风力发电项目可行性研究报告.docx

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风力发电项目可行性研究报告

风力发电项目可行性

研究报告

1.总论

风能是太阳能的转化形式，是一种不产生任何污染物排放的可再生的自然能源。

受化石能源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，自20世纪70年代中期以来，世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。

特别是自20世纪90年代初以来，现代风能的最主要利用形式——风力发电的发展十分迅速，世界风电机装机容量的年平均增长率超过了30％，从1990年的216万千瓦上升到2003年的4020万千瓦。

与此同时，限制风能大规模商业开发利用的主要因素——风力发电成本在过去20年中有了大幅的下降。

随风力资源的不同、风电场规模不同和采用技术不同，风力发电成本也有所不同。

目前低风力发电成本已降至3～5美分/千瓦时，高风力发电成本也降至10～12美分/千瓦时。

到2010年，它们将分别降至2～4美分/千瓦时和6～9美分/千瓦时，达到和化石能源相竞争的水平。

随着风能这一态势的发展，世界风力发电机的装机容量到2020年预计会达到12.45亿千瓦，发电量占世界电力消费量的12％。

因此，风能将是21世纪最有发展前途的绿色能源，是当前人类社会经济可持续发展的最主要的新动力源之一。

1.1项目提出的背景,投资的必要性和经济意义

1.1.1项目提出的背景

十六大提出2020年我国国内生产总值（GDP）要实现比2000年翻两番的总目标，以多大的能源代价实现这个总目标引起广泛关注。

如果能源消费也随之翻两番的话，到2020年我国能源消费总量将达到每年近60亿吨标准煤！

而我国常规能源的剩余可采总储量仅为1500亿吨标准煤，仅够我国使用25年！

国家电监委预计今年的电力缺口在2000万千瓦，供需矛盾比去年更加突出。

需要特别注意的是，现阶段我国人均能源消费量只有世界人均能源消费水平的一半，而人均电力消费量则仅仅是美国的1／13、日本的1／8。

解决能源和电力短缺的战略途径有两个：

其一是节能，但节能只能缓解紧缺问题；其二是大力增加能源的供给。

从能源技术的角度来看，一个需要回答的问题是：

哪些能源才是解决我国能源和电力短缺的最现实的战略选择呢？

资料表明，我国的煤炭资源仅能维持20年使用；2003年我国共进口石油1.1亿吨；我国水能资源经济可开发量为3.9亿千瓦，年发电量1.7万亿千瓦时；显然，利用常规能源不能解决我国的能源和电力短缺。

在当前能源紧缺的背景下，发展风电意义重大，发展风电刻不容缓。

1.1.2投资的必要性

1.1.2.1世界风能开发现状与展望

以煤炭、天然气、石油、水利和核物质为原料或资源的传统电力开发造成了大量的环境负担，如环境污染、酸雨、气候异常、放射性废物处理、石油泄露等等。

而以风能为资源的电力开发对环境的影响则十分微小，具有显著的环境友好特性，是典型的清洁能源。

在四级风区（每小时２０～２１.４公里），一座７５０千瓦的风电机，平均每年可以替代热电厂１１７９吨的ＣＯ２、６.９吨的ＳＯ２和４.３吨的ＮＯ排放。

风能资源无穷无尽，产能丰富。

根据美国风能协会（ＡＷＥＡ）的估计，如果要产生美国可开采风能的能源总量，每年需要燃烧２００亿桶原油（几乎是目前世界全部原油产量）。

但与石油相比，风能却是可再生的资源，失而复得，同时风能具有自主性的特点，不会受到国际争端造成的价格震荡和禁运等冲击。

ＡＷＥＡ测算，在美国使用现有技术，利用不到１％的土地开发风能，可以提供２０％的国家电力需求。

而１％的土地中，只有５％是设备安装等必须使用的，其他９５％还可以继续用于农业或畜牧业。

风能资源比较丰富的地区大多边远，风能开发为边远地区就业增长、经济发展、农业用地增加收入等带来机会。

从世界范围看，风能和太阳能产业可能成为新世纪制造业中就业机会最多的产业之一。

全球风能资源极为丰富，而且分布在几乎所有地区和国家。

技术上可以利用的资源总量估计约53×106亿度/年。

1973年发生石油危机以后，欧美发达国家为寻找替代化石燃料的能源，投入大量经费，动员高科技产业，利用计算机、空气动力学、结构力学和材料科学等领域的新技术研制现代风力发动机组，开创了风能利用的新时期。

