風(fēng)光互補(bǔ)—新能源利用的“風(fēng)光”之路

賽迪信息能源咨詢中心 ■ 路遠(yuǎn)

風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電雖然是清潔無(wú)污染的可再生能源，但也存在著能量在空間上分散、在時(shí)間上有峰谷波動(dòng)等問(wèn)題，如風(fēng)力發(fā)電的間歇性，以及太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在夜間和光照條件不好時(shí)無(wú)法提供電力等等。而風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用綜合了風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，提高了資源的利用效率，也很好地解決了單獨(dú)使用風(fēng)力發(fā)電或太陽(yáng)能發(fā)電受季節(jié)和天氣等因素制約的問(wèn)題，使得風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電形成了很強(qiáng)的互補(bǔ)性，提高了供電的可靠性。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電是對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的綜合應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)大型風(fēng)力發(fā)電(單機(jī)裝機(jī)容量一般在MW級(jí)以上)與并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電、太陽(yáng)能光熱發(fā)電的風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用尚處于起步階段，主流的風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用是指中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電(單機(jī)裝機(jī)容量在100kW及以下)與太陽(yáng)能光伏發(fā)電的離網(wǎng)綜合應(yīng)用，即本文所研究的風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用。

一 多重因素推動(dòng)風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用發(fā)展

在政策方面，將由注重發(fā)展風(fēng)能和太陽(yáng)能大型并網(wǎng)發(fā)電向并重發(fā)展分布式發(fā)電轉(zhuǎn)變。過(guò)去幾年國(guó)家針對(duì)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電領(lǐng)域的政策主要集中在大型并網(wǎng)領(lǐng)域，風(fēng)光互補(bǔ)主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橹行⌒头植际桨l(fā)電，在過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)缺乏政策層面上的有力支持?！笆濉逼陂g，國(guó)家將不再一味發(fā)展大型風(fēng)電基地，也將鼓勵(lì)太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)電的分布式利用，如工業(yè)和信息化部《太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》將建立分布式光伏電站、離網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)、光伏建筑一體化（BIPV）系統(tǒng)、小型光伏系統(tǒng)及以光伏為主的多能互補(bǔ)系統(tǒng)列為“十二五”期間光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要任務(wù)之一。政策導(dǎo)向使得中小型分布式發(fā)電成為風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電領(lǐng)域的重要應(yīng)用形式之一，風(fēng)光互補(bǔ)行業(yè)將獲得國(guó)家政策的大力扶持。

市場(chǎng)發(fā)展方面，隨著風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)的成熟、可靠性的增強(qiáng)以及社會(huì)認(rèn)知度的提高，風(fēng)光互補(bǔ)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，市場(chǎng)進(jìn)一步細(xì)分。目前風(fēng)光互補(bǔ)已被廣泛應(yīng)用在道路照明、景觀照明、交通監(jiān)控、通訊基站、大型廣告牌、學(xué)?？破铡⒓彝ス╇?、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)、發(fā)電站以及海水淡化等領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大。

在技術(shù)上，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的綜合應(yīng)用，相比單一的風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電在穩(wěn)定性、資源利用效率等方面具備明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用系統(tǒng)的逆變單元、控制單元等可以為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)所共用，在系統(tǒng)成本上也有明顯的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，我國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，系統(tǒng)可靠性大幅提升，已處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

二 我國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)市場(chǎng)快速穩(wěn)定發(fā)展

近年來(lái)，在市場(chǎng)需求的強(qiáng)勁拉動(dòng)，以及其他諸多因素的推動(dòng)下，我國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模保持持續(xù)、穩(wěn)定、快速的增長(zhǎng)。

