能源是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的重要支撐，是人類社會生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。能源興，則經(jīng)濟(jì)強(qiáng)；經(jīng)濟(jì)強(qiáng)，則國家興。隨著科技的飛速發(fā)展，以煤炭、石油、天然氣為代表的常規(guī)能源的過度消耗，使得能源短缺和環(huán)境污染成為限制各國發(fā)展的主要問題。相比而言，我國是一個“富煤貧油少氣”的國家，獨(dú)特的能源結(jié)構(gòu)決定我國除了尋求煤炭的清潔化利用之外，開發(fā)清潔可再生的新能源是國家能源戰(zhàn)略的核心組成部分。［1］在過去的10年中，我國風(fēng)力發(fā)電飛速發(fā)展，風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新能力和裝備自主化水平顯著提升，但與世界風(fēng)電科技強(qiáng)國和我國大力發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的要求相比，依然存在差距。
一、我國風(fēng)力發(fā)電存在的問題及原因
1.風(fēng)電規(guī)劃、基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)制約風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展
我國現(xiàn)有的風(fēng)電場大部分位于我國西北、華北和東北等地區(qū)的草原和戈壁。雖然風(fēng)能資源十分豐富，但這些地區(qū)距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也比較薄弱，制約了風(fēng)能資源的開發(fā)和利用。并且隨著風(fēng)電場規(guī)模在短期內(nèi)不斷擴(kuò)大，這一挑戰(zhàn)愈發(fā)嚴(yán)峻。同時，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃嚴(yán)重滯后于發(fā)展，主要集中在基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)滯后、缺乏足夠的資源評價基礎(chǔ)和科學(xué)預(yù)見性、國家與地方規(guī)劃缺乏相互銜接等。因此，局部地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的棄風(fēng)限電的現(xiàn)象。
從自然稟賦的角度看，在這些風(fēng)電資源比較豐富的三北邊遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的難度比較大，并且單純從能源輸送的角度來看，投入產(chǎn)出比并不高。應(yīng)該從高耗能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的角度對基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模和力度重新評價。此外，電網(wǎng)建設(shè)不可能無限制地膨脹，風(fēng)力發(fā)電的輸送也不能簡單依賴電網(wǎng)的無休止建設(shè)。風(fēng)力發(fā)電未來發(fā)展的出路主要在于技術(shù)創(chuàng)新，如風(fēng)電制氫、儲能技術(shù)、智能微網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)等，這些舉措都給風(fēng)電的輸送和消納提供了新的解決方案。
2.風(fēng)力發(fā)電依賴于政府補(bǔ)貼政策
我國建立了完善的風(fēng)電補(bǔ)貼機(jī)制和保障性收購政策，通過財(cái)政補(bǔ)貼大力扶持風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使得這兩年我國成為全球風(fēng)力發(fā)電增速和裝機(jī)量最高的地區(qū)。目前我國的風(fēng)電補(bǔ)貼部分占比相對較高，尤其是火電標(biāo)桿上網(wǎng)電價低的地區(qū)，如新疆的哈密地區(qū)，2015年底已并網(wǎng)的風(fēng)電電價為0.51元/千瓦時，火電標(biāo)桿電價為0.25元/千瓦時，補(bǔ)貼占比高達(dá)51%。然而，從歐洲走過的路來看，巨額財(cái)政補(bǔ)貼不僅催生了行業(yè)發(fā)展過熱、產(chǎn)能過剩等負(fù)面效應(yīng)，而且對財(cái)政造成了巨大壓力。為此，從2011年開始，歐洲多個國家對新能源補(bǔ)貼機(jī)制作了調(diào)整，陸續(xù)推出一系列削減或停止新能源上網(wǎng)電價補(bǔ)貼的政策。從實(shí)際效果看，政府的長期巨額補(bǔ)貼存在諸多負(fù)面效應(yīng)，注定是不可持續(xù)的。［2］
3.風(fēng)機(jī)制造商依靠國外技術(shù)支撐
我國大部分風(fēng)機(jī)制造商通過購買國外的核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，核心技術(shù)缺乏、關(guān)鍵設(shè)備及材料依賴進(jìn)口問題比較突出。這一方面加大了風(fēng)電機(jī)組的生產(chǎn)成本，使得目前風(fēng)機(jī)單位千瓦造價維持在4000元水平；同時導(dǎo)致技術(shù)更新?lián)Q代較慢，風(fēng)機(jī)關(guān)鍵核心技術(shù)的改良升級仍然需要依靠國外提供支撐；再加上風(fēng)機(jī)廠商稂莠不齊，風(fēng)機(jī)穩(wěn)定性較差、故障率較高、有效利用率較低、維修養(yǎng)護(hù)不到位、備品備件不能及時供應(yīng)等因素，導(dǎo)致發(fā)電小時數(shù)受到風(fēng)電場自身技術(shù)制約較大，度電成本降低阻力較大。
4.風(fēng)機(jī)單機(jī)額定功率較小，浪費(fèi)風(fēng)力資源和土地資源
風(fēng)機(jī)是風(fēng)力發(fā)電的重要組成部分，其發(fā)電效率直接影響到整個風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展。目前由于技術(shù)原因和風(fēng)電場存在的建設(shè)施工難度等問題，通常使用額定功率較小的風(fēng)電機(jī)組，造成了風(fēng)力資源和土地資源的浪費(fèi)，影響到風(fēng)力發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展。［3］因此，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)結(jié)合市場的發(fā)展趨勢以及人們的用電需求等及時改進(jìn)，向著高單機(jī)額定功率的方向發(fā)展。
