丹麦和英国海上风力发电分析

第一节 丹麦海上风力发电分析

一、丹麦的海上风力发电

随着丹麦风电迅速大众化，这个世界风电设备大出口国正在迅速撤离陆地，到海上发展风电了。这个平坦的国家有400多个小岛。整个欧洲海岸风电总装机为10万千瓦，特别是北海的波罗地海。它的装机容量比欧洲陆上风电场大4倍。丹麦风电工业做得很好，制造厂商已占领了大陆转而走向大海发展。这个斯堪地纳维亚国家已经建设两座海上风电场，在全世界堪称第一，一座装机16万千瓦，另一座16.56万千瓦。丹麦政府最近决定到2009年再建设两座新风电场，总装机为40万千瓦，以此来降低该国的二氧化碳排放量。海上风电工业园可大幅度提高发电量，但是其发电量从全球来看要达到一定规模尚需时日。丹麦到2009年海上风电装机可达75万千瓦，在世界市场上不算什么，但是它是一个实验室，一个展示丹麦风电工业的窗口，并得到英国和德国的订单。

二、丹麦海上风力发电的实践

自20世纪70年代第一次能源危机以来，替代化石燃料的新能源越来越引起重视。丹麦和其他一些国家，如：美国、日本、德国和瑞典，开始开发风能。70年代末期，在丹麦能源管理局（DanishEnergyAuthority）的能源研究计划（EnergyResearchProgramme，ERP）的支持下，瑞索实验室、丹麦技术大学以及电力公司掌握了风机制造和风电生产的技术知识。随后在20世纪80年代，由于丹麦政府对风力发电的一系列支持特别是财政补贴，使得25～55千瓦的小规模风机逐渐在电力市场上立足。随着丹麦国内市场对风电需求的增加，一些机械制造企业开始根据电力公司的需求开发商业化的大型风机。因此，政府推动和市场引导这两方面的共同作用促进了丹麦风力发电技术的发展。现在，丹麦的风力发电已经完全能够和化石燃料发电在市场上竞争。从1980年开始，在丹麦的陆地上己经建起了超过6000座风机。在2001—2003年，有1500座小型风机被300座大型风机替代，同时使得风电产量达到了原来的3倍。目前丹麦正在运行的风机有约5300座，总发电能力3100兆瓦。从20世纪90年代中期开始，可再生能源（包括风力发电、垃圾发电、生物质能等）产量在丹麦有了突飞猛进的发展。截至2004年，可再生能源占丹麦总发电量的28%，其中风电所占的份额最大，达19%。从1980年开始，新能源在丹麦各界得到了广泛的认同，特别是得到了政治家们的理解。

为了扩大风力发电的规模，丹麦将目光瞄准了其漫长的海岸线。20世纪90年代，丹麦开始了海上风力发电的尝试。1997年，丹麦政府通过招标的方式建立了2座约160兆瓦的海上风力发电示范工程，现已投入运行。2004年，经过丹麦议会批准，丹麦能源局（DANISHlENERGYAUTHORITY）拟通过招标的方式建立两座200兆瓦的海上风力发电场，一座位于HornsRev，另一座位于Rodsand。丹麦的风力发电经过多年发展，单个风机功率已经从1兆瓦以下达到了3兆瓦。根据丹麦能源局的资料，截至2005年1月，丹麦共有3118兆瓦的风力发电能力，其中海上风力发电能力为424兆瓦，占现有风力发电能力的13%左右，这说明海上风力发电能够满足越来越多的能源需求，有广阔的发展前景。在海上风力发电的行政管理上，丹麦能源局负责海上风力发电项目的行政审批。在丹麦建立海上风力发电场的过程分为三步。首先，申请者要通过对风力、洋流和海底情况的调查研究提出建设方案，同时要提交该建设方案的环境影响评价报告。其次，通过公众参与的对环境影响评价报告和其他技术文件的审查和质询，由丹麦能源局批准项目建设。最后，在项目建设完成后，还要由丹麦能源局批准该项目并网发电，投入运行。

