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  西班牙风电:“西班牙模式”和涡轮风机技术革新         
西班牙风电:“西班牙模式”和涡轮风机技术革新
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西班牙风电:“西班牙模式”和涡轮风机技术革新

在《西班牙风力发电》一文介绍的“西班牙模式”和涡轮风机革新,前者是政策导引,后者是企业技术进步。
西班牙模式
最先在1997年出台以及其后不断更新的政府法案,为西班牙风电发展营造了一个稳定的环境,这对该国企业和政府机构而言,也是最有帮助的方面。1997年,西班牙政府制定了新的电力法案:政府每年设立一项固定补贴,通过补贴来自电力公用部门的成本以保证风电场获得收益保证。同时,公用电力部门被强制要求购买风电并入国家电网。
 
西班牙政府每年参照传统电力成本确定风电成本,并以对风电额外补贴来确保行业投资的回馈。而对风电经营者而言,有两者价格方式:以含税的固定价格售电或以浮动价格售电同时得到相应的补贴。每年,政府对此补贴都会适当调整。西班牙风电价格模式与欧洲地区类似,但与美国有别。
 
在美国,国家产品税收信贷(national production tax credit)提供给成立10年以上的风电企业一个税收削减,但该税收信贷的更新必须通过国会,而由于工作上的拖延,往往是更新之前该税收信贷已经到期。因此,一种现象就时常发生:在更新年,美国风电市场常常出现波动,究其原因就是风电开发商、制造商等在坐等国会,看国会最终做出怎样的决定。
 
这一波动在2004年总算结束,美国风电市场自此再次启动。2004年只有约400MW装机容量,而到2006年预计将达到2500MW,与之对应的新一轮税收信贷正在执行,而下一轮更新的带来将要到2007年底。
 
西班牙能源机构,IDEA[1]的前主任Garcia指出,“西班牙模式” 保证投资于风电产业的企业有一定的收益率,正因为如此,主要企业敢于投资于此。“补贴和主要企业的投入,这两项因素在一起推动了西班牙风电产业的大跨度发展。”
涡轮风机的革新
过去二十年里,涡轮风机制造商做过很多不同方式的尝试,尽管产品在尺寸和外形上有很大变化,但西班牙制造商研制出的三叶片垂直涡轮机被证明是最有效且可靠的机型。
 
当前风机标准式样以及朝向大型化、大功率发展的独立风机的总体趋势都证明风机技术的成熟性。同时,这也意味着私有企业只有通过降低重量、提高效率等技术方法,才能降低成本,得以发展。
 
Gamesa Eólica公司现已成长为该国最大、世界第二的风机制造商。面对竞争,该公司关注于偏航技术和变速涡轮技术。前者,既可以微调叶片角度以获得最大风速效果,也可以在必要时减速避免过载。对于成功,Gamesa Eólica公司认为,西班牙独特的地理地貌也提供了该国风机企业在国际市场竞争的优势:西班牙地理复杂,多山地形多于中欧地区,因此,这也要求本国企业设计的风机产品能与之相适应,从而增强了企业和产品在国际市场的竞争力。
 
尽管是家规模较小的公司,西班牙第二大风机制造商Ecotecnia公司却具有较强竞争力。它正关注于降低风机重量的技术,该公司目前研发的3MW风机适用于平原地区。此外,该公司正研发新技术以解决瞬秒储能损耗(split-second outages in power)问题。和Gamesa Eólica类似,Ecotecnia公司正在拓展环地中海地区、亚洲、美洲市场。
 
而在其他制造商当中,Mtorres公司坚持技术创新之路。该公司的无齿轮和偏航控制风机能提高性能,增加设备可靠性,降低维护成本。而且,其海上风电场项目通过海水脱盐技术提供清洁的电力能源。


[1] IDEA,西班牙国有公司,附属于西班牙工业能源部。它的基本职能是通过会同能源管理、技术服务和咨询、节能改造项目的开发推进西班牙的能源合理利用和可再生能源的应用。在80年代隶属于西班牙工贸部的能源研究所,后逐步改制为兼有政策研究和项目示范(示范节能服务公司)双重功能的能源机构。

迅速发展的西班牙风力发电

[作者:《科技日报》记者 张孟军]
[发布时间:20051228]
[来源:《科技日报》2005年12月27日 中国科学技术信息研究所加工整理]


