现了一个在环保等方面的令人震惊惊喜:截止到5日,英国全国各地完成持续114小时无需煤发电,创下了科技革命至今的最高记录。但是要记住,2012年,煤化还占英国能源供应的40%,而2006年时,英国群众还几乎看不到太阳能光伏板。因而,英国的不断“无煤发电”无疑是个十分引人注目的考试成绩。那样,上个世纪50时代以“雾城”闻名世界的英国是怎样在能源环境保护的途中狂飙突进的啊?
煤炭曾经是英国最主要的电力工程然料,又为英国增添了科技革命的第一缕曙光。但是煤炭需求量的剧增,也出现了很多有毒有害物质的有机废气,让伦敦的环境污染越来越激烈,最后引起了1952年导致12000人死亡的“伦敦浓烟事情”。经历过这一场可怕的灾难以后,英国政府痛定思痛,走向了提升能源结构的长路漫漫。
因此,英国依次出台了好几部绿色环保最新法律法规,涉及到大气污染控制与预防、公司和家庭节能降耗、能源合理安排等各个方面。如1995年,英国施行了《家庭节能法》,颁布了节能标准;2007年5月,英国政府发布了《英国能源白皮书》,为英国可再生能源的研发制定了主要目标。
在确立法律的前提下,政府部门也用了气候变化税、排出商贸体制等政策工具推动绿色低碳经济转型发展和可再生能源的高速发展。除此之外,英国还开设各种各样专项资金加强对翠绿色能源的投入,为此提升能源结构:2010年,英国政府就注资10万欧建立了翠绿色能源股票基金,提高低碳环保能源(如风力、深海波浪能和太阳能)使用率。
在这里一系列全力措施下,英国的煤炭消费市场急剧减少,太阳能发电量获得了普及化,海上风力发电兴起。现阶段,煤化在英国总发电能力的比重不够一成,煤化需求量比同期相比降低近三分之二,而据方案,英国将在2025年关掉最后一批燃煤发电厂。此外,再造能源发电量近年来占有率日渐提高,风速发电能力2018年初次提升150亿万千瓦。
能源结构的变化,让英国完全告别“雾霾天气围城”的噩梦,变成了最理想的自然环境适居的地方。这儿绿树成荫、碧空如洗的良好环境,深深吸引愈来愈多外国人在英国长期性居住。与此同时,英国的可再生能源技术性也成为诸多投资者眼里的“抢手货”:在过去十年中已经为英国深深吸引高达150万欧项目投资。
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作者:施鹏飞 2006-5-27
第一部分 中国风电现状及鼓励政策
我国并网型风力发电技术在80年代中期开始进行试验、示范。经过十多年的努力,现逐步转向规模开发。到1996年底,在全国风能资源丰富的9个省(自治区)已经建设了16个风电场,共安装单机容量30~600千瓦风电机225台,总装机容量从1990年的4000千瓦增加到5.7万千瓦,1996年新增风电装机容量1.9万千瓦,年增长超过50%(详见表1—1)。1997年预计可完成风电装机11万千瓦,面临一个大的发展。
近年来,新能源发电工作得到国家的积极鼓励和支持。《电力法》明确规定。国家鼓励和支持利用可再生能源和清洁能源发电”。八届人大四次会议批准的我国经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要中也提出“积极发展风能、海洋能、地热能等新能源发电”。为了支持风力发电,电力部制定了《风力发电场并网运行管理规定》,明确了风电上网及电价确定的原则。一些地方的政府部门也相继出台了一些风电的优惠政策,对风电的发展起到了较好的推动作用。现选择这几年制定的有关政策汇集介绍如下,供各单位在工作中执行和作为争取地方政策的参考。
