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國(guó)際風(fēng)能技術(shù)路線圖解析(一)
發(fā)布時(shí)間:2012-09-17 來(lái)源:國(guó)家能源局

????一、國(guó)際能源署(IEA)風(fēng)能技術(shù)路線圖

????(一)編制過(guò)程

????2008年6月,在日本青森舉行的八國(guó)集團(tuán)以及中、印、韓(簡(jiǎn)稱G8+3)能源部長(zhǎng)會(huì)議上,各國(guó)能源部長(zhǎng)及歐盟、國(guó)際能源署(IEA)的代表一致認(rèn)為:目前急需加快部署低碳能源技術(shù),以應(yīng)對(duì)能源安全、氣候變化和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等全球性挑戰(zhàn),并希望IEA能夠牽頭制訂系列能源技術(shù)路線圖,以幫助各國(guó)推動(dòng)創(chuàng)新能源技術(shù)的發(fā)展和部署。

????為此,IEA制訂了一系列低碳能源技術(shù)路線圖,旨在推動(dòng)在全球范圍內(nèi)開發(fā)和采用關(guān)鍵能源技術(shù),實(shí)現(xiàn)到2050年與能源相關(guān)的CO2排放量減少50%的宏偉目標(biāo)。2009年11月,IEA發(fā)布了《風(fēng)能技術(shù)路線圖》,預(yù)計(jì)到2050年,全球風(fēng)電裝機(jī)容量將超過(guò)2000GW,屆時(shí)占到全球電力供應(yīng)總量的12%,每年可減排28億噸CO2當(dāng)量排放。

????IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖制訂工作建立在歐盟和美國(guó)等國(guó)家政府以及行業(yè)組織的相關(guān)路線圖的基礎(chǔ)之上,吸收了來(lái)自風(fēng)能行業(yè)、電力部門、研發(fā)機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)和政府部門等眾多利益相關(guān)方的意見。明確了風(fēng)能技術(shù)發(fā)展和部署的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和政策性目標(biāo),重點(diǎn)探討了實(shí)現(xiàn)技術(shù)的全部潛力所必須優(yōu)先采取的行動(dòng),以及在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)應(yīng)取得的主要成果。

????(二)主要內(nèi)容

????路線圖根據(jù)IEA的能源技術(shù)展望(ETP)模型,提供了從2010年到2050年全球各地區(qū)風(fēng)能推廣的預(yù)測(cè)情景,詳細(xì)介紹了在風(fēng)能技術(shù)研發(fā)、配套設(shè)施建設(shè)、政策制定和國(guó)際合作方面應(yīng)采取的行動(dòng)和里程碑,以幫助政策制定者、風(fēng)能行業(yè)和電力系統(tǒng)單位成功實(shí)施風(fēng)能的利用。

????1.2050年風(fēng)能發(fā)展展望

????路線圖預(yù)測(cè),到2030年,全球風(fēng)電裝機(jī)容量將超過(guò)1000GW,生產(chǎn)約2700TWh的電量,相當(dāng)于全球電力生產(chǎn)的9%;到2050年,全球風(fēng)電裝機(jī)容量將超過(guò)2000GW,,要求在未來(lái)40年,每年需新增47GW的裝機(jī)容量,屆時(shí)可以生產(chǎn)約5200TWh的電量,相當(dāng)于全球電力生產(chǎn)的12%,實(shí)現(xiàn)每年減少28億噸二氧化碳當(dāng)量排放的目標(biāo)。為達(dá)成上述目標(biāo),在2010~2050年期間,將需要投資約3.2萬(wàn)億美元,年均投資將較2008年增長(zhǎng)75%,增加到810億美元。

????從各地區(qū)預(yù)測(cè)情景來(lái)看,到2020年,首先經(jīng)合組織歐洲國(guó)家依然是風(fēng)電的領(lǐng)先市場(chǎng),其次是美國(guó)和中國(guó);到2030年,中國(guó)風(fēng)力發(fā)電量將超過(guò)美國(guó)(分別為557TWh和489TWh),經(jīng)合組織太平洋地區(qū)成為一個(gè)重要市場(chǎng),發(fā)電量達(dá)233TWh;到2050年,中國(guó)以1660TWh的發(fā)電量領(lǐng)先,其次是經(jīng)合組織歐洲國(guó)家和美國(guó)。

圖1 到2050年全球各地區(qū)風(fēng)力發(fā)電量總和

來(lái)源:IEA. 2009. Technology Roadmaps - Wind energy. http://www.iea.org/papers/2009/Wind_Roadmap.pdf.