    2005年,西班牙风电装机容量为900万千瓦,仅次于德国的1600万千瓦,但超过风电装机容量为650万千瓦的美国。预计到2010年,西班牙的风力发电容量将达到2000万千瓦。西班牙风力发电快速发展的原因,在于政府和企业拧成一股劲,根据自己国家的国情将发展清洁无污染风电作为解决能源问题的国策。

  尽管西班牙人口不到4000万,美国人口已接近3亿,但西班牙与风力发电有关的企业已名列世界前茅。如GamesaEolica是世界第二大涡轮机制造商,Iberdrola公司是世界最大的风电场拥有者和运营商,Acciona能源公司则是世界最大的风电场建筑商和研发商。与之相配套的工业如复合材料、特殊钢、电气零部件及风数据采集也获得了蓬勃发展。现在,西班牙从事与风电有关的公司已达400家,提供就业岗位3万个。由于风电场大部分建在山区,很多山区居民也因发展风电而脱贫致富。

  由于西班牙政府明确鼓励私人投资风电,所以该国风力发电年增长率已达33%。西班牙政府重视发展风电有两个原因:首先是减少石油进口。国际市场原油价格的波动极大影响该国的经济发展,而风电则可增加其能源自给自足的可能性。其次是发展风电可大大减少二氧化碳排放,符合欧盟的目标。据估计,如果西班牙到2010年能达到30%的电力来自可再生能源,其中一半来自风电,将减排二氧化碳7700万吨。

  目前,风电已满足了该国6%的电力需求,在该国的Navarra多风地区,风电已占总发电能力的一半,而美国要达到风电占总电力需求的6%,还要等到2020年。

  根据西班牙政府1997年制定的新电力法,政府每年依据电力公司的电力成本为风电颁发固定的补贴,强制电力公司购买风电,并将风电网同国家电网联网。西班牙政府以烧传统燃料发电的成本为基础,每年制定风电价格,鼓励发展风电,以确保投资的回报。风电运营商有两种选择:以固定价包括特惠税率销售电力,或在市场上自由售电,而按市场价最高电价受到特别补贴。政府每年对这种补贴作适当调整,以使西班牙投资风电的公司有利可图。

  在风力发电的涡轮机制造方面,西班牙制造商已研发出可靠、高效的三叶片垂直涡轮机。这种发电机的涡轮叶片建得越高,叶片尺寸越长,获得的风速越大,电力输出也越稳定。为了增加市场竞争力,GamesaEolica公司重点发展了一种新技术,让叶片能小角度倾斜转动,以更好地利用风速,或者让叶片进行减速,以防止功率过载。

  西班牙第二涡轮机制造商Ecotecnia公司在减少涡轮机重量方面成就突出。目前,它正在研发0.3万千瓦、100米长叶片涡轮机,将于2006年投入使用。

  此外,在电力输出可变性、与主电网联网、建立对全西班牙风电场的中央控制中心以及气象预报等方面,各公司都不断进行改进。例如,气象预报使电力公司和风电场运营商能够精确地预测何时风速达到最大,何时风速减弱。利用每小时风速预报,电力公司知道何时从风电场可获得最多电力,何时须从其他电力源转输电力。目前采用7种不同预测模型,使气象预测十分准确。

  西班牙能源多样化和节能研究所所长卡西亚说:“通过技术进步以及政策的配套,我相信到2010年,西班牙电力需求的15%%由风电提供的目标是可以达到的。”

  由于西班牙风力涡轮机制造及其他技术已走到世界前列,在满足本国风电需求后必然面向国际市场。2004年,GamesaEolica公司已在美国伊利诺伊州建立了一个风电场,最近又在美国费城建立起一个北美办事处,并已开始向最具潜力的中国出口风力涡轮机。Iberdrola公司已在欧洲和拉丁美洲运营或计划运营风电场。现在,在美国、中国、葡萄牙、法国、意大利、印度、澳大利亚及日本,到处都可看到西班牙风电公司的身影。

《西班牙风力发电》展现西班牙风电繁荣现状

2005年12月14日,美国《技术评论》杂志(麻省理工学院下属机构所办刊物,是国际范围历史最悠久的技术类刊物之一)与西班牙贸易委员会合作,首次刊登全面介绍该国风力发电产业的文章《西班牙风力发电(Wind Power in Spain)》。从该文介绍中,我们看到了西班牙风力发电的现状。
 
