歐洲風電發(fā)展可為中國提供借鑒

文／趙學永

歐洲風電發(fā)展可為中國提供借鑒

文／趙學永

人類對風能的應用可以追溯到5000年前古埃及人用風帆驅(qū)動尼羅河上的航船，公元前200年中國人用風輪提水灌溉，波斯人用垂直軸風輪磨面。在歐洲，丹麥是最早利用風能發(fā)電的國家，1891年丹麥的物理學家Poul La Cour和他的學生團隊設計制造了一臺現(xiàn)代意義上的風力發(fā)電機，用來電解學生做實驗用的氫氣和照明。Poul La Cour為了解決發(fā)電輸出不穩(wěn)定的問題，后來發(fā)明了一種調(diào)節(jié)器。1895年一個穩(wěn)定輸出的風力發(fā)電站建成，供一個叫Askovde村莊使用，奠定了現(xiàn)代風電技術(shù)的雛形和應用經(jīng)典。1940年，二戰(zhàn)期間出現(xiàn)了當時最大的1.25MW的兩葉片風電機組Grandpa`s Knob，給一個區(qū)域電網(wǎng)供電。后來丹麥人提出了一種劃時代的整機結(jié)構(gòu)，即所謂的“丹麥概念（Danish Concept）”，以固定槳葉、鼠籠式異步發(fā)電機、直接連網(wǎng)、固定轉(zhuǎn)速控制、主軸承、主軸、齒輪箱為技術(shù)標志。丹麥概念在風電發(fā)展的過程中起到了先驅(qū)作用，為后來先進的偏航、變槳、變速、雙饋異步發(fā)電機技術(shù)路線打下了基礎。20世紀70年代，當石油價格暴漲和由于國際政治爭端導致的石油禁運發(fā)生以后，在歐洲重新出現(xiàn)了對風電技術(shù)開發(fā)的熱潮，政府和企業(yè)支持各種與風電技術(shù)相關(guān)的研究項目。這個時期可以被認為是歐洲風電第一個大發(fā)展的階段。隨后，德國、丹麥、荷蘭、英國等紛紛出臺政策，促進風電機組的工業(yè)化和市場化研究，研制包括單葉片、雙葉片、三葉片乃至垂直軸的多種風電機組。1990年代初已經(jīng)做出了單機容量達3MW、雙葉片和液壓變槳的風電機組——Aerolus II，其安裝后共運轉(zhuǎn)了17年，在2008年完成了歷史使命后被報廢。Aerolus II在當時的成功預示著研發(fā)大型風電機組是可行的。在這臺機組之后，一些大功率風電機組的研制出現(xiàn)了失敗，使工程師們認識到大型風電機組的技術(shù)風險和經(jīng)濟代價。同時，此前的單葉片，雙葉片技術(shù)路線和三葉片相比也顯示出當時技術(shù)上的不足，所以90年代中期逐漸形成了以三葉片設計為主流的技術(shù)路線，單機功率也從300kW、400kW開始，不斷發(fā)展到600kW和750kW等。在雙饋異步風力發(fā)電機不斷完善，機組功率不斷增大，市場占有基本一統(tǒng)天下的同時，德國人以其從來不輕易跟隨的性格，成功地開發(fā)出直驅(qū)風力發(fā)電機，Enercon和Vensys 兩家德國企業(yè)的直驅(qū)技術(shù)概念引領著當今25%-30%的國際風電市場。

近15年，風能利用可以說除了計算機和通訊產(chǎn)業(yè)以外是發(fā)展最快的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在“雙饋”和“直驅(qū)”兩種技術(shù)方案為陸上風電市場主流的前提下，面對海上風電，出現(xiàn)了一些創(chuàng)新性的概念與技術(shù)方案來應對海上風電的技術(shù)難題， 如中速傳動概念 （HybriDrive，F(xiàn)usionDrive），高速永磁概念，SCD（Super Compact Drive）設計等。機組的功率也越來越接近10MW，最具代表性的如Vestas的雙饋方案V164-8MW， 葉輪直徑164米，功率8MW，是全球最大的機組； Enercon的E126-7.5MW是直驅(qū)方案的代表；而明陽風電的SCD6.5MW-145則是集中速傳動和緊湊設計于一體的最具先進性的創(chuàng)新方案。