由于风能开发有着巨大的经济、社会、环保价值和发展前景，经过30年的努力，世界风电发展取得了引人注目的成绩。

近２０年来风电技术有了巨大的进步，风电开发在各种能源开发中增速最快：

全球风电装机总量１９９７至２００２年的５年间增长４倍，由１９９７年的７６００兆瓦增至２００２年的３１１２８兆瓦，增加了２.３万兆瓦，平均年增幅达３２％。

而风能售价也已能为电力用户所承受：

一些美国的电力公司提供给客户的风电优惠售价已达到２～２.５美分／千瓦小时，此售价使得美国家庭有２５％的电力可以通过购买风电获得，而每个月只需支付４～５美元。

风电一直是世界上增长最快并且不断超越其预期发展速度的能源，1997～2002年全球风电累计装机容量的平均增长率一直保持在33％，而每年新增风电装机容量的增长率则更高，平均为35.7％。

2004年欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12——关于2020年风电达到世界电力总量的12％的蓝图》的报告，“风力12％”的蓝图展示出风力发电不再是一种可有可无的补充能源，已经成为解决世界能源问题的不可或缺的重要力量。

根据“风力12”发表的2005～2020年世界风电和电力需求增长的预测报告，按照风电目前的发展趋势，将2005～2007年期间的平均当年装机容量增长率设为25％是可行的，2008～2012年期间降为20％，以后到2015年期间再降为15％，2017～2020年期间再降为10％。

推算的结果2010年风电装机1.98亿千瓦，风电电量0.43×104亿度，2020年风电装机12.45亿千瓦，风电电量3.05×104亿度，占当时世界总电消费量25.58×104亿度的11.9％。

按2007年预计的装机容量0.4亿千瓦计算，假设每台单机1500千瓦，则需要齿轮箱26667台，按每台120万人民币计算，则市场规模达到320亿元人民币，而且其市场规模每年还按20％的速度递增，在2020年将达到1272亿元人民币的市场规模。

经过三十多年的努力，世界风电发展取得了令人注目的成绩，世界风力发电成本迅速下降，从1983年的15.3美分/度，下降到1999年的4.9美分/度，表2为2003年世界风能开发利用前10个国家风电装机及市场份额。

目前欧洲占全世界风电装机容量的74％。

德国为世界风电发展之首。

我国风电发展进展极其缓慢。

截止到2003年底，全国风电场总装机容量仅为56.7万千瓦，仅占全国总装机容量的0.14％。

尽管已建有40个风电场，但平均每个风电场的装机容量不足1.5万千瓦，远未形成规模效益。

从中可以看出中国市场份额最低，但具有相当大的发展潜力。

据《人民日报》2005年11月份最新报道：

“我国风电发展了20多年，但至今装机容量还只有76万千瓦，仅占全国总装机容量的0.2％，伴随着技术的突破，从200Kw～750Kw风力发电设备的国产化已基本完成，其中600Kw、750Kw风电设备的国产化率超过90％，国内第一台单机1200Kw的风力风电机在新疆达坂城投入使用。

风力发电场的建设异军突起，风力发电的成本降至每千瓦时0.38元左右，与火力发电的成本已相当接近。

”