首先，風(fēng)光互補(bǔ)是風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電的綜合應(yīng)用，很好地解決了單獨(dú)使用風(fēng)能或太陽(yáng)能受季節(jié)和天氣等因素的制約，提高了資源的利用效率，也增強(qiáng)了應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性，使其比單獨(dú)的風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電具有更強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在邊遠(yuǎn)地區(qū)無(wú)電戶供電、海島供電、油井供電、道路照明、景觀照明、微波中繼站、鐵路和公路信號(hào)系統(tǒng)、燈塔和航標(biāo)燈電源、氣象臺(tái)站、地震臺(tái)站、水文觀測(cè)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等傳統(tǒng)離網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電和中小型風(fēng)力發(fā)電的市場(chǎng)領(lǐng)域，已經(jīng)越來(lái)越多的使用風(fēng)光互補(bǔ)供電。

其次，由于2010～2011年中小型風(fēng)機(jī)的出口比例在下降，中小型風(fēng)機(jī)更多應(yīng)用在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，在一定程度上促進(jìn)了國(guó)內(nèi)風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展。據(jù)中國(guó)農(nóng)機(jī)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)統(tǒng)計(jì)，2008～2009年我國(guó)中小型風(fēng)機(jī)出口量占總銷量的45%～55%，而這一比例在2010～2011年只有35%。

再次，我國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)在市政建設(shè)、城市治安監(jiān)控、森林防火監(jiān)控、電動(dòng)汽車充換電站等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用產(chǎn)品的種類和性能都有很大提高，也保證了其市場(chǎng)規(guī)模的快速增長(zhǎng)。

2009～2011年，我國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的銷售額增幅保持在29%～35%之間，2011年中國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的市場(chǎng)銷售額約為25.7億元，較2010年同期增長(zhǎng)約34.18%。

中國(guó)農(nóng)機(jī)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)光互補(bǔ)產(chǎn)品應(yīng)用在供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等領(lǐng)域時(shí)，需要配套的工程基建等投資，風(fēng)光互補(bǔ)產(chǎn)品的銷售額約占應(yīng)用市場(chǎng)總?cè)萘康?0%～67%。依此推算，2011年風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模約為42.8億元。

三 未來(lái)我國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)市場(chǎng)發(fā)展空間廣闊

風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用領(lǐng)域包括了風(fēng)光互補(bǔ)供電、照明、監(jiān)控等領(lǐng)域，涵蓋了邊遠(yuǎn)地區(qū)供電(包括無(wú)電戶供電)通信、石油、氣象、森林防火、邊防、路燈照明、景觀燈、電動(dòng)汽車充換電站等眾多領(lǐng)域，未來(lái)5～10年潛在市場(chǎng)容量在數(shù)千億元以上，市場(chǎng)推廣前景十分廣闊。

1 風(fēng)光互補(bǔ)照明領(lǐng)域

城市路燈照明方面，2010年住建部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)657個(gè)城市共有道路照明燈總計(jì)1774萬(wàn)盞，其中“十一五”期間凈增567萬(wàn)盞。且隨著國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，未來(lái)10年城市路燈年均增加量將不低于“十一五”期間，即未來(lái)10年城市路燈照明的市場(chǎng)潛在需求至少在千億元以上。而隨著風(fēng)光互補(bǔ)路燈控制技術(shù)、LED技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)步，組件轉(zhuǎn)化率的提升，未來(lái)風(fēng)光互補(bǔ)路燈一次性投入成本將可與普通路燈相競(jìng)爭(zhēng)，風(fēng)光互補(bǔ)路燈在城市路燈領(lǐng)域?qū)⑷〉酶蠓蓊~。

據(jù)交通部統(tǒng)計(jì)，截至2011年底全國(guó)高速公路總里程已達(dá)8.5萬(wàn)千米，2020年公路網(wǎng)總規(guī)模將達(dá)到420萬(wàn)千米，其中高速公路將達(dá)到12～13萬(wàn)千米。以60～80萬(wàn)/千米的路燈建設(shè)投資成本計(jì)算，新建高速公路照明的潛在市場(chǎng)可達(dá)200～400億元。