一、电力部颁布的《风力发电场并网运行管理规定》1.风力发电按项目核算所得税,十年还贷期内的前三年全部返还企业,第四至五年返还70%,后五年返还50%。
2.风电企业按6%缴纳增值税,并按高新技术规定,前三年地方留成的25%增值税全部返还企业。
3.风力发电用地按每台风机实际占用面积征收耕地占用税,按规定办理用地审批手续,以划拨方式提供建设用地。
四、内蒙古自治区对风电项目也给予了一定的优惠。
1.内蒙古自治区以外引资的合资项目(引资比例大于、等于30%)免征五年企业所得税。
2.对已投产的风电项目。内蒙古物价局已批复了0.713元/千瓦时的上网电价(含税)。
3.按风力发电机基础所占面积计算土地征用费,并按能源项目给予一定的优惠。
除此之外,国内各风电场所在地区,上网电价的核算一般都采用还本付息政策,风电场所需征地按每台风机基础所占面积计算征收土地征用费。
第二部分 国外风力发电状况及其鼓励政策介绍
一、前言
风能在近期内是最有前景的可再生能源,许多国家都制定了开发利用风能的发展规划,促进新技术的研究和鼓励市场的开拓。本文根据国际能源局(IEA,InternationalEnergy Agency)1995年风能年度报告、英国和丹麦有关专业风能咨询公司的资料对国外风力发电的进展先进行总的概括的叙述,然后按国家分别介绍,重点放在鼓励风电发展的政策方面,以资借鉴。
二、综述
据IEA统计1995年全世界风电装机容量达到490万千瓦(见表2—1),发电80亿千瓦时,比1994年的350万千瓦增加140万千瓦。其中德国当年装机最多.约50万千瓦,其次是印度,约43万千瓦,这反映了目前国际上对新的发电能力的需求可以分为截然不同的两类:一类是受到环境保护的压力,要求提供更清洁的发电方式,美国、德国和欧洲北部传统的风电市场属于这一类,另一类是经济增长需要新的发电能力.如印度和南美正在崛起的风电市场。
1.风电场并入电网运行,必须严格遵守和执行《电网调度管理条例'。
2.电力工业部负责风电场的规划、建设、管理和运行的归口管理、监督指导与协调服务。
3。各级电力部门要积极协助本地区做好风电场建设规划、可行性研究、风力资源详测等前期工作,并负责设计审查和协调风电场并网工作。
4.风电场建设单位在可行性研究阶段,要积极主动争取电网管理部门和调度机构支持,并签定并网协议。电网管理部门应允许风电场就近上网,并收购全部上网电量。
5.风电场容量与电网统一调度的比例,原则上由稳态运行下的电能质量、最小线路损失和状态稳定性等因素决定。当风电场容量占电网统一调度容量的5%以下时,一般无需装设控制设备;当超过5%时,应与电网调度机构协商解决。
6.风电场上网电价按发电成本加还本付息、合理利润的原则确定,并兼顾用户承受能力,增值税在价外计征。高于电网平均电价部分,其价差采取均摊方式,由全网共同负担,电力公司统一收购处理。
7.风电场运营单位应绘制出风速频率曲线和风向频率玫瑰图、编制月平均风速变化和年平均风速日(0~24小时)变化曲线,并根据每台机组的输出功率曲线,结合年度检修计划,编制出年、月(季)和日预报发电计划以及次日的风速和发电预报.报送电网管理部门和调度部门审批.
