風(fēng)電發(fā)電量與市場(chǎng)占有率
風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量假設(shè)
近年來額定功率、轉(zhuǎn)子直徑及風(fēng)機(jī)的平均高度持續(xù)增長。雖然不同國家與地區(qū)風(fēng)機(jī)的大小差距甚遠(yuǎn),但在2013年安裝風(fēng)機(jī)的平均容量已達(dá)1.93MW,與其相比,世界全部正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)平均裝機(jī)容量僅為1.34MW。海上風(fēng)電的發(fā)展需要更大的風(fēng)機(jī)設(shè)備,同時(shí)為從新的和擴(kuò)建的舊風(fēng)電場(chǎng)(很多舊風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)已接近20年的運(yùn)行壽命期) 中獲取更多能量,需要開發(fā)更大和更高效的風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量增加的趨勢(shì)仍將繼續(xù)下去。
同時(shí)值得指出的是,目前出現(xiàn)的一個(gè)新趨勢(shì)是在低風(fēng)速區(qū)使用小容量風(fēng)機(jī)配合高塔筒和長葉片。這種風(fēng)機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)在很多距離負(fù)荷中心很近的區(qū)域,并且將開啟新的商業(yè)化熱潮。
容量因子假設(shè)
風(fēng)機(jī)或風(fēng)電場(chǎng)的容量因子是指一臺(tái)風(fēng)機(jī)或一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)一年平均的實(shí)際發(fā)電量與風(fēng)機(jī)或風(fēng)電場(chǎng)名義裝機(jī)容量滿負(fù)荷運(yùn)行一年的理論發(fā)電量的比值。這一數(shù)值主要由該地區(qū)風(fēng)能情況決定,同時(shí)也受到風(fēng)機(jī)效率的影響,包括風(fēng)機(jī)是否適應(yīng)該地區(qū)、風(fēng)機(jī)的可靠性及風(fēng)電項(xiàng)目管理水平等。例如,1MW的風(fēng)機(jī)以25%的容量因子工作一年可以發(fā)電2190MWh。
現(xiàn)今全球風(fēng)電平均容量因子約為28%,但地區(qū)與地區(qū)間差異很大。在多風(fēng)地區(qū)如巴西、墨西哥、近海海岸及其它地區(qū)正在經(jīng)歷新的快速發(fā)展,總體數(shù)量也在增加。與此同時(shí),人們?nèi)找嬷匾曉陲L(fēng)能資源較少但接近負(fù)荷中心的新地區(qū)開發(fā)新型風(fēng)機(jī),因此我們按照全球平均容量因子到2030年保持28%、2030年后達(dá)到30%來計(jì)算。而現(xiàn)實(shí)中的數(shù)字應(yīng)更大,但由于IEA劃分地區(qū)間的差異非常大,因此在分析地區(qū)情況時(shí)我們也用全球平均值來計(jì)算。
電力需求發(fā)展預(yù)測(cè)
計(jì)計(jì)算全球裝機(jī)風(fēng)電的實(shí)際發(fā)電量是十分必要的, 將風(fēng)電發(fā)電量與全球電力需求相比較也十分重要, 由此來決定滿足電力需求增長中風(fēng)電所占的百分比。本研究的三種情景依據(jù)兩種不同的電力需求預(yù)測(cè):IEA(基準(zhǔn))需求預(yù)測(cè)及電能“能效”需求預(yù)測(cè)。
IEA需求預(yù)測(cè)
我們用2013年《世界能源展望》的新政策情景中IEA電力需求作為基準(zhǔn),同時(shí)使用了包括其對(duì)人口、GDP增長的假設(shè),并由DLR推算至2050年。這種狀況以如下假設(shè)為前提:限制排放措施實(shí)施及創(chuàng)造出一個(gè)可持續(xù)的能源未來。此狀況并沒有預(yù)計(jì)到未來將發(fā)生的重大改變。
根據(jù)如上假設(shè),電力需求情景將從去年的20,000TWh增加到2020年的24,000TWh,至2030年恰巧達(dá)到30000TWh,比2030年增長50%。
能效需求預(yù)測(cè)
我們也以能效需求預(yù)測(cè)計(jì)算我們的發(fā)展情況。這一預(yù)測(cè)的前身是由ECOFYS 咨詢公司開發(fā)的能源革命情景(Energy[R]evolutionscenario),該數(shù)據(jù)后經(jīng)烏得勒支大學(xué)不斷更新產(chǎn)生,本報(bào)告前幾期使用的能效情景就是由該大學(xué)更新完成的。這項(xiàng)研究包括實(shí)施現(xiàn)有最佳實(shí)踐技術(shù)以及一定份額的新效能技術(shù),同時(shí)使用與IEA相同的人口、GDP增長假設(shè),并假設(shè)沒有超越IEA情景假設(shè)變量之上的結(jié)構(gòu)性的經(jīng)濟(jì)變化,2020年后e-mobility的增長也包括在內(nèi)。但它未將生活方式向舒適度方面的轉(zhuǎn)變考慮在內(nèi),也未預(yù)料到“擱淺”資產(chǎn)的情況,例如,更早淘汰效率低的裝置,更換高效的裝置。
這種“能效”需求預(yù)測(cè)只涉及了能源節(jié)約及提高效率潛能的一部分,有些已經(jīng)獲取到了、有些是將來能夠獲取的,雖然如此,它仍舊是一個(gè)指標(biāo),表明了當(dāng)我們認(rèn)真對(duì)待氣候與能源目標(biāo)時(shí),在成本非常低或根本沒有成本的情況下能夠做到什么。
情景結(jié)果
根據(jù)IEA新政策情景,風(fēng)電在2020年全球能源結(jié)構(gòu)中提供1500TWh電力, 是2013年風(fēng)能發(fā)電量620TWh的2倍多。根據(jù)兩種不同的需求情景,能夠占到全球總電量需求的6.2%至6.7%。到2030年,這一數(shù)字上升到2535TWh,占全球需求量的8.4和9.4%——數(shù)字已經(jīng)十分可觀,但仍舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于風(fēng)電的潛在能力。
GWEO穩(wěn)健情景的設(shè)想是風(fēng)電起到更大的作用,到2020年發(fā)電量超過1750TWh,2030年達(dá)到接近3900TWh。這意味著到2020年風(fēng)力發(fā)電占全球電力需求的7.2% 和7.8%,2030年占12.9%和14.5%,風(fēng)電地位相當(dāng)重要,但仍舊不能達(dá)到氣候與環(huán)境目標(biāo)的要求。