丹麦风力发电产业现状及发展趋势

欧洲-丹麦 2004-09-17 10:53:41.0【文章字体:
  
 
丹麦风力发电产业现状及发展趋势

一. 丹麦风力发电业的历史与现状

   由于缺乏自然能源等原因,丹麦成为世界上最早开始进行风力发电研究的几个国家之一。丹麦的风力发电研究始于1891年,第一次世界大战期间,由于进口石油的严重短缺,进一步刺激了风力发电业的发展。至1918年,丹麦四分之一的乡村发电站(约120家)完全采用风力发电,当时的风力发电机功率多为20-35KW(千瓦)。战后由于石油供应的恢复,这些发电机又很快变得不合时宜了,至1920年,仅保留了75台风力发电机。第二次世界大战的爆发导致的石油紧张,又重新点燃了人们对风能的兴趣。当时活跃在丹麦风力发电工业的公司主要有两家:Lykkegaard 和F.L.Smidth 公司。

    二次世界大战后,欧洲经济合作组织(现欧盟的前身)开始检验欧洲在未来对全球石油的需求情况。在这种情形下,于1950年,丹麦公共电力协会开始探讨,在未来电力系统中利用风能的可能性。

    1973年和1979年的石油禁运、能源危机及以后人们的绿色环保意识的加强,进一步推动了风力发电产业的发展。另外,尽管丹麦发电站的能耗率在全欧洲是最低的,但丹麦却是世界上人均二氧化碳排放量最高的几个国家之一。另外,人们对大气转暖的关注,也是加快利用风能的原因之一。

    据丹麦公共电力协会统计:1998年丹麦全国全年的风力发电量为2,779GWH。这相当于丹麦全部耗电量的8.6%。其中,477GWH电由公共发电站的风机所发,另2,302GWH发电量为私人所拥有的风机。至1998年底,丹麦境内共有5208台风机(发电量为1,442MW)与电网相联。

    丹麦的风力发电制造业,1999年的营业额为15亿美元,占全球的一半。1994年至1999年丹麦的风力发电制造业以年均40%的速度增长,预计在本世纪的头十年的平均增长率,也将保持在20%左右。1999年丹麦风机制造公司生产的风机总容量为1800MW,相当于两座大型核电或火力发电站的装机容量。

    丹麦的风机制造、维护、安装和咨询服务,为丹麦提供了1.2万至1.5万个工作机会。此外,风机零部件的供应遍及全球,也创造了约6,000个工作机会。据估计,1999年全世界范围内,风力发电产业总共雇佣了约4万人,这其中的3万人在欧盟。而风机主机的生产主要集中在丹麦、德国、西班牙和荷兰等四个国家。

二. 风力能源市场的全球化

    二十世纪七十年代,丹麦的风能项目多为私人项目,主要由一些对风能利用感兴趣的热心人士发起。当时风机的最大输出功率约为10 ~ 15KW。同时,一些政界人士也由于能源危机的关系及公众对核电站的反对,开始对风能产生了兴趣。

    丹麦政府为了保证风机的质量和安全性能还立法要求风机的型号必须得到批准,执行该批准程序的工作交给丹麦国家实验室来完成。目前,在丹麦国家实验室约有50名科学家和工程师工作在其风能部门,从事包括:空气动力、气象、风力评估、结构力学和材料力学等各方面的研究工作。

    随着风机产业商业化的逐渐成熟,当时一些农用机械生产商,如Vestas, Nordtank, Bonus, Nordex和以后的Micon开始纷纷进入风机生产行业。由于这些公司有丰富的工程机械知识,因而他们很快就在丹麦的风机行业占据主导地位,进而在世界市场占据重要位置。目前世界风机公司的排名如下
 
10
排名
制  造  商
国别
98年售风机总功率
所占比例
已售全部总功率
所占比例
1
NEG Micon A/S
丹麦
608
23.4
2,273
22.4
2
ENRON Wind Corp.
美国
424
16,3
792
7,8
3
Vestas Wind Systems A/S
丹麦
385
14,8
1,878
18,5
4
Enercon
德国
334
12.8
1,065
10.5
5
Gamesa
西班牙
171
6.6
360
3.5
6
BONUS Energy A/S
丹麦
149
5.7
859
8.5
7
Nordex
丹麦
131
5.0
332
3.3
8
Made
西班牙
105
4.0
232
2.3
9
Ecotécnia
西班牙
47
1.8
77
0.8
Mitsubishi
日本
38
1.5
279
2.7
11
Desarrollos
西班牙
27
1.0
121
1.2
其它公司
113
4.4
2,170
21.4