8.风电场必须建立完善的自动监控系统,保证电网安全经济运行,其功能包括数据采集与处理、监槐与记录和自动控制等。
1996年lEA的统计数字尚未收到,据丹麦出版的《风能月刊(Windpower Monthly)>1997年1月号的统计专栏,估计1996年底装机约584万千瓦(见表2—2),当年装机约100万千瓦,德国和印度仍然领先,丹麦和荷兰由于土地利用规划的限制有所放松,取得较大进展,英国则因有关鼓励政策开始实施,装机量上升,西班牙后来居上,成为新的重要风电市场,美国虽然装机总量仍居首位,但是由于电力工业结构改组,加上80年代初期安装的机组大量拆除,容量有所下降。《风能月刊》对1995年装机的统计.与lEA略有差别,仅供参考。
许多国家的政府制定了风电的规划目标(见表2—3)。但这些指标没有一个是很确定的。所有发达国家中的市场都受到政治方面的限制以及环境组织的影响,其增长速度不是受技术或生产设施的制约。
lEA风能执行委员会有16个成员国,分别来自北美、欧洲、大洋洲和日本,每年向lEA提交国家风能年度报告,基本反映了发达国家风电进展情况,1995年的主要内容摘要如下。
已建成的风电场发电性能
由于在商业方面的敏感性,有关风电场发电性能的资料很少。多数商业性风电场报告机组运行的可利用率超过95%。 运行经验,一般来说已安装的风电机性能良好,没有什么运行方面的困难。只有两种问题反映过,一是雷击。二是冰冻。在并入电网方面也没有反映出什么重要问题。只有德国提出并入人口稀少地区的电网可能有潜在的限制。然而希腊和西班牙的报告都提到高比例风电并入弱电网的正面效应。特别是西班牙Ca—nary岛风电在电网中的比例高达30%。
经济性
风电机的出厂成本在过去15年中稳定下降,但1995年与1994年的变化不大。1995年的出厂价范围在780至1205美元/千瓦,平均1000美元左右。
1995年风电场项目的成本维持稳定或略有增加,每千瓦装机容量1126到1570美元,平均1350美元左右。成本变化的原因是通往风场的道路和并网送出工程费用增加。在装机容量超过10万千瓦的国家中风电的发电成本每千瓦时为0.04至011美元。成本的变化主要是受全部项目规模、成本及发电量等因素的影响,而后者取决于风场的风力资源。
1995年单机容量增大的趋势还在继续,以适应商业市场的需求,500千瓦和600千瓦机组已投放市场,大于1000千瓦的商品样机开始试验。较小的机组仍继续采用新技术不断改进,一般是通过价值工程使其重量更轻,成本更有竞争性。
随着风电机销售的增长.零部件制造商的市场更趋兴旺。在一些国家当地生产的部件走俏。尤其是在1995年又出现了一批叶片制造商。政府资助的研究开发和示范项目在所有的国家都有政府资助的项目,有的是中央政府通过有关部门拨款,有的是国有公司投资和管理的。1995年预算中直接投入研究开发和示范的资金,不含间接支持措施,如鼓励电价和减税等,其范围从小于100万美元(希腊、芬兰、加拿大、挪威)至100万~1500万美元(荷兰、西班牙、丹麦、日本、英国、意大利、瑞典),德国为2800万美元,美国为4900万美元。在欧洲研究开发和示范的经费比上面提到的还要多,因为欧洲联盟根据各个成员国的要求再提供一部分资金。除了德国和美国外,其他国家资助的水平与1994
24年相比变化很小。成员国报告中提到的主要优先领域基本上可以分成两类,一类是有关全国性的项目,如可利用的风力资源和风电机选址。另一类是技术开发本身。全国性课题:
一风力资源评估(测风,模拟)
一规划许可(风电机选址)
一环境影响(噪音,景观干扰)
一电力系统(并网,电能质量)
一标准和鉴定
技术开发
一提高效率(空气动力性能,变转速运
行)
一降低成本(价值工程,部件开发)
一先进风电机开发(新概念)
一安全(结构负载)
一般说来全国性的课题由政府部门领导,技术开发则是政府与产业界合作,由企业投入部分资金。
1995年风电机技术开发的趋势是重量更轻,结构更具柔性,直接驱动发电机(无齿轮箱)和变转速运行。荷兰研制了柔性风轮试验样机。更大单机容量的机组仍在继续研制。
开发岸外风电场对岸外风电场感兴趣的国家,一类是陆地上缺少合适的风场(意大利.瑞典),另一类是由于人口密度高,在陆地上发展会干扰环境(丹麦、荷兰、英国)。丹麦已经有了两个岸外风电场,投入运行的容量达到5000千瓦,荷兰在近海安装了4台500千瓦机组,1996年又安装了19台600千瓦机组,瑞典有1台250千瓦的示范机组,1996年又安装了19台600千瓦机组,瑞典有1台250千瓦的示范机组,意大利有一个小的研究开发项目。英国虽然过去10年从事过研究工作,但还是决定维持观望状态。
国际合作
在欧洲通过许多JOULE和’FHERMIE项目加强多边合作进行研究开发活动,部分经费由欧洲联盟提供。美国与一些国家签订了双边协议,寻求建立海外贸易关系。大多数国家都在积极与具有巨大潜在市场的国家和地区进行合作,如印度、中国和南美洲。
市场开发的主要障碍影响市场开发的基本障碍是利用廉价燃料常规发电的低成本和多余的装机容量,使得风电进入开放的市场竞争在经济上没有吸引力。在实行鼓励收购价格的国家其市场开发率的主要障碍是难以取得土地利用规划方面的许可,特别是那些可能干扰环境景观的地方。只有德国提到并入电网可能受到容量的潜在限制。
激励市场的政策和措施
激励市场的措施主要有对投资的补贴、税收减免和鼓励电价。趋势是实行鼓励电价,取消直接的投资补贴。鼓励电价一般与国家的电价有关,但是英国除外。是采用招标方式,投标电价最低的获得合同。各个国家实施优惠政策的具体情况将在下面分别介绍.
