风是太阳能转化的一种形式。地表受太阳辐射不均匀升温,导致空气受热不均,形成暖冷两种气流,暖气流上升,冷气流补充,从而形成风。风能可以转化成电能。
对全球风力资源评估结果表明,风能潜力是全球电力需求的两倍多。2003年,全球有超过813万千瓦的风能发电新增装机容量并入电网系统,投资总额超过80亿欧元。欧洲和美国占据全球风电的大部分市场,分别占当年装机容量的67%和22%。印度是除欧洲和美国之外的最大市场,当年装机容量达40.8万千瓦,占5%。全球装机容量前五位排名为德国、美国、西班牙、印度、澳大利亚。其中德国2003年新增装机容量264.5万千瓦,总容量达1460万千瓦,处于遥遥领先地位。丹麦和西班牙风电也持续发展,后者2003年新增装机容量137.7万千瓦,总装机容量达620.2万千瓦,超过具有风机王国之称的丹麦。丹麦则已成功用风电满足国内18%的电力需求,是世界上风电贡献率最高的国家,丹麦能源计划的目标是2030年风电供应50%的电力需求。荷兰、意大利、日本和英国的风电发展也相当快,装机容量已接近100万千瓦。
欧洲风能协会主席科林•米莱斯2004年初对全球风电状况评论说道:“在过去的5年中,欧洲风电年平均增长率达35%,一直处于世界风电行业的领导地位。风能将不再是可有可无的替代能源,它已经变成了一种具有高生产率和经济价值的主流能源,并且具有环保效益。”
2003年全球风电机组供应商市场份额统计中,处于前10位的是Vestas(丹麦)、GE(美国)、Enercon(德国)、Gamesa(西班牙)、NEGMicon(丹麦)、Bonus(丹麦)、Repower(德国)、MADE(西班牙)、Nortex(德国)、MHI(日本)。
二、巴基斯坦能源状况及风能资源现状
1.巴基斯坦能源状况
巴基斯坦是一个自然资源短缺的国家,随着经济的发展和国民生活水平的改善,能源短缺和社会需求方面的矛盾日益突出。据权威机构预测,巴目前探明的油气储量将在未来20年内枯竭。目前世界各国都在积极寻求和发展新能源、再生能源,以解决可持续发展面临的资源短缺、环境污染和生态恶化等问题。巴政府亦已认识到,在开发和利用再生能源方面明显落后于其他国家。
2.巴基斯坦风能资源现状
根据巴基斯坦气象局的风力数据,从俾路支省的帕斯尼到信德省的盖蒂本德尔风力逐渐加大。嘎罗沿海地区的气象资料表明,该地区全年刮风,4月至9月份风速相对较大,10月至次年3月份风速相对较小,风速在每秒11.3米~4.4米之间,平均超过每秒7米。风能发电需要最低平均风速为每秒6米,才能将风能转化为电能。因此,在巴基斯坦搞风能发电是可行的。
3.风能资源监测评估
巴基斯坦尚未对风能资源进行评估,因此,需要花若干年时间监测风速以选择适合风能发电的地方,诸如沿海、平原、平缓的山坡和山间进行开发,还需要考虑设备运输及风能发电并网的便利等因素。已有研究确认,从嘎罗到盖蒂本德尔宽80公里的沿海走廊直到海德拉巴长180公里的地带相当适合安装风能发电设备。此外,俾路支省其他沿海地区和西北边境省北部地区亦可开发风能发电。以上风能资源如能加以开发利用,能满足全国电力需求的5%~10%。
4.风能发电的优缺点
开发风能发电优势明显。大自然风资源丰富,分布广泛,可再生且是无偿的,开发风能资源运营成本低,还可减少对燃料能源的依赖,减少对环境污染,增加就业机会,改善边远地区人民生活水平。但风能资源控制和利用也比较困难。风力太强,必须关闭风能发电,以免设备受损;风力太小,则无法进行风能发电,需要热能发电替补。风能发电还会产生噪声,影响电视接收、微波通讯和海事雷达。维护保养不当,还会出现动叶片分离的安全隐患。当然,这些不足都可以采取措施加以弥补。与水力发电相比,风能发电在无风期需要有火电站支持,才能确保不间断供电,因此风电主要因节约燃料而降低成本,适合在电网覆盖不到的边远地区,但无法取代其他发电方式。
5.风能发电种类与成本核算
风能发电机有垂直轴型和水平轴型2种。每台风电机正常使用20年,据此可测算风电项目及发电成本。风电机可将30%~40%的风能转化为电能,与燃煤/油发电的35%~45%效率相近。巴再生能源发展委员会要求风电机的年使用率不低于86%,发电效率不低于30%方予以立项。风能发电项目最初几年成本较高,但因无需燃油投入,从长期来看还是很经济的。
在过去的20年里,风能发电成本已由每度电30~40美分降到5~7美分。随着技术越趋进步,单机发电容量增大,风能发电厂规模扩大,成本将进一步降低。目前,风能发电经济可行,发展快,势头猛。