三、丹麦与海上风力发电相关的科学研究活动

风力发电是丹麦科学研究和产业部门结合得最好的一个领域。海上风力发电使得电力企业对风机、电网、建设、运行、维护都提出了新的技术需求。关于海底、洋流、海洋环境等方面基础研究也得到了加强。早在20世纪80年代，丹麦在探讨海上风力发电的可行性时，得到的结论是：为了弥补海上风力发电的建设和输电成本，必须采用1～2兆瓦的大型风机，而在当时尚不具备生产这样大型风机的能力。而现在，3兆瓦的风机已经在丹麦和其他国家的海上得到了应用，瑞索实验室正在其位于西北日德兰的试验区域进行5兆瓦风机的研究。该试验区域被划分成5块，以便风机制造企业可以进行短期租用。2005年，在该试验场的一块年平均风速达到9米/秒的地方，建起了一座高165米，功率高达5兆瓦的风机，这说明风机制造技术的发展越来越适应海上风力发电的实际情况。在HornsRevRedsand示范工程开展的地区，已经按计划保留了试验场地，供开展大功率的风机研究。目前采用水泥或钢结构的风机基座还只适用于浅海，而对于深海地区，像小型油气开采平台那样的三脚型基座有可能得到应用，现在丹麦正在研究开发像吸盘一样的深海基座。丹麦在发展风力发电过程中，其风力分析软件一直处于领先水平。此外，适应海上风力发电的电力输送和管理技术也在不断研究之中。为了促进风力发电的产、学、研相结合，瑞索实验室、丹麦技术大学和奥尔堡大学已于2002年结成联盟，在研究、培训和产业化方面加强合作，重点领域包括气象分析、风机设计、电力输送以及市场分析等等。

四、2025年丹麦将成靠风“驱动”的国家

在风电制造和利用方面一直处于世界前列的丹麦，近日在北海建造了世界上最大的海上风电场。与此同时，丹麦政府还制定了一个雄心勃勃的目标：在2025年之前，使风力发电达到该国电力供应总量的75％，届时丹麦将成为一个靠风“驱动”的国家。

1、15万家庭1年的电力需求

这个最新建成的海上风电场名叫“霍恩礁风电场”，从丹麦的埃斯比约港可以清楚地看到，80个巨型风涡轮的叶片在距离海岸20公里的高空转动。这个风电场是目前世界上最大的海上风电场，它能提供160兆瓦特的电力，足以满足15万个家庭一年的电力需求。丹麦在风能利用方面一直处于世界领先地位。自从1991年以来，丹麦一共兴建了11个海上风电场，其中“霍恩礁风电场”是最新的一个。这些海上风电场目前共能提供398兆瓦特电力。

2、欧洲开始重视风能

事实上，不仅是在丹麦，如今整个欧洲都越来越倾向于对风能进行开发利用。本地化石燃料的储备越来越少，能源价格不断上升，核能在许多国家又依然是一个具有争议的话题，在这种背景之下，欧洲正逐渐将目光放在太阳能和风能等可再生能源上。2007年3月，欧盟27个成员国达成协议，承诺在2020年之前使可再生能源达到欧盟电力消耗总量的20％。目前欧洲最大的风力发电市场在德国。德国在2006年底之前安装的风力发电设备，能提供超过2万兆瓦特的电力。排在第二位的是西班牙，该国每年的风力发电达11615万兆瓦特。丹麦则以3136万兆瓦特排在第三位。2007年1月，丹麦政府宣布，计划在2025年之前，使丹麦的可再生能源使用量达到全国能源消耗总量的至少30％，其中风能是实现这一目标的重要部分。

3、丹麦青睐清洁能源

目前，丹麦已拥有的5200个风涡轮，能供应整个丹麦电力总需求的20％。根据一项由丹麦政府授权进行的研究，这一比例预计将在2025年达到50％甚至75％。为了实现这个目标，丹麦正计划兴建“霍恩礁2号风电场”，这个风电场将拥有95个风涡轮，能提供200兆瓦特电力。此外，丹麦还计划再建22个海上风电场。丹麦的目标是在未来使丹麦成为一个不依赖石油、天然气和煤矿的国家，同时丹麦还将巩固自己在使用清洁能源上的世界领先地位。

4、海上风能拥有光明未来

丹麦是一个国土面积只有4.3万平方公里的小国，因此能够用来建造大型风电场的陆地非常有限。海上风能拥有光明的未来，尤其是在人口稠密的国家。虽然海上风能比陆地风电场贵50％至100％，但海上的风力更强，风涡轮的旋转也更有力，它们对居民造成的干扰也更少。