据国际能源署（ＩＥＡ）预测，２０２０年，全球风电装机总量将达１２.６亿千瓦。

单机平均１.５兆瓦，年总电量达３.１万亿千瓦小时，占２０２０年全球总发电量的１２％。

要达到１２.６亿千瓦的风电容量，总投资估算约需６３００亿美元，这将是全球机电制造业和风电建设的一个巨大市场。

1.1.2.2风力发电原理

太阳的辐射造成了地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均，空气沿水平方向运动形成风。

各地风能资源的多少，主要取决于该地每年刮风的时间长短和风的强度如何。

把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。

风力发电机一般由风轮、发电机（包括传动装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构建组成。

风轮是集风装置，它的作用是把流动空气的动能转变为风轮旋转的机械能。

一般它由2～3个叶片构成。

风轮转动的机械能通过传动装置增速齿轮箱传递到发电机转化成电能。

1.1.2.3风力发电技术已相当成熟

为什么在发达国家中风电的年装机容量以35.7％的发展速度高速度增長？

一个重要原因是风电技术已经相当成熟。

目前单机容量500、600、750千瓦的风电机组已达到批量商业化生产的水准，成为当前世界风力发电的主力机型。

更大型、性能更好的机组也已经开发出来，并投入生产试运行。

如丹麦新建的几个风电场，单机容量都在2兆瓦以上；摩洛哥在北方托萊斯建造的风电场，采用的风电机组功率达到2.1兆瓦；德国在北海建设近海风电场，总功率在100万千瓦，单机功率5兆瓦，可为6000户家庭提供用电，计划2004年投产。

据国外媒体报道，该公司5兆瓦的机组是世界上最大的风力发电机，其旋翼区直径为126米，面积相当于2个足球场。

发电机塔身和发电机总重1100吨，发电机由3片旋翼推动，每片长61.5米，旋翼最高点离地面183米。

该风电场生产出来的电量之大，相当于常规电厂，而且可以在几个月的时间内建成。

同时风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料。

由于现代大部分水准的风电机组都有三个叶片，质量大，制造费用高。

为了减轻塔架的自重，有些国家如瑞典把大型的水准轴风机设计成两个叶片。

瑞典NordicWindpowerAB公司已完成重量轻的双叶片500千瓦和1兆瓦机组的设计。

此外，风电控制系统和保护系统方面广泛应用电子技术和计算机技术。

这不仅可以有效地改善并提高发电总体设计能力和水准，而且对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。

1.1.2.4风能经济

风能产业在过去２０年里发生了巨大变化，风电成本下降的速度比任何其它传统能源都快。

过去１０年间，建立一个新的天然气电厂的成本只降低了１／３。

相比较而言，世界上的风电装机容量每翻一番，风电场的成本就下降１５％，而２０世纪９０年代风电装机容量翻了三番，现在建立一座风电场的成本只及８０年代中期的１／５左右，预计到２００６年，成本还会再降３５％～４０％。

展望未来２０年，影响风能成本的一些因素还会迅速变化，风电成本还会继续下降。

①风能成本极大依赖风场的风速。

风能正比于风速的立方，因此风速增强会引起很大

的电力增长。

②大型风力发电机技术进步带来成本下降。

风机塔越高、龙骨扫描面积（风机叶片扫描面积正比于龙骨长度的平方）越大，风机发出的电力越强。

龙骨直径从８０年代的１０米增加到５０米后，功率则由２５千瓦增加到现在常用的７５０千瓦，电力输出增加近５５倍，这其中的部分原因是由于现在的扫描面积是原来的２５倍以上，同时由于风机离地面更高，风速也加强了。

③大风场比小风场更具经济效益。

④风力发电的电子测控系统、龙骨设计和其它技术的进步，使得成本大大降低。

一个现代常用的１６５０千瓦风电机与以往２５千瓦风电机相比，以２０倍的投资获得了１２０倍的电力增长，单位千瓦电力成本已大大降低。

研究表明，优化风电机的配置也能改进项目的产能。

⑤风电企业的财务成本。

风电是资本密集型产业，因此财务成本构成风能项目的重要成本变量。

分析表明，如果美国的风电场获得同天然气电厂相同的利率贷款，其成本将会下降４０％。

⑥输电、税收、环境和其他政策也影响风场的经济成本。

输电和电网准入限制对风能成本有较大影响。

在产业政策方面，风电开发比较发达的国家都提供了风电的税收优惠政策。

美国联邦税则对风能开发提供了产品税返还（ＰＴＣ）和风电机５年加速折旧政策，每千瓦小时１.５美分的ＰＴＣ返还政策可根据年通货膨胀率进行折算（现在是１.７美分／千瓦小时）。