注:1998年全球生产风机总功率约为2,600 MW, 而以上11家公司的产量占95%。

    此外,美国加州80年代开始的风能发展计划,对丹麦及世界风力发电制造业无疑起到了巨大的推动作用。从此以后,风力发电业在世界蓬勃发展。现在,丹麦风机出口到世界逾40个国家,其中最大的市场分别为:德国、西班牙、美国、意大利和瑞典,详见1998年世界风机市场表:
 排 名
国 别
所占比例
1
德国
32
2
丹麦
26
3
西班牙
16
4
意大利
7
5
美国
4
6
瑞典
3
7
中国
3
8
荷兰
2
9
新西兰
2
10
英国
1
    根据经合组织(OECD/IEA)统计,从1976年至1995年,全球在风力发电的研究与发展方面投入的资金达23.63亿美元,其中丹麦为1亿美元,占4.2%。

三. 丹麦风力发电技术

    早先的风机制造商,如波音、西屋、西门子、Lockheed、MBB等公司多具有飞机或发电机制造背景,而当今在世界风机制造业中名列前矛的,基本都是以机械制造起家。这是因为虽然风机的技术与直升飞机技术有相似之处,但实际上对其运行的要求是完全不同的。

    风机运行在气流波动且相对慢速的情况下,这就要求以三维而非通常飞机设计中的二维来建立空气动力模型。另外,许多风机利用机翼的失速效应来调整电力的输出,而这在飞机设计中都是要极力避免的。现代风机技术虽然从传统飞机设计中受益许多,但现在风机设计在机翼和零部件方面,已逐渐变的越来越专门化,这是由于对风机正常运行中低噪音的追求,而要求对机翼、变速箱和其它机械部件进行特殊的设计。现代风机多数开始逐渐采用利用电机来保证机翼,始终朝着风向的三翼设计,这种典型的丹麦设计概念逐渐成为标准。

    风机的尺寸和运行,在过去15年中也有了几近戏剧性的变化。虽然早期10.6米机翼旋转直径的25KW风机在丹麦还能看到,但今日普遍旋转直径多为48 ~54米,输出功率为750 ~ 1,000KW的风机。而且功率为2,000KW,机塔高70 ~80 米、机翼旋转直径达72米的风机也已经投入商业化。现在,一台2,000KW的风机所产生的电量比1980年135台风机的总和还要多,因而发电量大大增加。

四. 风能的经济效益

    在过去的15年里,风能的经济效益有了巨大的提高,现在风能的经济效益已经能和火电或核电相提并论。

    风能的成本,主要取决于风机所在地区的平均风速。丹麦和英国的地理位置较好。如在资本运作和地区基础设施良好的情况下,大型风机的每度电成本约为4美分。

    风机的设计寿命为20年,安装后的运行及维护成本约为风机价格的3%。

五. 丹麦的风能政策

    风能在1999年丹麦的电能消耗中占12%。丹麦政府在早先制订的目标中,计划到2005年风能的利用能达到10%,后又调整为到2003年达到16%。而在1996年丹麦环境能源部的长远计划中,又把这一比例进一步提高,到2030年风能利用要达到总电能的40 ~50%。

    在丹麦,对风能的鼓励机制主要体现在二氧化碳排放税的返还上(CO2税的征收是按耗电量,而非使用何种电。因而需制订相应措施,以避免挫伤对可再生能源利用的积极性)。现今,丹麦政府正考虑实行绿色证书计划,进而要求用电者增加使用可再生能源。

    另一方面,丹麦电力公司也被要求将电力零售价的85%付给私人风机所有者。到1999年底,丹麦境内有5,700台风机,80%为风电合作社或私人农场主所有。十万个丹麦家庭拥有风电合作社的股份或自己独立拥有风机。