????路線圖預(yù)測(cè),陸上風(fēng)能投資的成本將從2010年的170萬(wàn)美元/MW,降至2030年的140萬(wàn)美元/MW,2050年的130萬(wàn)美元/MW,總成本降幅為23%;運(yùn)維成本到2030年將降低17%,到2050年降低23%。海上風(fēng)能,特別是深海風(fēng)能,成本削減有可能更快,其投資成本到2030年會(huì)降低27%,到2050年會(huì)降低38%;運(yùn)維成本到2030年將降低25%,到2050年降低35%(圖2)。

圖2 2010-2050年陸上風(fēng)能和海上風(fēng)能投資成本發(fā)展預(yù)測(cè)

來(lái)源:IEA. 2009. Technology Roadmaps - Wind energy. http://www.iea.org/papers/2009/Wind_Roadmap.pdf.

????2.風(fēng)電技術(shù)的開發(fā)和推廣

????路線圖認(rèn)為,技術(shù)創(chuàng)新是減少風(fēng)能生命周期成本的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。技術(shù)創(chuàng)新將開發(fā)出具有更高強(qiáng)度質(zhì)量比的廉價(jià)材料,將會(huì)改善風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的能量捕捉能力(特別是在低速、復(fù)雜地形和紊流情況下),增加海上風(fēng)電廠運(yùn)行時(shí)間,減少運(yùn)維要求,延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)壽命等。此外,海上風(fēng)電比陸上風(fēng)電的技術(shù)突破潛力更大。

????路線圖在風(fēng)能技術(shù)發(fā)展方面確定了三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域:風(fēng)能資源評(píng)價(jià)(包括風(fēng)能特征和預(yù)測(cè)方法)、風(fēng)機(jī)技術(shù)和供應(yīng)鏈,并給出了需要開展的行動(dòng)和實(shí)現(xiàn)的里程碑(表1)。路線圖同時(shí)指出,為實(shí)現(xiàn)技術(shù)里程碑,要求各國(guó)應(yīng)增加研發(fā)資金支持,私營(yíng)企業(yè)傾向于投資回報(bào)更加穩(wěn)定的短期研發(fā)努力,而公共部門需要承擔(dān)長(zhǎng)期的基礎(chǔ)研究職責(zé),還需要增加協(xié)調(diào)研發(fā)和示范工作(特別是海上風(fēng)電)。

關(guān)鍵領(lǐng)域

建議行動(dòng)

里程碑

利益相關(guān)方

風(fēng)能資源評(píng)價(jià)

制定完善風(fēng)力資源建模技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及利用遙感技術(shù)進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn);改善對(duì)復(fù)雜地形、近海風(fēng)況和結(jié)冰氣候的理解

進(jìn)展中,2015年完成

風(fēng)能行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)、氣候和氣象機(jī)構(gòu)

開發(fā)可公開獲取的陸上和海上風(fēng)能資源和風(fēng)況數(shù)據(jù)庫(kù),最大限度的考慮商業(yè)敏感性

2015年完成

風(fēng)能行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)

開發(fā)更精確、更長(zhǎng)期的預(yù)測(cè)模型,用于電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)

進(jìn)展中,2015年完成

風(fēng)能行業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、運(yùn)營(yíng)商

風(fēng)機(jī)技術(shù)

開發(fā)更強(qiáng)力、更輕質(zhì)的材料,以生產(chǎn)更大的轉(zhuǎn)子、更輕的機(jī)艙罩,減少塔筒對(duì)鋼材的依賴;開發(fā)超導(dǎo)技術(shù),以生產(chǎn)更輕、電力效率更高的發(fā)電機(jī);深化對(duì)超大、更靈活轉(zhuǎn)子行為的理解

進(jìn)展中,2010~2050年期間持續(xù)

風(fēng)能行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)

建立海上運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的共享數(shù)據(jù)庫(kù),要考慮商業(yè)敏感性問(wèn)題;把海上風(fēng)機(jī)的可用性增加到最佳水平,使可用性達(dá)到95%

2015年完成

風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)商、業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商,行業(yè)協(xié)會(huì)

開發(fā)具有競(jìng)爭(zhēng)力的替代基座,用于水深高達(dá)40米的海洋環(huán)境

進(jìn)展中,到2015年完成

風(fēng)能行業(yè)、研究機(jī)構(gòu)