ＰＴＣ在１９９２年首次发布，１９９９年截止后又延长至２００１年，之后又再次延期至２００３年底。

⑦更加严格的环境保护条理将增加风能的竞争力。

单位千瓦风电对环境的影响要远远低于其他传统主流发电。

风电既不通过消耗资源释放污染物、废料，也不产生温室气体和破坏环境，也不会有其他能源的开采、钻探、加工和运输等过程成本和环境成本。

更高的空气质量和环保标准将意味着风能将变得更加具有竞争力。

相反，环境标准的降低或未将发电过程的环境治理成本计算在内，使不洁净能源的售价很低。

但这是具有欺骗性的，这表明，政府和市场忽视了健康和环境成本，从而给了不洁净能源隐形补贴，而此补贴却远高于显性的对风能的补贴。

⑧风能提供了辅助性的经济效益。

风能开发不依赖化石能源，因而其经济表现比较稳定；风能为土地拥有者带来稳定的收入；风能为边远地区带来税收。

⑨风电和其它类型能源成本比较。

早在２０世纪９０年代初，ＰＧ＆Ｅ公司和美国电力研究所ＥＰＲＩ就曾预言，风能将会是最便宜的能源。

这并非痴人说梦，如今风能可以与其它主流能源技术相竞争已成事实。

基于现在市场条件，美国风能协会估计，大一点的风场风电的平均成本已经小于５美分／千瓦小时，这还不包括ＰＴＣ补贴的１.５美分／千瓦小时，此项１０年期的补贴，对３０年运营期的风场可以降低风能成本０.７美分／千瓦小时。

1.1.2.5风能资源十分丰富

为什么发达国家会竞相大力发展风电呢？

另一个重要原因就是风力资源非常丰富。

按目前技术水平，只要离地10米高的年平均风速达到5～5.5m/s（四级风速为5.5—7.9m/s）以上，风力风电就是经济的。

科技进步可能把可利用风能的风速要求进一步降至5m/s以下。

据估计，世界风能资源高达每年53万亿千瓦时，预计到2020年世界电力需求会上升至每年25.578亿千瓦时。

也就是说，全球可再生的风能资源是整个世界预期电力需求的2倍。

对我国来说，我国拥有可供大规模开发利用的风能资源。

据初步探明结果，陆地上可开发的风能资源即达2.53亿千瓦；加上近海（15米深的浅海地带）的风能资源，全国可开发风能资源估计在10亿千瓦以上。

与之对照，我国水能资源可开发量仅为3.9亿千瓦！

我国2003年的装机容量已为3.85亿千瓦，所以国外专家评论，中国单靠风力发电就能轻而易举地将现有的电力生产翻上一翻。

我国风能资源丰富的地区主要分布在西北、华北和东北的草原和戈壁，以及东部和东南沿海及岛屿，这些地区一般都缺少煤碳等常规资源。

在时间上冬春季风大、降雨量少，夏季风小、降雨量大，与水电的枯水期和丰水期有较好的互补性。

中国的风能资源主要集中在两个带状地区,一条是“三北（东北、华北、西北）地区丰富带”,其风能功率密度在200瓦/平方米～300瓦/平方米以上,有的可达500瓦/平方米以上,如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等,这些地区每年可利用风能的小时数在5000小时以上，有的可达7000小时以上。

“从新疆到东北,面积大、交通方便、地势平,风速随高度增加很快，三北地区风能在上百万千瓦的场地有四五个,这是欧洲没法比的。

其中青海、甘肃、新疆和内蒙可开发的风能储量分别为1143万千瓦、2421万千瓦、3433万千瓦和6178万千瓦，是中国大陆风能储备最丰富的地区。

另一条是“沿海及其岛屿地丰富带”，其风能功率密度线平行于海岸线。

沿海岛屿风能功率密度在500瓦/平方米以上，如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等岛屿，这些地区每年可利用风能的小时数约在7000-8000小时，年有效风能功率密度在200瓦/平方米以上。

1.1.2.6风电成本已具有市场竞争力

长期以来，人们以风电电价高于火电电价为由，一直忽视风电作为清洁能源对于能源短缺和环境保护的意义，忽视了风电作为一项高新技术产业而将带来的巨大的产业前景，更忽视了风电对于促进边远地区经济发展所能带来的巨大作用。