六. 风机制造业与有关服务业

    在丹麦,生产功率150KW到2,000KW的商业风机制造商有:Bonus能源公司、NEG Micon公司、Nordex Balke-Durr Gmbh、Vestas 风力系统公司和Wincon公司;另外还有两家生产5KW到25KW风机的公司:Gaia 风能公司和Calorius-Westrup公司。

    其中Vestas和NEG Micon两家公司的股票在哥本哈根证券交易所挂牌公开发行。此外,还有许多企业成为专业风机零部件的供应商,其中,LM Glasfiber公司的风机玻璃纤维叶片,在全球居领先地位,Mita技术公司和KK电气公司则生产控制器和通讯系统,斯文堡制动系统公司,则是机械制动系统的主要供应商。一些国际跨国公司,如西门子、ABB、SKF、FAG等在丹的子公司也纷纷涉足风机工业。

    在丹麦绝大多数风机的服务和维护是由生产商来完成的,但同时也有数家独立的服务公司从事相关业务,如DWP风机服务公司和丹服公司。另外,风机安装、运输和保险等也为一些公司提供了新的商机。

    在丹麦专门从事风机技术咨询的公司主要有:BTM咨询公司、B&M数据公司、Elsam项目公司、WEA公司和Tripod公司。此外日德兰风机公司作为一家独立开发公司,主要为农场主或合作社提供交钥匙工程服务。

    在过去的十几年中,我国利用丹麦政府混合贷款,先后在新疆达坂,广东南澳、汕尾,内蒙古锡林浩特,大连横山,河北张北,海南,辽宁东岗和吉林通榆等地建立了风力发电站,这为解决当地能源紧张及可再生能源的利用作出了尝试。

    目前丹麦的风机公司在华大多都设立了分支机构,以期通过与中方合作取得更大的市场份额。这同时也为我国利用国际新技术、加强对可再生能源的利用和国内公司新业务的开拓,提供了新的契机。

丹麦风机销售年度统计表
年份
生产风机
丹麦境内
丹麦完全拥有
与人共同拥有
丹麦电力公司
整机出口台数
散件出口台数
1983
1279
919
916
3
360
0
1984
1694
126
126
0
1568
0
1985
3812
326
325
1
3486
0
1986
2246
358
353
5
1888
0
1987
767
311
312
-1
456
0
1988
597
457
284
173
140
0
1989
754
469
348
121
285
0
1990
723
332
282
50
391
0
1991
778
354
310
44
424
0
1992
712
206
39
119
48
506
0
1993
689
117
35
68
14
572
...
1994
1144
142
31
57
54
1002
210
1995
1530
199
90
17
92
1331
622
1996
1360
416
368
17
31
944
...
1997
1654
509
439
33
37
1145
...
1998
1742
460
370
50
40
1282
...
七. 丹麦主要风机制造商

Bonus Energy A/S
Fabriksvej 4
DK-7330 Brande, Denmark
Tel: +45 9718 1122 - Fax: +45 9718 3086
E-mail: bonus@bonus.dk - Web: www.bonus.dk
风机功率: 300, 600, 1000 kW

NEG Micon A/S
Alsvej 21
DK-8900 Randers, Denmark
Tel: +45 8710 5000 - Fax: +45 8710 5001
E-mail: mail@neg-micon.dk - Web: www.neg-micon.dk
风机功率: 600/150, 750/175, 1000/200 kW, 1500 kW

Nordex A/S
Svindbaek
DK-7323 Give,Denmark
Tel: +45 7573 4400 - Fax: +45 7573 4147
E-mail: nordex@nordex.dk - Web: www.nordex.dk
风机功率: 150, 250, 600, 800, 1000, 1300/250 kW

Vestas Wind Systems A/S
Smed Sørensens Vej 5
DK-6950 Lem, Denmark
Tel: +45 9675 2575 - Fax: +45 9675 2436
E-mail: vestas@vestas.dk - Web: www.vestas.dk
风机功率: 660, 660/200, 1650/300 kW

注:风机功率形式为225/40表示该风机配备的是225KW和40KW的双发电机

丹麦风机机翼制造商
LM Glasfiber A/S
Rolles Møllevej 1
DK-6640 Lunderskov, Denmark
Tel: +45 7558 5122 - Fax: +45 7558 6202
E-mail: info@lm.dk - Web: www.lm.dk
机翼尺寸: 8 to 35 m
 
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