二、我國風(fēng)力發(fā)電健康發(fā)展的策略選擇
1.合理做好風(fēng)電整體發(fā)展規(guī)劃
為了合理有效地利用風(fēng)能資源，同時確保電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行，國家要根據(jù)能源發(fā)展規(guī)劃，本著有序、合理的原則，確定風(fēng)力發(fā)電總量規(guī)劃和財(cái)政補(bǔ)貼總體規(guī)劃，進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電地理分布規(guī)劃、電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃和政策扶持規(guī)劃。應(yīng)當(dāng)高度關(guān)注涉及風(fēng)力發(fā)電建設(shè)的各個職能部門和工作單位的有序合作，由國家能源局牽頭，在國家層面成立由多部委職能機(jī)構(gòu)組成的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，保證各項(xiàng)規(guī)劃和政策之間不矛盾、不沖突。
2.合理做好電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃
我國的西北、東北、華北以及東部沿海地區(qū)的風(fēng)力資源比較豐富，其中西北、東北、華北大部分區(qū)域遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，整體處于西電東輸、北電南輸?shù)木置?，電網(wǎng)建設(shè)的滯后造成了電能的巨大浪費(fèi)。
加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)、完善電網(wǎng)規(guī)劃是今后一項(xiàng)長期性的工作。電網(wǎng)配套設(shè)施要與建設(shè)大型百萬千瓦級風(fēng)電場的要求進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，利用地理信息系統(tǒng)、電網(wǎng)分布資料，結(jié)合經(jīng)濟(jì)評價分析，進(jìn)行風(fēng)能資源評價和地質(zhì)條件勘探，合理布局電網(wǎng)送出通道。尤其是在我國西北地區(qū)還是要繼續(xù)建設(shè)特高壓外送線路，以及在特高壓主干線附近建設(shè)區(qū)域性的環(huán)形線路，這樣才能充分利用好我國西北地區(qū)充沛的風(fēng)力資源。同時鼓勵高耗能行業(yè)往西北等風(fēng)能資源稟賦充足的地方轉(zhuǎn)移，以減少對電網(wǎng)建設(shè)的依賴程度。此外，西部地區(qū)和北方地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)盡量靠近或置于國家輸電干線，最大限度緩解棄風(fēng)限電。
3.加快推進(jìn)資源整合形成行業(yè)良性發(fā)展格局，降低風(fēng)電成本
近年來，我國風(fēng)電行業(yè)歷經(jīng)了高速、粗放的發(fā)展階段，已經(jīng)進(jìn)入行業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整期。隨著市場調(diào)控與整合進(jìn)程的加快，國內(nèi)風(fēng)電場、整機(jī)行業(yè)的集中度逐漸提高，這將促進(jìn)零部件行業(yè)的加速整合。
2015年，中國風(fēng)電有新增裝機(jī)的整機(jī)制造商為26家，大部分新增裝機(jī)容量集中在少數(shù)的幾家風(fēng)機(jī)制造商。這26家整機(jī)制造商中，核心技術(shù)大部分通過買斷國外技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。但市場上風(fēng)機(jī)制造商依然良莠不齊，部分廠家的風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了風(fēng)機(jī)葉片斷裂、風(fēng)機(jī)主機(jī)燒毀、故障率較高等問題。為了減少此類現(xiàn)象，建立完善的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)秩序，國家應(yīng)該鼓勵風(fēng)機(jī)制造商之間進(jìn)行合作，對風(fēng)機(jī)平臺技術(shù)整合，通過共享平臺制造優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的風(fēng)機(jī)，減少由于過度競爭導(dǎo)致的資源浪費(fèi)，加快推進(jìn)整機(jī)零配件通用化、國產(chǎn)化進(jìn)程，降低研發(fā)和制造成本，最終達(dá)到降低風(fēng)機(jī)成本和度電成本的目的。目前主流的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)采用1.5MW、2MW、3MW、5MW、6MW平臺，從政策層面上積極參與國際風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)的制定，推動風(fēng)機(jī)配件的通用化，是我國風(fēng)機(jī)制造發(fā)展的重要策略。
4.加快風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，研發(fā)陸地大功率、低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量增大有利于提高風(fēng)能利用效率，擴(kuò)大風(fēng)電場的規(guī)模效應(yīng)，減少風(fēng)電場的占地面積，降低單位成本。2005年以前，750kW以下如600kW機(jī)組是主流機(jī)型，2005至2008年750kW機(jī)組開始成為主機(jī)流型，期間1.5MW機(jī)組已經(jīng)開始研制并推向市場。2008至2014年，1.5MW機(jī)組開始引領(lǐng)市場。2015年至今，2MW至3MW風(fēng)機(jī)逐漸成為陸上風(fēng)機(jī)主流機(jī)型。
隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大，其尺寸和重量也相應(yīng)加大，為了便于運(yùn)輸和安裝，要求機(jī)組在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做到緊湊、柔性和輕盈化。在推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的過程中，應(yīng)當(dāng)充分利用高新復(fù)合材料加長風(fēng)機(jī)葉片、合理設(shè)計(jì)調(diào)向系統(tǒng)，加快大功率、低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研發(fā)，為我國未來低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做足技術(shù)儲備。［4］
從政策層面上，國家應(yīng)制定相關(guān)鼓勵措施研究大功率、整機(jī)一體化、輕量化風(fēng)機(jī)技術(shù)；建立健全以企業(yè)為主導(dǎo)的風(fēng)電創(chuàng)新機(jī)制，在學(xué)習(xí)世界先進(jìn)技術(shù)的同時，激發(fā)企業(yè)創(chuàng)新內(nèi)生動力，培育一批具有國際競爭力的風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)軍企業(yè)，推動企業(yè)成為風(fēng)電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合的重要創(chuàng)新平臺。
5.加快推進(jìn)海上風(fēng)電發(fā)展
海上風(fēng)電場的開發(fā)進(jìn)一步加速了大容量風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)。目前我國單機(jī)容量為5MW、6MW的風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營。美國已經(jīng)研制成功7MW風(fēng)電機(jī)組，并正在研發(fā)10MW機(jī)組；英國10MW機(jī)組也正在設(shè)計(jì)進(jìn)行中，挪威正在研制14MW的機(jī)組，歐盟則正在考慮研制20MW的風(fēng)電機(jī)組?？梢?，全球各主要風(fēng)電機(jī)組制造廠商都在為未來更大規(guī)模的海上風(fēng)電場建設(shè)做前期開發(fā)準(zhǔn)備。
我國的海上風(fēng)電資源比較豐富，根據(jù)中國氣象局詳查的初步結(jié)果，在我國5-25m水深的海域內(nèi)，50m高度風(fēng)電可裝機(jī)容量約2億千瓦；5-50m水深、70m高度風(fēng)電可裝機(jī)容量約5億千瓦。由此可見，大力發(fā)展海上風(fēng)力發(fā)電市場，有效利用我國海上風(fēng)能資源是發(fā)展我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的重要布局。［5］
6.加快推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電儲能技術(shù)的發(fā)展
應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能技術(shù)應(yīng)當(dāng)滿足循環(huán)使用壽命長、儲能密度高、耐高壓沖擊、適用溫度范圍廣、無污染等特點(diǎn)。目前，能夠適用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能技術(shù)主要有電池儲能、飛輪儲能、抽水儲能、超導(dǎo)、壓縮空氣儲能以及電容器儲能等。其中電池儲能需要解決電池組壽命低，無法適應(yīng)劇烈的環(huán)境溫度變化等問題；飛輪儲能需要進(jìn)一步降低儲能成本；抽水儲能、壓縮空氣儲能等技術(shù)高度依賴電站所處的地理環(huán)境，因此適用范圍有限；電容器儲能需提高儲能密度具加大關(guān)鍵儲能材料的研發(fā)。因此，未來需要加大風(fēng)電儲能技術(shù)及其關(guān)鍵材料的研發(fā)，以適應(yīng)大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用需求。
7.加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng)體系建設(shè)
我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)尚未構(gòu)建從設(shè)計(jì)、制造、營銷、系統(tǒng)安裝、調(diào)試及運(yùn)營管理的人才培養(yǎng)體系，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研發(fā)和管理人才嚴(yán)重不足，復(fù)合型人才更是緊缺。加強(qiáng)人才培養(yǎng)體系建設(shè)勢在必行。在人才培養(yǎng)體系中，大學(xué)、科研院所、風(fēng)電企業(yè)應(yīng)承擔(dān)不同的職責(zé)。如，高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院側(cè)重于培養(yǎng)風(fēng)力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)制造、系統(tǒng)安裝及調(diào)試人才；普通本科院校側(cè)重于培養(yǎng)營銷及運(yùn)營管理人才；研究型大學(xué)和科研院所側(cè)重于培養(yǎng)風(fēng)電技術(shù)研發(fā)與設(shè)計(jì)人才；風(fēng)電企業(yè)與大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)負(fù)荷型人才和高級企業(yè)經(jīng)營管理人才。
?。ㄉ蜃趹c（1976-），江蘇省大豐市人，北京交通大學(xué)中國產(chǎn)業(yè)安全研究中心博士后；李孟剛（1967-），山東省博興縣人，北京交通大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，國家社科基金重大招標(biāo)項(xiàng)目首席專家。）
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