設(shè)計(jì)新一代海上風(fēng)力發(fā)電機(jī),減少運(yùn)維要求

2020年開發(fā)出商業(yè)規(guī)模原型

風(fēng)能行業(yè)、研究機(jī)構(gòu)

開發(fā)深水基座和水下結(jié)構(gòu),用于高達(dá)200米深的水中

進(jìn)展中,到2025年完成

風(fēng)能行業(yè)、研究機(jī)構(gòu)

供應(yīng)鏈

開發(fā)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的教育和培訓(xùn)策略,涵蓋從設(shè)計(jì)到部署推廣所需的全套技能

2015年完成

政府、大學(xué)和風(fēng)能行業(yè)

加速自動(dòng)化、本地化的大規(guī)模制造,以實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì),增加可循環(huán)利用部件的數(shù)量

進(jìn)展中,2010~2050年期間持續(xù)

風(fēng)能行業(yè)

對(duì)于海上風(fēng)能部署,要提供足夠的專用船只;改善安裝策略,減少海上工作量;提供充足的、適當(dāng)裝備的大型港口空間

2015年具備足夠能力

風(fēng)能行業(yè)、航運(yùn)業(yè)和地方政府

加強(qiáng)研發(fā)

提供應(yīng)和風(fēng)能技術(shù)在電力生產(chǎn)及二氧化碳減排方面的潛力成正比的公共資金支持,用于風(fēng)能的研發(fā)

2010年開始

政府、研究機(jī)構(gòu)和風(fēng)能行業(yè)

1? IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖風(fēng)能技術(shù)發(fā)展里程碑

來(lái)源:IEA. 2009. Technology Roadmaps - Wind energy. http://www.iea.org/papers/2009/Wind_Roadmap.pdf.

????3.輸電與電網(wǎng)集成

????為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的普及,除了風(fēng)能技術(shù)本身,必須加強(qiáng)電力系統(tǒng)的靈活性。需要研究解決與輸電有關(guān)的系統(tǒng)集成和電網(wǎng)可靠性問(wèn)題,這對(duì)風(fēng)電的推廣非常關(guān)鍵。

????路線圖在輸電與電網(wǎng)集成發(fā)展方面確定了兩個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域:部署輸電設(shè)施以連接風(fēng)能資源和風(fēng)電比例較大時(shí)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,并給出了需要開展的行動(dòng)和實(shí)現(xiàn)的里程碑(表2)。

關(guān)鍵領(lǐng)域

建議行動(dòng)

里程碑

利益相關(guān)方

部署輸電設(shè)施以連接風(fēng)能資源

提供激勵(lì)措施,加速輸電能力的建設(shè),使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的新技術(shù)把風(fēng)能資源和需求中心連接起來(lái);建立成本回收和分配機(jī)制

2015年完成

政府、開發(fā)商、輸電和運(yùn)營(yíng)商、監(jiān)管機(jī)構(gòu)

開發(fā)互聯(lián)輸電基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)期規(guī)劃,與風(fēng)電場(chǎng)的部署規(guī)劃協(xié)同一致

2015年完成

政府、輸電和運(yùn)營(yíng)商、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等

統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)大型、跨區(qū)域輸電項(xiàng)目

2015年完成

中央和地方政府

制定和實(shí)施跨地區(qū)輸電計(jì)劃,連接區(qū)域電力市場(chǎng)

2015年完成規(guī)劃,到2030年實(shí)現(xiàn)部署

輸電和運(yùn)營(yíng)商、政府、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等

制定和實(shí)施海上電網(wǎng)規(guī)劃,連接現(xiàn)有輸電線、近海風(fēng)力資源和邊界電力市場(chǎng)

2015年完成規(guī)劃,到2030年實(shí)現(xiàn)部署

輸電和運(yùn)營(yíng)商、政府、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、風(fēng)能行業(yè)

風(fēng)電比例較大時(shí)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行

評(píng)價(jià)是否需要額外增加電力系統(tǒng)的靈活性,實(shí)現(xiàn)可再生能源的部署;進(jìn)行電網(wǎng)研究,考察高風(fēng)電并網(wǎng)比例的可能性及成本

2015年完成

系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和研究機(jī)構(gòu)

通過(guò)電力市場(chǎng)和先進(jìn)的智能電網(wǎng)技術(shù)加速更大、更快、更深入的電力交易的發(fā)展

2010~2050年期間持續(xù)

監(jiān)管機(jī)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)商

對(duì)靈活電力儲(chǔ)備、需求側(cè)的儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展提供激勵(lì)