但近10年来，风电的电价呈快速下降的趋势，并且在日趋接近燃煤发电的成本。

以美国为例，风电机组的造价已由1990年的1333美元降至2000年的790美元，相应地发电成本由8美分/千瓦时减少到4美分/千瓦时，下降了一半，预计2005年可降至2.5—3.5美分/千瓦时，达到与常规发电设备相竞争的水准。

美国1980年代初期第一个风电场的发电成本高达30美分/千瓦时。

目前，美国政府为所有新建风电场的前十年运行提供1.5美分/千瓦时的发电税收减免，使的一些新建风电场的合同电价已降至3美分/千瓦时以下。

据《人民日报》2005年11月07日第十一版最新报道，“我国的风力发电的成本已降至每千瓦时0.38元左右，与火力发电的成本已相当接近，具有相当的竞争力”。

风电机组的设计寿命通常为20～25年，其运行和维护的费用通常相当于风电机组成

本的3～5％。

风电成本已经可以和新建燃煤电厂竞争，在一些地方甚至可以和燃气电厂匹敌。

上述比较只计算了风电和化石燃料发电的内部成本（即本身发电的成本），尚未将社会承担的污染环境这些外部成本计算在内。

更为科学、更为平等地比较风电和其他燃料发电成本的话，还应该计算不同发电方式的外部成本。

关于化石燃料或核能发电的外部成本，由于存在大量的不确定因素，一般难以被具体确认和量化。

但是欧洲最近公布了一个历时10年的研究项目的成果（在欧盟15个成员国进行评估包括计算一系列燃料成本的“ExternE”计划），给出了不同燃料的外部成本，整个研究的结论是，如果把环境和健康有关的外部成本计算在内，来自煤或石油的电力成本会增加一倍，而来自天然气的成本会增加30％，核电则要面对更大的外部成本，如公众的责任、核废料和电厂退役等。

而风电的外部成本最小，与现行价格比较几乎可以忽略不计。

1.1.2.7我国风电行业的发展历程

我国的风电场建设大体分为三个阶段。

第一阶段是1986～1990年我国并网风电项目的探索和示范阶段。

其特点是项目规模小，单机容量小，最大单机200Kw，总装机容量4.2千千瓦。

第二阶段是1991～1995年示范项目取得成效并逐步推广阶段。

共建5个风电场，安装风机131台，装机容量3.3万千瓦，最大单机500Kw。

第三阶段是1996年后扩大建设规模阶段。

其特点是项目规模和装机容量较大，发展速度较快，平均年新增装机容量6.18万千瓦，最大单机容量达到1300Kw。

截止2002年底，全国共建32个风电场，总装机容量达到46.62万千瓦。

在所有风电场中，装机容量居前三位依次为新疆达坂城二场、广东南澳风电场和内蒙古惠腾锡勒风电场。

随着我国《可再生能源法》的颁布实施和一系列优惠政策出台，风电的发展依法得到鼓励，风电的发展在未来几年内必将进入爆炸性的增长的阶段。

根据最新资料，2005年1～9月，国家发改委审批同意开工的风电场达到8个，总装机容量达到80万千瓦，预计全年将会达到120万千瓦。

2003年底，我国新增风电装机容量10万千瓦，累计装机容量57万千瓦；2004年底，新增风电装机容量20万千瓦，累计装机容量76万千瓦，年新增风电装机容量增长近2倍。