100多年來，丹麥人憑借著對風能的熱情和執(zhí)著，在不同的時期對風能利用貢獻著創(chuàng)造性的技術(shù)智慧，培育出像Vestas等這樣的風電領軍企業(yè)。德國人憑借其雄厚的工業(yè)基礎，精湛的技術(shù)工藝水平，嚴謹科學的敬業(yè)態(tài)度，尊重大自然和尊重生活的價值觀，把風能利用和產(chǎn)業(yè)鏈條推向了現(xiàn)代化的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，孕育出像Nordex、 REPower、Siemens,、Bard,、Multibrid,、Kenesys、E.N.O等為代表的整機供應商，并有一千多家零部件企業(yè)相配套，形成完整的供應鏈體系，如Winergy、Bosch Rexroth、 Siemens、VEM、 ABB、 Beickhoff等等。近年來，盡管西班牙，荷蘭和英國在風電設備制造產(chǎn)業(yè)方面遠不能和德國相比，但其風電技術(shù)的開發(fā)也在不斷提高和進步，形成了以技術(shù)服務和風電場管理為主導的服務產(chǎn)業(yè)。西班牙的陸上風電和英國的海上風電都在歐洲新裝機總量中占有重要份額。

在風電技術(shù)、并網(wǎng)控制和風電場管理能力不斷提高和完善的同時，在歐洲乃至全球范圍內(nèi)，風電市場的發(fā)展卻并不一帆風順，這與國際政治和經(jīng)濟緊密相連。二戰(zhàn)以后石油價格的回落是對風能利用產(chǎn)業(yè)化探索的極大打擊，直到70年代石油價格飆升和政治因素導致的禁運，才重新激發(fā)人類對風能利用的熱情，一直到90年代初期，技術(shù)上有了重要突破，實現(xiàn)了商業(yè)化。2000年以前是風電技術(shù)快速發(fā)展的時期，出現(xiàn)了大功率三葉片偏航變槳和變速機組，超過1.5MW，歐洲國家紛紛出臺政策，鼓勵投資，快速推動風電市場發(fā)展的時期。快速發(fā)展導致了政策上的不完善和不確定性，市場供應和需求的不平衡，技術(shù)上的不成熟造成了質(zhì)量的風險與代價。如英國由一開始大力鼓勵風電，到撤銷政策，限制發(fā)展，使得英國的設備制造企業(yè)紛紛脫離風電市場，直到今天，英國大量的海上風電機組的需求仍然依賴于德國和丹麥的整機供應商。丹麥30多家整機廠的供應能力遠遠大于國內(nèi)的市場需求，同時激烈的市場競爭和質(zhì)量風險使一部分整機廠喪失生存能力，實現(xiàn)了重組和兼并,減少到只有幾家企業(yè)。相對而言德國的風電政策是穩(wěn)定的，整個產(chǎn)業(yè)一直良性發(fā)展，也是德國成為歐洲最大風電國家的主要原因。伴隨著歐洲經(jīng)濟在2000年前后的疲軟,歐洲風電市場處于低谷狀態(tài)，直到2004年以后歐洲經(jīng)濟開始復蘇,東京環(huán)保協(xié)議簽訂,各國對綠色環(huán)保的渴望與需求強烈,風電市場的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)調(diào)整完成,在技術(shù)上的完善和提高,使風電產(chǎn)業(yè)得到了快速提升。同時，歐洲國家迅速出臺一系列的激勵政策和措施,促使市場需求急劇擴大,整機供應量開始無法滿足需求,產(chǎn)能的擴大促使風電相關(guān)企業(yè)加強了投資。在這一時期風電技術(shù)獲得了急劇提升，REpower和Enercon先后分別推出5MW機組和4.5MW機組，1.5M和2MW成為市場的主流產(chǎn)品。在此輪的復蘇過程中德國風電產(chǎn)業(yè)尤其是供應鏈，依靠其強大的競爭力和國內(nèi)市場需求搶占了國際風電市場鰲頭。到2008年，風電產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能擴大基本完成，滿足了市場的需求，但是哥本哈根的環(huán)保會議的不成功，讓多數(shù)國家對清潔能源需求的壓力大大降低，再加上2009年美國的金融危機，同時對歐洲經(jīng)濟產(chǎn)生了連帶反應，造成了風電投資的大大縮水，很多計劃的項目被暫停和取消，使風電行業(yè)又一次進入停滯期，直到2013年下半年全球風電才有了變暖的趨勢。