美国
美国曾经是世界上的主要风电市场.但是近年来让位于欧洲,或者现在又让给发展中国家。1985年以前减税法时代产生的戏剧性增长被称为“风冲击”,现在已经消失而且看起来也不会重演。美国电力工业目前正处在弱化管制(de—regulation)和重新组织之中,任何迅速扩大风电市场的可能性都将推迟,直到这些主要的结构问题得到解决。
1985年以前由于政府减税政策的优惠,装机容量增长很快,达到100多万千瓦,以后增长缓慢,近年来因为大量拆除早期安装的低效风电机,能够运行的装机容量不易统计,出现多种不同统计数字,以1995年底为例,国际能源局为177万千瓦,美国风能协会为175万千瓦,而‘风能月刊》则为165.5万千瓦,差别较大。美国风能协会估计1996年新安装的机组只有1万千瓦.主要原因是在美国常规发电成本很低,发电装机容量饱和,政府的鼓励政策不力。
鼓励政策。
80年代初法律规定电力公司必须收购再生能源发出的电力,并以固定的优惠价格收购若干年。1985年底以前对风电场的投资者联邦政府减税25%,加州政府减税25%。目前联邦政府规定再生能源每发l千瓦时电减1.5美分的生产税。有些州规定电力结构中必须有一定比例的再生能源发电,可免除财产税和销售税。
德国
90年代初出台了对再生能源利用非常优惠的政策,风电装机迅速增长,80年代后期只有1.5万千瓦,1994年底增加到63.2万千瓦,1995年底为3655台机组,113.6万千瓦,1996年约150万千瓦,以后将进入平稳发展时期,预计到2000年可达200万千瓦.
德国建立较全面的再生能源支持政策体系。包括:
1.1991年供电法规定,电力公司要全部收购再生能源所发电量,并且其标准上网电价为90%的平均销售电价.即0.16德国马克/千瓦时(相当于10.2美分),而常规电厂的上网电价为0.10德国马克/千瓦时,这一部分差价由用户均摊。
2.政府通过研技部的250MW计划,每千瓦时支付业主0。06马克的生产补贴,但是这一补贴已在1996年被取消。
3.开发商能够向地方政府申请总投资的20%一45%的投资补贴。
4.经济部下属的德国政策银行可以为销售额低于5亿马克的中小风电场提供高达总投资额的80%的融资。
5.建立了一个较好的个人入股投资风电的机制。
开发风电的主要政府职能已经由研技部过渡到经济部。德国支持风电的激励体系取得了较大的成功,政府的规划目标很快就达到了。但是现在出现了一些发展中的问题•电力公司对风机特性提出了一些严格要求。并在一些边远风能丰富区以电网容量小而阻碍项目的实施。尽管存在一些问题,但德国风电发展仍具有潜力。
丹麦
丹麦是世界上成功地支持风力发电发展的国家之一,主要特点是政府支持再生能源的长远目标明确和融资渠道多样.由于低的税率,投资风电非常普遍,投资者和银行对风电的投资回报很有信心。在80年代末和90年代初,大约每年装机7万千瓦,1986年为1250台机组,8万千瓦。1995年底为3893台机组,63万千瓦。其中私人拥有3245台,42.5万千瓦,电力公司拥有648台机组,20.5万千瓦。只有四分之一的机组是安装在至少有5台机组的风电场内。1995年当年增加199台,9.8万千瓦,其中电力公司安装133台,6.7万千瓦。1995年风电装机容量占全国发电总装机容量1000万千瓦的6.3%。1995年风电年发电量为11.8亿千瓦时,占全国年用电量的3.7%。预计2000年装机达90万千瓦。1979年政府曾给予风电30%的投资补贴,但随着其发展,从1989年开始这种补贴就已经不复存在了。1985年政府和丹麦电力联合会签定了一个购电协议,规定国有电力公司必须购买所有再生能源所发电量,并且保证电价为平均销售电价的85%。此外,非电力公司的业主能获得退还的二氧化碳税和能源税(包括能源税的增值税),风电的电价构成见表2—4。而电力公司作为业主时,仅能得到二氧化碳税的退还。
