中国战略性新兴产业研究与发展:风电齿轮箱
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2.1 世界风电产业发展概况

2.1.1 全球风电装机总体情况

基于美国、德国、丹麦、中国和印度等国家对发展风能的高度关注以及积极出台并实施促进风电发展的相关政策、措施,极大地推动了世界风电产业的发展。根据全球风能协会(GWEC)公布的统计数据,2012—2016年,全球市场新增容量年均复合增长率为15%。2015年,新增风电装机容量为63633MW,创历史最高;2016年,全球市场新增容量超过54600MW,虽较2015年有所下降,但仍实现了较大增长。2016年的全球风电市场由中国、美国、德国和印度引领,中国凭借2332.8万kW的风电新增装机容量高居榜首,占全球风电新增装机容量的42.7%,排名第二的美国新增装机容量仅为820.3万kW;在亚洲其他地区,印度创下本国新增装机容量新纪录,达到361.2万kW,并使印度名列全球新增装机容量第四名。2001—2016年世界风电新增装机容量如图2-1所示。

截至2016年年底,全球风电累计装机容量达到48674.9万kW,同比增长13%;风电累计装机容量全球排名前十的国家依次为中国、美国、德国、印度、西班牙、英国、法国、加拿大、巴西和意大利,分别占全球风电累计装机容量的34.7%、16.9%、10.3%、5.9%、4.7%、3.0%、2.5%、2.4%、2.2%和1.9%。亚洲地区的风电新增装机容量大幅度增长是推动全球累计装机容量进一步上升的主要因素。2001—2016年世界风电累计装机容量如图2-2所示。

图2-1 2001—2016年世界风电新增装机容量

图2-2 2001—2016年世界风电累计装机容量

2016年,全球海上风电新增装机容量221.9万kW,累计装机容量1438.4万kW。我国凭借2016年大幅增加的海上风电装机容量,超越丹麦,跻身全球海上风电装机容量榜单前三,紧随英国和德国。

欧洲市场仍延续了强劲的增长。2016年新增装机容量达到1392.6万kW,其中欧盟28国达到了1249.1万kW。德国以544.3万kW的新增装机容量使其累计装机容量超过5000万kW,成为世界上第三个超过5000万kW里程碑的国家。法国风电也发展强劲,新增装机容量为156.1万kW。土耳其也突破了100万kW装机容量里程碑,新增装机容量达到138.7万kW。荷兰首次进入新增装机容量前十名榜单,新增装机容量88.7万kW,其中大部分来自海上风电装机。

拉丁美洲市场再次由巴西引领,尽管其国内经济和政治局势动荡,巴西2016年新增装机容量仅有201.4万kW,但是这一装机容量将巴西累计装机容量推上了1000万kW大关,达到1074万kW。智利实现了51.3万kW的创纪录新增装机容量,累计装机容量达到142.4万kW。乌拉圭新增装机容量36.5万kW,累计装机容量达到121万kW。其他拉美国家,包括秘鲁(9.3万kW)、多米尼加(5万kW)和哥斯达黎加(2万kW)等装机容量都有显著增加。尽管阿根廷2016年没有新的装机,但是,在建项目装机容量高达140万kW,这些项目将在未来两年内陆续建成。

非洲风电发展相对沉寂,仅有41.8万kW新增装机容量出现在南非。南非的“(国家)可再生能源项目”由于国内政治斗争而处于搁浅状态。其他地区,摩洛哥成功地进行了招标项目建设,大约80万kW的项目将在未来几年建成。埃及的可再生能源发展计划目前也受到阻碍,前景不明。

大洋洲的风电发展也相对平缓,澳大利亚新增装机容量仅14万kW。

随着新兴市场在亚洲、非洲和拉丁美洲的崛起,以及传统市场中国、美国和德国保持稳定增长,全球风电未来几年将继续保持强势增长的趋势。2008—2016年世界分区域年新增装机容量如图2-3所示。

图2-3 2008—2016年世界分区域年新增装机容量

2.1.2 全球海上风电发展情况

近年来,全球海上风电装机容量稳步提升,比较发达的丹麦、英国、德国等国家,在能源、审批、财政等方面出台了一整套政策支持海上风电发展。目前世界上已有10个国家具有海上装机,包括丹麦、英国、瑞典、德国、爱尔兰、荷兰、中国、日本和比利时等。

2015年,全球海上风电新增装机容量为3398MW,较上年增长98%。2016年,新增海上风电装机容量为2219MW,全球海上风电累计装机容量达到14384MW,占风力发电总装机容量的2.95%;其中欧洲新增1558MW,累计装机容量达12631MW,是全球海上风电发展的主要区域,占近88%的市场份额。至2016年年底,全球海上风电装机容量排名前十的国家分别为英国、德国、中国、丹麦、荷兰、比利时、瑞典、日本、韩国和芬兰。其中英国海上风电装机容量5156MW,占据全球的35.8%,远远高于世界其他国家。中国海上风电装机容量为1627MW,仅次于英国和德国,位居世界第三位,新增海上风电装机容量仅592MW,海上风电仍需进一步加快发展。2015年和2016年世界海上风电装机情况及累计装机容量走势如图2-4所示。