2010~2050年期間持續(xù)

監(jiān)管機(jī)構(gòu)、運(yùn)營(yíng)商、消費(fèi)者團(tuán)體

評(píng)價(jià)電網(wǎng)規(guī)范,在沒有接入電網(wǎng)的地區(qū)確保向獨(dú)立電力生產(chǎn)者開放輸電網(wǎng)接入

進(jìn)展中,到2015年完成

監(jiān)管機(jī)構(gòu)、運(yùn)營(yíng)商、風(fēng)能行業(yè)

表2 IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖輸電與電網(wǎng)集成發(fā)展里程碑

來(lái)源:IEA. 2009. Technology Roadmaps - Wind energy. http://www.iea.org/papers/2009/Wind_Roadmap.pdf.

????4.政策框架

????路線圖認(rèn)為,風(fēng)能的發(fā)展不僅需要技術(shù)研究和工程示范,還需要強(qiáng)有力的市場(chǎng)拉動(dòng)。因此,路線圖確定了風(fēng)電和其他技術(shù)推廣政策框架的關(guān)鍵行動(dòng)和里程碑(表3)。

關(guān)鍵領(lǐng)域

建議行動(dòng)

里程碑

利益相關(guān)方

激勵(lì)投資

建立可再生能源推廣長(zhǎng)期目標(biāo),包括短期里程碑

2015年完成

由政府實(shí)施,業(yè)界提供建議

落實(shí)配套機(jī)制,為投資者提供充足的激勵(lì);開發(fā)有效體系,內(nèi)部化外部能源成本

2015年完成

由政府實(shí)施,投資機(jī)構(gòu)、融資機(jī)構(gòu)、研究機(jī)構(gòu)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供建議

公眾參與和環(huán)境

改進(jìn)技術(shù)以評(píng)價(jià)、最小化社會(huì)和環(huán)境影響及風(fēng)險(xiǎn)

2020年完成

風(fēng)能行業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、政府、非政府組織

開展宣傳普及工作,宣傳風(fēng)能在溫室氣體減排和污染減少中的價(jià)值,并向公眾闡明新型輸電系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)中的作用

2010~2050年期間持續(xù)

政府、輸電公司,環(huán)保非政府組織,行業(yè)協(xié)會(huì)和消費(fèi)者團(tuán)體

規(guī)劃和審批

為部署新的風(fēng)電場(chǎng)制定長(zhǎng)期規(guī)劃,需把其他可能的電廠發(fā)展和輸電設(shè)施部署納入考慮范疇

2015年完成

政府、開發(fā)商、非政府組織、運(yùn)營(yíng)商和輸電公司

協(xié)調(diào)、加速和簡(jiǎn)化審批工作

2020年完成

政府

表3 IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖政策框架發(fā)展里程碑

來(lái)源:IEA. 2009. Technology Roadmaps - Wind energy. http://www.iea.org/papers/2009/Wind_Roadmap.pdf.

????另外,路線圖指出,推廣清潔能源在溫室氣體減排方面具有全球效益。世界各地推廣風(fēng)能和其他清潔能源技術(shù)應(yīng)加強(qiáng)國(guó)際合作。

????IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖闡述了風(fēng)能研發(fā)示范和推廣、融資、規(guī)劃、并網(wǎng)、法律和監(jiān)管框架制定、公眾參與和國(guó)際合作的方法與具體任務(wù)。IEA已將能源路線圖工作成果在一系列國(guó)際活動(dòng)中進(jìn)行共享,如聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約技術(shù)機(jī)制探討、主要經(jīng)濟(jì)體能源與氣候變化論壇和清潔能源部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議等。另外,IEA發(fā)布了《制訂和實(shí)施能源技術(shù)路線圖指南》文件,供政府和企業(yè)相關(guān)方制訂路線圖作為戰(zhàn)略規(guī)劃工具之用。

圖3 IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖

來(lái)源:IEA. 2009. Technology Roadmaps - Wind energy. http://www.iea.org/papers/2009/Wind_Roadmap.pdf

????值得一提的是,IEA的能源技術(shù)路線圖制訂方法,已在我國(guó)開展風(fēng)能發(fā)展路線圖研究中發(fā)揮了重要作用。國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所在與IEA以及國(guó)內(nèi)有關(guān)機(jī)構(gòu)的合作下,歷時(shí)一年半完成了《中國(guó)風(fēng)電發(fā)展路線圖2050》。(未完待續(xù))(摘編自《能源與科技參考》)