衰2—4非电力公司风电的电价构成
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┃电价构成的因素 ┃价格(丹麦克郎/千瓦时) ┃
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┃铺售电价的85% ┃O.38 ┃
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┃能源税 ┃O.17 ┃
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┃二氧化碳税 ┃0.10 ┃
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┃ 能源税的增值税(25%) ┃O.04 ┃
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┃总计┃0.69 ┃
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通过这种方式,风电的电价就由原来的0.38增至0.69丹麦克郎/千瓦时。
电力公司是发展风电的主力军。对于其他业主既可以与电力公司联合开发,又可以独立开发。对于非电力公司的业主.如果投资的风电场容量低于业主每年耗电等效量的1509,6,此风电场的投资收益可得到免税。独立业主可以在20年期限内折旧风电机。业主仅负责并入11kV电网的费用,电力公司负责并入更高电压等级的费用以及电网延伸的
费用。
荷兰
荷兰的风电开发较早,1987年装机1.6万千瓦,1990年达到4.9万千瓦.以后发展较快,1994年为15.3万千瓦.1995年底为25万千瓦,1996年约27.7万千瓦。到2000年时可能达到75万千瓦。1990年荷兰政府制定了国家环境战略来完善再生能源的支持机制.它包括如下三个方面的政策。
1.温室气体减排费
为了减少二氧化碳等温室气体的排放.电力公司必须购买所有的再生能源发电力,并且可以增收小用户电费最多达2%,用于补贴再生能源发电。
2.再生能源发电的优惠电价火电和核电的平均电价为8~8.5荷兰分/千瓦时,而风电平均电价为13~14荷兰分/千瓦时,最高达20.3荷兰分/千瓦时。风电与常规电能的电价差额主要由温室气体减排费来支付。
3.投资补贴
荷兰能源环境部可向风电投资者提供高达总投资额的35%的补贴。电力公司是风电的主要投资者和开发商。
1996年初,再生能源支持政策有所变化,支持重点由过去的政府拨款转移到税收鼓励。在风电开发商和荷兰电力联合会签定的协议中,2MW"以下的风电项目的标准上网电价为每千瓦时16.3荷兰分(大约10美分),这一电价由环保奖励费5.4分、生态税3分和基本发电成本7.9分组成。另外,对于再生能源,增值税由17.5%减少到6%。同时还建立了一个新的税收和再生能源投资基金等支持机制。
英国
90年代初装机不到1万千瓦,政府推行非化石燃料义务法(NFFO)后才有较大发展,1994年达到17万千瓦,1995年底20万千瓦,1996年约26.9万千瓦。预计2000年约60万千瓦。1989年,国家电力法明确提出实施非化石燃料义务工程以减少二氧化碳的总排放量,要求所有地区电力公司必须购买所有非化石燃料的上网电量,并付给一个优惠上网电价,其与平均电价的差值由全网摊销。1992年共向用户非化石燃料义务税为全年电费总收入的11%,其中2%用于补贴再生能源,其余用于核电.