中國對風電的利用可以從80年代算起，但真正大規(guī)?？焖侔l(fā)展還是從2004年前后起步的，比歐洲整整晚了20多年。中國風電發(fā)展速度是驚人的，短短幾年的時間形成了基本完整的國內(nèi)供應鏈體系。通過引進設計圖紙，工藝技術(shù)和國際優(yōu)質(zhì)供應商，國內(nèi)整機廠基本掌握了核心的風電技術(shù)，并不斷創(chuàng)新，逐步形成了獨立開發(fā)能力，鍛煉和培養(yǎng)了一大批風電專業(yè)人才。中國到2013年底裝機總量排全球第一位，成為名符其實的風電大國。從另一方面講，快速發(fā)展同樣帶來了諸多問題。市場結(jié)構(gòu)不平衡，基礎設施不完全配套，產(chǎn)業(yè)鏈價值分配不合理，產(chǎn)品質(zhì)量亟待提高，綜合經(jīng)濟效益不高，市場拓展受多方面因素的制約等等，都成為當前風電產(chǎn)業(yè)健康和理性發(fā)展下去的障礙。回顧幾年來國內(nèi)風電發(fā)展過程和歐洲風電以前的經(jīng)歷有著諸多的相似之處，他人的教訓應該成為后來者的經(jīng)驗加以避免。

市場的冷暖不僅要滿足國家能源發(fā)展戰(zhàn)略和清潔環(huán)境對風能的需求，同時還受到國際風能市場起伏的較大影響。在政策激勵和措施上，要有穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)導向政策，引導上下游企業(yè)理性發(fā)展。所謂的快速膨脹與短平快式的做大做強發(fā)展模式都不太適合像風電這樣的大投入、高科技的產(chǎn)業(yè)，而當前國內(nèi)一些企業(yè)的困局也充分說明了這一點。在此問題上，德國的新能源政策和發(fā)展思路是值得研究和借鑒的，它不僅保證了德國風能利用持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展，同時培育了一個新型的產(chǎn)業(yè)鏈條，向國際市場輸出設備和技術(shù)，以及與之相關(guān)的先進的商業(yè)經(jīng)營模式。德國的新能源是繼電子、電氣、機械、化工、醫(yī)藥之后的又一個具有超強競爭力的產(chǎn)業(yè)。

除國家的穩(wěn)定激勵政策和市場結(jié)構(gòu)以外，一個風電企業(yè)要實現(xiàn)發(fā)展壯大，依賴于兩個核心的因素，即融資環(huán)境和核心技術(shù)競爭力。企業(yè)擁有良好的融資渠道是解決產(chǎn)業(yè)大投入的必然要求。風電產(chǎn)品是傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)和現(xiàn)代高科技的雙重體現(xiàn)，但就零部件而言都是傳統(tǒng)的工業(yè)技術(shù)，如齒輪箱、發(fā)電機、葉片、控制器等，但結(jié)合起為整體就成為一個高科技產(chǎn)品，因此其核心技術(shù)是整體匹配技術(shù)。風電機組的輸入是變化多端的和惡劣的，受一年四季的自然環(huán)境決定，而它的輸出要求又必須是穩(wěn)定的和友好的，這需要在惡劣和友好之間要實現(xiàn)機械能向電能的等值轉(zhuǎn)換。另外，一個穩(wěn)定健康發(fā)展的企業(yè)必須擁有核心技術(shù)競爭力，提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。國內(nèi)和國際風電市場是在冷暖交替，波浪起伏的過程中走過的，很大可能還會這樣走下去。只有那些擁有核心技術(shù)競爭力，提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務的企業(yè)才能占領市場，度過寒冬，迎來新一輪的春天。近幾年國內(nèi)外的情況證明了這一點。（本文作者為中國明陽風電集團總裁）