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德国、丹麦、西班牙等国家的企业开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统,发展变桨距控制及失速控制的风力机设计理论,采用新型风力机叶片材料及叶片翼型,研制出变极、变滑差、变速恒频及低速永磁等新型发电机,开发了由微机控制的单台及多台风力发电机组成的机群的自动控制技术,从而大大提高了风力发电的效率及可靠性。在此基础上,风力发电机单机装机容量可以达到600千瓦以上。不少国家建立了众多的中型及大型风力发电场,并实现了与大电网的对接。
中国陆地10米高度层实际可开发的风能储量为2.53亿千瓦,风能资源丰富的地区主要集中在北部、西北和东北的草原、戈壁滩以及东部、东南部的沿海地带和岛屿上。考虑到近海风能,总储量应该不止2.53亿千瓦,合计可达10亿千瓦。风电项目通常要求年利用小时数高过2000小时,目前中国已经建成的风电场平均利用小时约2300小时,主要位于“三北”地区(西北、东北和华北)及东南沿海。我国并网风电建设规模较大的省份为:新疆、内蒙古、广东、辽宁、浙江、江苏、宁夏、甘肃、福建等。累计装机前三名为新疆、内蒙古、广东。
我国风电装机占总装机的比重不过0.39%左右。我国风电发展较早的新疆地区,该比重也仅为2%左右。故,发展潜力非常大,长远占比可提升至5-10%;但是,纵到2015年,预计该比例也会低于4%。国家发改委规划,“十一五”期间拟建成30个10万千瓦级的风电项目,在内蒙、河北、江苏、甘肃等地形成4个百万千瓦级的风电场。按规划,到2010年我国风电装机容量可达800万千瓦,但照目前各地区的建设势头,若政策面进一步向好(风电上网定价更为优惠等),最终结果可能达到或超过1000万千瓦,甚至超过1200万千瓦,目前已有业界专家乐观预测至2000千瓦(取决于风电上网电价及国家的审批政策,若政策放开、电价优惠,完全有可能)。除蒙、冀、苏、甘之外,广东、山东等风力资源较为丰富的省份“十一五”规划建设风电规模也可达到100万千瓦左右。见图1(图中取保守预测值,假设到2010年总装机约为1015万千瓦)。
5、现阶段上市公司从中受益较为有限。上市公司介入较晚,当前的风电设备(整机、零部件)规模较小,市占率不高,不必期望过高。若不考虑股价,仅从风电产品的竞争力出发,我们相对比较看好湘电股份( 26.21,-0.12,-0.46%)、中材科技( 25.10,-1.22,-4.64%)、天奇股份( 17.66,-0.69,-3.76%),然后才是华仪电气、长城电工( 14.87,0.05,0.34%)、长征电器( 12.68,-0.01,-0.08%)。但它们都有一些不确定性,前景不甚明朗。若考虑到当前的股价,我们认为上述所有个股高涨的股价均已充分反映了风电题材预期,风险较大,无法仅仅基于风电设备产业的广阔前景而给予“买入”或“增持”评级。它们都还需要时间来证明自己能挤入风电市场,成为领先的优势厂商。
3、随着国内新进入厂商(内资、外资)的陆续量产,风电整机设备领域的竞争将日趋激烈,预计2008年以后销售利润率下滑。目前在手订单情况较好的厂商有:新疆金风、大连华锐、东方汽轮机厂、浙江运达等。金风、华锐是行业领头羊。华锐、金风在手合同总装机容量大约150万千瓦上下。东方汽轮机厂在手合同达到60万千瓦,运达的合同约为25-30万千瓦。但大多数国内厂家在手合同不超过3-5万千瓦,风电场客户数量不超过2个。预计2007年、2008年,国产(民族品牌)风机设备市场份额中,会有70-80%左右属于前四强(新疆金风、华锐、东方汽轮机厂等);大多数国内厂家的份额不超过1-2%
2003年德国曾经因为风电出力骤减导致电价上涨20%。有些人认为,丹麦的经验表明,风电能占到电网20%以上的发电量比重。其实不尽然。丹麦也有它的特殊情况。它的风电夏季发电量仅为冬季的一半,而夏季用电需求弱于冬季;夏季白天发电量较夜间大,白天用电需求正好也高于夜间;冬季夜间发电量最大,此时的用电需求正好也在高位。而在台湾,夏天白天是全年用电高峰,此时风电出力反而最低,仅及冬季的10%左右。我国大陆多数地区也是冬春季节风速高,夏季风速小;沿海地区还经常受到台风的侵扰(台风风速过大,不利于发电)。
风力发电机并不能将所有流经的风力能源转换成电力,理论上最高转换效率约为59%,实际上大多数的叶片转换风能效率约介于30-50%之间,经过机电设备转换成电能后的总输出效率约为20-45%。一般市场上风力发电机的启动风速约为2.5-4米/秒,于风速12-15米/秒时达到额定的输出容量。当风速更高时,风力发电机的控制机构将电力输出稳定在额定容量左右,为避免过高的风速损坏发电机,大多于风速达20-25米/秒范围内停机。一般采用旋角节制或失速节制方式来调节叶片之气动性能及叶轮的输出。依据目前的技术,3米/秒左右的风速(微风的程度)便可以进行发电。但在进行风场评估时,通常要求离地10米高的年平均风速达到5-5.5米/秒以上。
(3)、一次性投资较火电大,上网电价高于火电、水电。目前国内风电场的千瓦造价通常要8000-12000元,比西方还高,原因之一是进口设备价格较贵。2002年,采用当时先进的风电机组在最佳条件下,欧洲每千瓦装机的投资成本为832欧元(现价折人民币8428元),每度电的成本为0.0388欧元(合人民币不到0.4元/度,我国火电成本通常为0.15-0.25元/度左右)。随着技术的进步,风电成本将会下降。有研究称,预期风电成本会从0.04欧元/度,下降至2010年的0.03欧分/度(假设装机成本降至628欧元/千瓦);到2020年,再降低至0.0234欧元/度(装机成本为497欧元/千瓦)。届时,风力发电的成本已跟燃煤机组的成本相近。
小型独立风力发电系统一般不并网发电,只能独立使用,单台装机容量约为100瓦-5千瓦,通常不超过10千瓦。它的构成为:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。因风量不稳定,故小型风力发电机输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。