1990,1991和1994年,共公布了三批非化石燃料项目计划。在1994年的项目中,风电电价第一次实行真正竞标。超过1.6Mw的风电项目的平均电价为6.9美分/千瓦时,而其他小项目的电价为8.5美分/千瓦时。1992年的再生能源咨询专家组的报告中指出,再生能源具有经济可行性和环境可接受性的前景,政府应确定2000年再生能源总的发展目标为150万千瓦。
虽然英国是一个较晚地实施市场激励机制来鼓励风电发展的国家,但是由于非化石燃料义务计划的实施,其风电发展速度很快。竞争机制的引入增加了对风能丰富场址的需求,同时也引起了环境组织的反对(主要是生态和噪音问题)。这种情况和其他国家非常相似,快速增长,高风速和弱网地区的饱和以及环境组织的反对。但与其他欧洲国家不同的是,刚刚私有化的英国电力公司积极参与风电场建设,地区电力公司在多数风电场有股份。
通过补贴等方式,国家电力公司和国家风电公司在风电开发中起着举足轻重的作用。在1994年的第三期非化石燃料义务计划中,他们获得了70%购电合同。很可能非化石燃料计划再执行几年后就结束了.未来的英国风电发展将简单地依靠市场机制和公众对“绿色电力”的态度。今后的政府换届很可能改变激励机制,但是风电发展的趋势是不可阻挡的。
西班牙
从90年代起西班牙的风电发展很快,1990年不到l万千瓦,1994年达到7.2万千瓦,1995年底为12.6万千瓦,1996年约21.5万千瓦,预计2000年约70万千瓦。1991年西班牙政府通过了国家能源规划(PEN),包括1991~2000年节能和高效利用能源规划(PAEE)。这个规划中制定了到2000年装机168MW的目标,在1995年就会超过。1995年3月又通过了新的PAEE,这个规划没有推荐任何具体的风能目标。西班牙在今后5年中将是风能利用最活跃的国家之一。它具有优越的风能资源,以及比北部欧洲国家更少受限制的空间。西班牙制造商与其他成立早的风电机制造商建立了合资企业。1995年取得极为迅速的增长,至少会继续发展5年。扩展规划中的一个重要因素是西班牙电力公司与贸易联盟达成了一项协议。基于从不同发电形式可能创造更多的就业机会,贸易联盟同意电力公司将2000年的目标定为75万千瓦。
国家补贴政策的依据是“节约与有效利用能源规划”,其中规定对再生能源进行补贴。1995年有13个风电场项目分别获得投资额14%~27%的补贴,总投资额ESP(比塞塔)210亿(1750万美元),装机容量14万千瓦。
1994年国家法律规定非常规发电在电力结构中的比例要从1990年的4.5%增加到2000年的10%。其中对风电上网电价有特殊规定,而且购电合同期至少5年。
印度
最近几年在发展中国家里印度是风电装机增长最快的。80年代末约2万千瓦,1993年3万千瓦,1994年底20万千瓦,1995年和1996年分别装机43万千瓦和25万千瓦,累计分别达到55万千瓦和81万千瓦。主要原因是随着经济的发展,新的电力需求大,政府重视开发再生能源,制定了许多优惠政策,由非常规能源部统一规划和管理。印度的电力正在迅速发展,缺电依然严重,对电力的需求以每年800的比率增长,一部分是由于现有用户的需要。一部分是因为正在进行农村电气化工程。目前总的发电容量大约是7200万千瓦,估计高峰时缺电20%,而对整个系统平均为10%,新增装机容量每年约400万千瓦。
作为第八个五年计划(1993~1997)的一部分,印度政府提出了一个综合配套工程项目,促进250万千瓦再生能源的建设,其中60万千瓦是风电。这个项目包括资金筹措、选址、电能利用、进口关税及风力资源测量,由非常规能源部组织实施,印度再生能源发展局负责资金的筹措。目前项目的目标已经实现。
鼓励政策:
进口关税税率有利于引进技术和国产化.即国内不能制造的部件免税,已国产化的征高税.塔架进口税率为65%,整机为25%。
政府允许风电场在第一年100%折旧,头五年免所得税。由于印度缺电严重,对企业按指标供电。政府鼓励企业投资风电,其电量可“储蓄”在电力公司,拉闸限电时享有优先供电的权利,企业也可利用公用电网,只交2%的过网费。印度再生能源发展局为风电项目提供比商业贷款利率低的"软贷款”