根据政府提出的最新风电发展目标，到2020年全国风电装机容量要达到3000万千瓦，而到2003年底我国风电装机容量仅有56万千瓦，占全国电力总装机

容量的0.14％。

这表明在今后的17年中，年均要新增风电装机容量170多万千瓦。

按每台风机800kw计算，其每年的市场容量在2125台以上。

1.1.2.8我国风电行业发展现状

我国自1983年山东引进3台丹麦Vestas55kW风力风电机组，开始了并网风力发电技术的试验和示范。

“七五”、“八五”期间国家计委、国家科委都开列了研制并网风力发电机组的重点攻关项目。

1994年全国风电新增装机容量为1.29万千瓦，年装机容量首次突破万千瓦大关，2003年年装机容量首次达到10万千瓦。

特别是进入“九五”期间，在国家有关优惠政策和国家经贸委“双加工程”的推动下，全国风电装机容量得到了快速的发展。

在1994～1999年期间，全国21个风电场共装机容量为24.9万千瓦，年装机4.15万千瓦。

表明我国风电场建设在这6年间已步入产业化阶段。

在后来的发展中，又能及时跟上国际大中型风电机组的发展步伐。

如德国从1993年开始安装500kW风电机组，而我国新疆达坂城2号场于1993年也在国内率先安装了4台500kW的风电机组。

特别是在“九五”期间，450～750kW的大中型风电机组倍受青睐。

在“九五”期间的4年间，共装机22.5万千瓦，占全国风电总装机容量的85.7％。

虽然风电建设取得了一定成绩，但最近几年的发展较缓慢，与发达国家比差距还非常大，德国2003年的装机容量为267万千瓦，累计达到1461万千瓦，而我国2003年的装机容量仅有10万千瓦，累计达到57万千瓦。

从1984年研制200kW风电机组以来，已经历时整整15个年头。

目前，国产风电机组在我国的风电场中还未占一席之地。

国家已经出台了相关政策，加快风电机组的国产化率，争取尽快将国内风电市场，从外商手里夺取回来。

这些外商企业，主要来自丹麦（占70.7％）、德国（占12.8％）、美国（占6.9％）、西班牙（占5％）和荷兰（占0.7％）等国家。

国家发改委有关人士，最近在非公开场合明确表示，风电市场宁可发展速度慢一点，也要扶持民族工业，不能再蹈汽车工业覆辙。

风电机组是风电场的核心设备，在风电场的建设投资中风机设备费是风力发电项目投资的主要部分，约占总投资的60～80％，因此风电机组的状况成为一个国家风电发展的重

要指标。

由于我国风电发展与世界先进水平有一定差距，风电机组的制造水平相差更大，我国各年装机的主导机型与世界主流机型存在几年的滞后。

如2000年后，兆瓦级风电机组已成为世界风电市场的主流机型，但我国装机的主导机型仍然是600kW。

风电机组的生产和制造是反映一个国家风电发展水平的重要因素。

中国从20世纪70年代开始研制大型并网风电机组，但直到1997年在国家“乘风计划”支持下，才真正从科研走向市场。

目前，我国已基本掌握了200～800kW大型风电机组的制造技术，主要零部件都能自己制造，并开始研制兆瓦级机组。

国内的市场份额有了很大提高目前，600和800kW机组的技术已经通过支付技术转让费购进全套制造技术或与国外合资生产等方式引进，现在新疆金风公司、西安维德风电公司以及洛阳拖－美德风电公司投入批量生产。

1.1.2.9潜在市场及发展趋势

1.1.2.9.1潜在市场

风电，“取之不尽，用之不竭”。

与太阳能发电、生物能发电、地热发电和海洋能发电等“可再生能源”电力相比，风电居于首位。

它几乎是没有污染的绿色能源，除了靠近时有增速箱“磨牙”和风机叶片冲击空气“霍霍”的噪音（300米外小于55dB）、若与燃煤火电相比，同样发1kW·h电，风电可减排二氧化碳0.75kg，二氧化氮0.0045kg，二氧化硫0.006kg，烟尘0.0052kg。

风力发电时，几乎不消耗矿物资源和水资源（润滑油脂除外），若再与燃煤火电比，同发1kW·h电，可节约标煤0.39kg和水3kg，这对缺煤、缺水、缺油或交通运输不便的区，尤其可贵。

风能是当前技术和经济上最具商业化规模开发条件的新能源，同时随着风力发电机国产化程度的提高，风力成本还可大幅度下降，有专家预测本世纪内可下降40％，而火电与核电成本下降的空间十分有限或几乎没有。

在当前我国电力供需矛盾突出的态势下，开发风力风电可以优化调整电力结构，是极富生命力的。

因为一般从秋末至暮春是盛风期，风电可满发，而这期间恰逢水电枯水期，可补充电网中水电之不足，这对水电比重较大或径流水电站较多的电网来说，更具风水互补、均衡出力的作用。

风电场与常