图2-4 2015年和2016年世界海上风电装机情况及累计装机容量走势

截至2017年,欧洲继续保持全球最大海上风电市场的地位。全球近84%(15780MW)的海上风电设施位于11个欧洲国家的近海水域。其中,英国是目前全球最大的海上风电市场国,拥有海上风电项目31个,并网海上风力发电机组数量1753台,累计装机容量6836MW,占全球装机容量的36.3%;德国自2012年以后逐渐成为世界上重要的风电工程市场,截至2017年,拥有海上风电项目23个,并网海上风力发电机组数量1169台,以5355MW累计装机容量位居全球第二;欧洲海上风电累计装机容量前五位的国家合计占欧洲并网海上风电项目装机容量的98%。2017年中国海上风电新增装机容量1164MW,累计装机容量达2788MW,位列世界第三。其他市场包括越南、芬兰、日本、韩国、美国、爱尔兰、西班牙、挪威和法国及中国台湾地区。海上风电产业已经开始从欧洲扩展到北美、东亚、印度和其他地区。规划试点项目或大规模开发海上风电场的国家或地区数量正在迅速增长。

在风力发电机供应商方面,Siemens—Gamesa作为欧洲领先的海上风力发电机供应商,其供应的设备占总装机容量的64%,其全球海上风力发电机市场份额虽由2016年的67.8%下降到43%,但仍占据主导地位。MHI Vestas紧随其后,市场占有率为18%,之后为Sevion(8%)和Adwen(6%)。前4家公司合计占风力发电机装机总容量的96%。

为了促进海上风电发展,欧洲风能协会发布了《欧洲海上风电宣言》,编制了《欧洲海上风电发展趋势》《欧洲海上风电场布局图》《欧洲海上输电网架构》等一系列报告和图表,宣传和吸引更多的厂商进入海上风电产业。随着欧洲海上风电产业继续保持快速增长,预计到2020年,年度装机容量将达到6900MW,海上风电新增装机容量将占风电新增装机容量的28%;2027年,海上风电年度装机容量将超过陆上风电年度装机容量;2030年,海上风电累计装机容量将达到15万MW。

我国在《十三五电力发展规划》以及《十三五能源发展规划》等多个规划文件中,对海上风电行业提出规划,在政策支持下,海上风电取得突破性进展。数据显示,2017年,海上风电新增装机容量达到116万kW,同比增长96.61%;累计装机容量达到279万kW,同比增长71.17%。随着海上风电场建设及规划规模的不断扩大,各主要风力发电机组整机制造厂都积极投入到了大功率海上风力发电机组的研制工作中。

随着技术进步带来的成本下降和政策机制设置的完善,海上风电价格下降成为趋势。2017年,德国海上风电项目实行了首个“零补贴”投标项目,此风电场最早将于2024年投产运营;荷兰开展了“零补贴”招标项目,中标项目将执行不高于零售价格的电价。按照GWEC预测,由于行业日趋成熟、技术和管理改进、投资者信心增强,以及新一代具备大扫风面积和大发电量的风力发电机类型的引进和部署,2018—2022年完成的海上风电项目电价将是2012—2016年的一半,并且这一趋势很可能会持续下去。

2.1.3 未来发展趋势

根据目前发展现状及各国政策规划,世界风电行业将呈现以下发展趋势:

(1)风电在世界范围内仍有很大发展空间 从全球电力生产结构的变化趋势看,化石燃料和核能发电的占比逐年下降,水电占比长期维持在16.6%(见表2-1),风电是目前发展最快的可再生能源。

表2-1 2009—2016年全球电力生产结构

基于高度的环境友好性、适中的度电成本等特点,风电在全球主要国家已实现了大规模的产业化运营,但为了进一步减少石化能源的消耗,达到节能减排、保护自然环境的目的,各主要国家仍不断出台有利于风电发展的行业政策和产业规划。主要风电大国最新政策及整体发展规划见表2-2。

表2-2 主要风电大国最新政策及整体发展规划

此外,欧洲到2020年将实现可再生能源发电量占总发电量的34%,其中风电占比为16.9%,平均每年对风电的投资将达到约235亿欧元,其中,陆上发电投资147亿欧元,海上风电投资88亿欧元,风电累计装机容量将达到2.3亿kW。基于上述风电的支持政策,全球风能协会预测,2018—2021年间,全球新增装机容量将以2%~9%的速度增长(见图2-5),全球风电行业会迎来新的高速增长期。

图2-5 2018—2021年风电市场空间预测

(2)海上风电加速发展 相比陆上风电,海上风电具有风力发电机组发电量高、单机装机容量大、机组运行稳定以及不占用土地、不消耗水资源、适合大规模开发等优势,同时,海上风电一般靠近传统电力负荷中心,便于电网消纳,免去了长距离输电的问题,因而全球风电场建设已出现从陆地向近海发展的趋势。

经过近20余年的发展,从全球范围来看,海上风电技术日益成熟,过去制约其快速发展的技术壁垒高、建设难度大、维护成本高、整机防腐要求强等弊端正得到逐步改善。自第一座海上风电场投运以来,海上风电成本的下降幅度超过了30%,其度电成本也从2001年的240美元/(MW·h)降低到了2015年的约170美元/(MW·h)。伴随着技术创新和成本的持续下降,全球海上风电总装机容量有望从2015年的13GW激增至2030年的100GW。2016年,全球海上风电新增装机容量2217MW,累计装机容量达14383MW。其中,欧洲十国贡献了超过88%(12631MW)的总装机容量,其余12%的装机容量中大部分位于中国,少部分位于日本、韩国和美国。英国是全球最大的海上风电市场,占全球总装机容量的比例达36%,德国以29%的份额位居第二位,中国以11%的份额超越丹麦在2016年进入前三。2016年全球海上风电新增和累计装机容量及占比见表2-3。

表2-3 2016年全球海上风电新增和累计装机容量及占比