目前全國(guó)農(nóng)村公路(含縣道、鄉(xiāng)道、村道)里程達(dá)350.66萬(wàn)千米，5年新增59.13萬(wàn)千米，未來(lái)10年仍將有超過(guò)100萬(wàn)千米的增加，農(nóng)村道路照明市場(chǎng)又有很大的市場(chǎng)空間。若同時(shí)考慮道路照明燈的更新、市政景觀照明、公交候車亭照明、戶外廣告牌照明、公共廁所供電，整個(gè)照明領(lǐng)域領(lǐng)域?qū)︼L(fēng)光互補(bǔ)供電的市場(chǎng)容量需求更大。

2 風(fēng)光互補(bǔ)供電領(lǐng)域

無(wú)電戶供電方面，我國(guó)目前尚有220～270萬(wàn)戶人口居住在邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)，其中至少有100～150萬(wàn)戶可以采用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)來(lái)解決他們的用電問(wèn)題(其他居民則依靠電網(wǎng)延伸和小水電等來(lái)解決)。如果每戶按照脫貧基本用電水平測(cè)算，則潛在市場(chǎng)有30萬(wàn)kW；若按照小康用電水平，則潛在市場(chǎng)為150萬(wàn)kW。據(jù)世界能源大會(huì)白皮書(shū)統(tǒng)計(jì)，全球無(wú)電人口多達(dá)14億。主要是集中在亞非拉等地區(qū)，由于電網(wǎng)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不匹配所造成的無(wú)電人口，而快速有效的解決措施就是使用風(fēng)光互補(bǔ)或太陽(yáng)能。世界市場(chǎng)的開(kāi)拓需要一個(gè)逐步的推進(jìn)過(guò)程，以每戶1.5萬(wàn)元投入計(jì)算，消滅全球十分之一的無(wú)電戶而帶來(lái)的市場(chǎng)就可達(dá)上萬(wàn)億元。

石油工業(yè)領(lǐng)域，目前全國(guó)各地油田至少有10萬(wàn)臺(tái)抽油機(jī)在工作。如果10%采用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)，則需求容量約為10萬(wàn)kW。而且，油田都在荒郊野外，多數(shù)油田風(fēng)能和光能資源都很好，采用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的比率應(yīng)高于10%。

通信領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)三大電信運(yùn)營(yíng)商在多個(gè)基站和直放站中使用了風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)，投入使用的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，取得了很好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。全國(guó)約有150萬(wàn)個(gè)基站，年增長(zhǎng)率在10%左右。按照既有改造和增量合計(jì)來(lái)估算，如果每年有3萬(wàn)個(gè)新建或改造基站使用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)，其市場(chǎng)規(guī)模就可達(dá)15萬(wàn)kW。

在氣象環(huán)保領(lǐng)域，為了獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，往往要布置很多監(jiān)測(cè)點(diǎn)，電網(wǎng)不能有效覆蓋的地方就很難獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，因此為檢測(cè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)提供不間斷的電源是很重要的。初步估算全國(guó)有大大小小10萬(wàn)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，風(fēng)光互補(bǔ)供電市場(chǎng)需求約在2～3萬(wàn)kW之間。

交通供電領(lǐng)域，全國(guó)現(xiàn)有加油站約10萬(wàn)個(gè)、收費(fèi)站約8萬(wàn)多個(gè)，且隨著路網(wǎng)的不斷完善，每年增長(zhǎng)10%以上。這些站點(diǎn)有一半位于電網(wǎng)薄弱、甚至電網(wǎng)覆蓋不到的地方，若采用風(fēng)光互補(bǔ)供電方式，可有效降低通電、用電成本，按照每個(gè)新建站點(diǎn)裝機(jī)20kW，預(yù)計(jì)每年市場(chǎng)容量需求可達(dá)3萬(wàn)kW。