风电项目成本包括规划、融资、征地、基础工程、土建、相关基础设施、设备采购及安装调试等,不含输变电线路。由于欧元升值和对风电设备需求的增长,风电成本有所上升,但与20世纪80到90年代相比,目前风电成本已下降20%,每千瓦在800~1100美元之间。以外资贷款利率8%,当地配套资金贷款率12%,偿还期10年计,一个5万千瓦的电站以BOT方式投资成本估算为5000万美元,工期18个月,风电设备使用寿命为20年,风电运营固定成本(含保险)为3%~4%,可变成本为0.5%~1%。基准电价为每度6.37美分,由90%~95%固定成本构成。
风能发电量随风速而变化,在其他因素不变的情况下,风速增加26%,发电量翻一番。在未来5~10年内,风能发电成本预计可降至每度电2~3美分。由于燃油价格飞涨,在未来的全球市场,风能发电将是价格最低廉的电力来源。
三、巴基斯坦风能开发机构及规划措施
1.机构设置
政府于2003年7月成立再生能源发展委员会,由总理直接领导,设主席1名,由总理直接任命,委员包括财政部、水电部、计委、石油与自然资源部秘书和工程发展委员会主席等,负责风能、太阳能、地热和沼气等再生能源的规划。
2.巴基斯坦风电规划
巴再生能源发展委员会根据巴政府能源发展规划,制定未来10年的发展规划。根据巴再生能源委员会的计划,风能、太阳能、地热和沼气等再生能源年发电装机容量为17万千瓦,占全国发电装机容量的1%,并逐年递增。预计到2015年,再生能源发电装机容量达170~270万千瓦,占全国发电装机容量的10%。
3.风能发电措施
随着时间的推移,风能、燃料电池等新兴的再生技术不仅有利于气候环境,而且具有较好的成本效率和经济效益,巴政府将采取鼓励办法,提供资金扶持,以促进这些技术的示范和开发,预计短期内就会有较好的回报。
巴风能资源丰富,但尚缺乏可靠数据分析,以便于选择合适的风能发电场所,有效利用风能发电,因此,这种风能数据分析对风能发电项目的经济可行性很重要。巴政府将根据气象部门的有关资料,并通过考察,划定具有风能发电潜力的地区,然后进行详细可行性调查研究,根据风能资源和发电潜力对有前景的风能发电场所进行排序,选择最好的场所建立风能发电厂。
风能发电具有广阔的前景,成本逐步下降,未来10年内,风电将比其他燃料发电成本低廉。风电项目的可靠性和安全性等问题亦在可预见的将来找到解决办法。即使按照现行的风能发电技术发展水平,风能发电可满足全国电力需求的5%,且完全没有可靠性和安全性等问题。
安装几个风能发电示范项目,对风能发电的技术可行性分析极为重要,以减少不确定因素,积累风电项目运营管理的经验,为进一步扩大风电项目规模,降低投资成本,增强投资信心。
风能发电技术相对简单,可与国外厂商在当地合作开发,利用5~10年的时间,将风电设备组件进行当地化生产,促进当地风能发电产业发展。风能发电使发电形式多样化,以减少对燃料的进口,节约外汇。尤其对边远地区,风电具有良好的成本效率,以提高那里的人民生活水平。
四、巴基斯坦风能发电项目情况
根据巴基斯坦再生能源发展委员会的再生能源发展规划,目前有40万千瓦风能发电开发项目,包括位于巴基斯坦钢厂区内10万千瓦风能发电项目。德国、荷兰、丹麦和中国新疆对外经济贸易集团有限责任公司、中信国华国际工程承包公司等公司对巴风电项目表示浓厚兴趣,并已跟踪多年。最终,巴再生能源发展委员会批准交由新帕克能源公司实施。新帕克公司由德国的Dorsch咨询公司和拉合尔Albario工程有限公司组成。该公司与世界上领先的风机供应商之一—美国通用电气公司(GE)合作开发第一期4.5万千瓦风电,安装30台单机容量1500千瓦的风机,作为40万千瓦风电开发的第一步,系巴第一个商业风电项目。GE风机单机容量1500~3600千瓦不等。在德国、西班牙及本土均有风机设备的设计、生产或装配,并提供从项目开发到运营、维护管理等服务,迄今已开发并安装6900台风机,总装机容量超过500万千瓦。其中,单机容量为1500千瓦的风机已安装2500台,是全球销售量最好的机型之一。新帕克与GE合作的4.5万千瓦风电项目位于卡西姆港附近,于2005年3季度动工,预计整个40万千瓦风机安装工作将于2007年完成。其风电将提供给卡拉奇供电公司,补充卡拉奇居民和工业用电。新帕克公司承诺将与GE公司合作实现100万千瓦风电开发目标。