经过过去20年的发展,风力发电技术已经走向成熟,成熟的技术带来成本降低、效能提高。今天,如丹麦、德国等国家已经做出示范,在某些地区,风力电能已经并入当地电网并为这些地区提供超过20%的电力需求。
 
现如今,西班牙也加入到风力发电强国行列中。拥有90亿瓦的装机容量,2005年西班牙位列全球第二,落后于160亿瓦的德国,但领先于65亿瓦的美国。同时,包括设备制造商和风电场运营商在内的多家西班牙风电公司,在全球范围内处于领导地位。比如全球第二大风机制造商Gamesa Eólica,全球最大的风电场拥有商和运营商Iberdrola,全球最大的风电场营造商与开发商Acciona Energía等。此外,基于国内已有的工业基础,许多公司蜂拥而起,在复合材料、钢铁、电子元器件、风力数据计测等领域发展能满足风力产业的各种技术。
 
图:全球风电装机容量前五位国家
(注:此五国总和约占全球风电总装机容量67%;资料来源:美国风能协会,2004年)
 
风力发电机在西班牙中部地区较集中安装,特别是Castile La Mancha、Castile和Leon地区。但西班牙风电最初从南部的Andalucia省发展起来,并逐步扩展到北部地区,扩展到大西洋沿岸的Galicia地区和与法国接壤的Aragon地区。目前来看,风力发电给很多地区带来了更多的经济发展机遇,这些机遇既有来自于风机制造,也有来自于风电场运营。
 
图:西班牙风电厂区域分布
资料来源:西班牙风力发电
 
装机量年增长30%,政府在鼓励私人投资、技术研发、电网发展等方面的明确承诺,这些为西班牙发展风电产业提供了良好机遇。在强劲的风势席卷下,西班牙风电产业正朝向提升经济和技术增长的方向迈进。
 
在风电产业方面,西班牙之所以能从其他欧洲大国中脱颖而出,按照欧洲风能协会主席Corin Millais的观点,是因为在一些国家的经济扩张中,环境因素还没有成为主驱动力。而西班牙做到了。
 
Corin Millais认为,区域发展、经济部署等方面存在很多挑战,驱动经济发展需要增加能源消耗。而相比于北欧一些国家,风电在西班牙经济中发挥了更多的基础性作用。
 
有关数据支撑了上述观点。在20世纪90年代末西班牙执行第一个可再生能源计划的时候,能源需求预计每年增长1.2%。而实际上,需求增长达到3-4%。对风电需求的增长也较预计快很多,年装机容量增长率达到每年约30%。当前,据西班牙政府估算,300-400家西班牙企业与风能产业相关,并提供了约3万个工作岗位,而此数据预计到2010年将翻番。
 
图:西班牙风机制造商市场份额分布
资料来源:能源工程师协会(Association of Energy Engineers,AEE),2004年
 
西班牙政府提升风能产业出于两方面考虑。第一,减少对进口石油的依赖。在OECD和欧盟的国家中,以往的西班牙对进口石油相当依赖,而处于多变的国际油料市场中,这个国家的经济将相当脆弱。因此,在可再生能源计划中,西班牙重点聚焦如何提该国的能源独立性问题。第二,和欧盟的指标相匹配,降低二氧化碳的排放。根据西班牙能源多样化与节约协会(IDAE)的数据统计,如果满足西班牙电力需求总量的30%来自于可再生能源,并且这其中又有一半来自于风能,那么,到2010年全国将减少二氧化碳排放7700万吨。
 
图:西班牙风电场开发商市场份额分布
资料来源:能源工程师协会(Association of Energy Engineers,AEE),2004年
 
过去几年,全球风力发电产业迅猛发展。这一迅猛发展的势头也在西班牙得到体现:1999年,当时西班牙政府确定的风力发电目标是到2011年全国范围内达到90亿瓦的装机容量。而现在看来,计划执行到一半的2005年,此目标已经超额完成,并已并入电网。而这一成绩的取得主要是在2000年之后这段时间,1999年到2000年这段时间内,只完成了8亿瓦。有鉴于此,2005年8月,西班牙政府修正了它的目标,这一目标被设定为200亿瓦。
 

当前,风能满足西班牙约6%的电力需求,而在美国,美国风能协会(AWEA)实现这一目标的年限是在2020年。在西班牙的Navarra地区,风能满足该地区约一半的电力需求。西班牙可以自豪地说,风电产业是西班牙最具活力的产业之一。

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