部隊(duì)營(yíng)房、邊防哨所和雷達(dá)站領(lǐng)域，我軍大約有2000個(gè)邊遠(yuǎn)、分散營(yíng)區(qū)、邊防哨所和雷達(dá)站，一般都遠(yuǎn)離城市、城鎮(zhèn)，遠(yuǎn)離電網(wǎng)，都存在供電保障問(wèn)題。部隊(duì)生活用電功率一般為20kW左右，日用電量一般小于100kWh，負(fù)荷也多為照明、取暖、水泵等生活用電，部隊(duì)對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的市場(chǎng)容量需求大約在4萬(wàn)kW左右。

3 風(fēng)光互補(bǔ)監(jiān)控領(lǐng)域

森林防火監(jiān)控方面，我國(guó)森林面積約為1.9億公頃，傳統(tǒng)森林防火主要是通過(guò)地面巡護(hù)、了望臺(tái)監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星遙感等，如果采用風(fēng)光互補(bǔ)監(jiān)控系統(tǒng)，這又是一個(gè)不小的市場(chǎng)。云南省擁有森林面積約18.2萬(wàn)平方千米，居全國(guó)第3位，投資了約2.5億元用于森林防護(hù)監(jiān)控，建立了492個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)控覆蓋了云南三分之一的森林面積。據(jù)此推算，若全國(guó)森林監(jiān)控系統(tǒng)都采用風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，則需要至少78億元的投資。

其他監(jiān)控領(lǐng)域，截至2009年，中國(guó)已建成油氣管道總長(zhǎng)超過(guò)6萬(wàn)千米，預(yù)計(jì)未來(lái)10年再建5萬(wàn)千米。如果建成監(jiān)控每千米一個(gè)的監(jiān)控系統(tǒng)，則潛在市場(chǎng)在500億元上下；此外，我國(guó)陸地邊境線東起遼寧丹東鴨綠江口，西至廣西壯族自治區(qū)防城港市的北部灣，總長(zhǎng)度約2.2萬(wàn)千米，對(duì)于風(fēng)光互補(bǔ)監(jiān)控來(lái)講，又是一個(gè)不小的市場(chǎng)。

4 農(nóng)林牧副漁的應(yīng)用

基于環(huán)境保護(hù)、食品安全等方面的考量，生物殺蟲(chóng)和物理殺蟲(chóng)是今后我國(guó)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防控的發(fā)展必然趨勢(shì)，僅農(nóng)田殺蟲(chóng)燈就有超過(guò)上億盞的潛在需求，風(fēng)光互補(bǔ)殺蟲(chóng)燈的應(yīng)用市場(chǎng)前景十分看好。 (轉(zhuǎn)下頁(yè))

未來(lái)3～5年，隨著我國(guó)對(duì)分布式能源利用的支持力度不斷增強(qiáng)，以及風(fēng)光互補(bǔ)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的不斷提升，特別是逆變器的升級(jí)換代，風(fēng)光互補(bǔ)產(chǎn)品將繼續(xù)朝著高智能化、高效率、高可靠性、長(zhǎng)壽命、綠色化等方向發(fā)展。

基于上述應(yīng)用領(lǐng)域的前景容量需求、風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用系統(tǒng)目前的發(fā)展態(tài)勢(shì)，未來(lái)風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，并綜合考慮目前國(guó)內(nèi)風(fēng)光互補(bǔ)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)基礎(chǔ)、可能存在的市場(chǎng)與政策的不確定性等，預(yù)計(jì)風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的市場(chǎng)在2020年之前將保持在33%～38%的增長(zhǎng)幅度，呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。“十二五”末，風(fēng)光互補(bǔ)產(chǎn)品市場(chǎng)將超過(guò)80億元，至2016年，預(yù)計(jì)我國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)產(chǎn)品市場(chǎng)將達(dá)到114億元，到2020年，市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)400億元，按風(fēng)光互補(bǔ)產(chǎn)品的銷售額占應(yīng)用市場(chǎng)總?cè)萘康?0%推算，同期應(yīng)用市場(chǎng)的規(guī)模將分別達(dá)到190億元和681.4億元。