五、值得借鉴的基本经验

丹麦能源政策的基本目标是使可再生能源在能源在未来的能源市场中扮演重要角色。从丹麦海上风力发电及其行政管理的实践看，丹麦在海上风力发电方面有以下值得借鉴的经验：

1、海上风力发电将是今后保障能源消费安全、保持经济增长和保护环境等方面的一个强有力的手段。

2、丹麦在大规模发展风力发电及消除风电入网障碍方面已经取得了非常宝贵的经验，可以被其他国家借鉴。

3、开展海上风力发电，必须充分发挥市场的作用。

4、开展海上风力发电，政府的作用不容忽视。

5、风力发电产业有可能成为丹麦新的经济增长点

风力发电产业的发展表明该产业的全球市场必将持续发展，这将为丹麦带来新的经济增长点。因此丹麦政府强调发展海上风力发电必须与经济活动相联系。

6、高强度的研究、开发、示范、培训将是海上风力发电产业创新和增长的基础。丹麦能源研究咨询理事会和丹麦能源局已经提交了一份综合性的能源研究战略报告，特别强调研究的重要作用。能源领域的企业必须要全过程地开展从研究到贸易的整个过程。

第二节 英国海上风力发电分析

近年来，英国政府大力开发利用可再生能源。而英国漫长的海岸线和无休无止的海风为风能发电提供了得天独厚的条件。现在，越来越多的风力发电厂出现在了英国海岸线上。位于英国斯科罗比海滩的这些巨大的涡轮装置就是风力发电机，这是英国首家商业风力发电场，拥有30多个涡轮风力发电机。每台风力发电机的基座高出海平面68米，顶端高出海平面108米，距离英格兰最东端的大雅茅斯海岸3公里。斯科罗比风力发电场2004年正式投入使用，耗资7500万英镑。三年以来，共为3万多户家庭提供了电力，同时减少了13万5千吨二氧化碳的排放量。专家认为，实践证明，风力发电站要比常规的发电站更实用。像斯科罗比这样的风力发电站有望成为解决世界能源短缺问题的一个有效途径。英国还将在英格兰东部海岸建造一座更大的风力发电厂，这个发电厂将装备83台涡轮发电机，发电量达到300兆瓦，可提供20万户家庭的用电量。英国政府希望，到2010年英国可再生能源能占全部能源比重的10%。或许不久的将来，这些巨大的风力发电机将成为英国沿海的一道亮丽的风景。

一、英国海上风力发电场发展规划

英国具有欧洲最佳的风能资源，优于丹麦和德国。这对于英国而言，风力发电是一个现实的选择和机会，因此英国决定全力推进风力发电的建设，实现英国一定额度不排放含碳物质的发电的承诺。英国在2006年海上风电场的规模将达到83.4万千瓦，在2010年到2014年期间海上风电场的规模将达到600万千瓦。

英国海上风电场发展规划

                                                                                                     单位：千瓦

到2020年，英国可再生能源的发展规划如下：1250万千瓦的陆地风电场装机容量；1150万千瓦的海上风电场的装机容量；300万千瓦的海洋可再生能源。安装1250万千瓦的陆地风电场和1150万千瓦的海上风电场意味着将要有16亿英镑资金投资于建筑和基础设施。在2010年前，陆地风电场装机容量可达600万千瓦，相当于英国用电量的5%；海上风电场的发展速度可能没有想象中的那么发展的快，在2010年最多可以达到200万千瓦；然而，如果有良好的政策驱动，海上风电场可以在2015年前达到800万千瓦。

2020年英国风能、波能和潮汐能发展规划：在2010年陆地风电场的发电量将占英国总发电量的4.7%，海上风电场的发电量将占总发电量的1.3%；到2020年，陆地风电场的发电量将占英国总发电量的8.8%，海上风电场的发电量将占总发电量的9.4%，海洋能将占总发电量的2.1%，小型风力发电机的发电量将占总发电量的0.7%。

二、英国将建百万千瓦沿海风电场

英国政府最近表示，将在东南部的埃塞克斯郡沿海建设世界上最大的海上风力发电站。该电站预计发电能力为100万千瓦，每年可以减少190万吨二氧化碳的排放，环保贡献巨大。根据该项计划，埃塞克斯郡沿海230平方公里的海面上将设置341座风力发电机。英国政府已确定了到2010年风力发电等自然能源的比例将占国内电力供应的10%的目标。该风力发电站建成后，这一目标有望实现。此外，英国还将在其附近海上建设中等规模的风力发电站，这2项计划完成后，预计可满足100万户家庭的电力需求。日前英国贸易和工业部对在英格兰东南沿海建设Array风电场亮绿灯，据称该风电场能为三分之一的伦敦家庭提供电力。工程耗资15亿英镑。工程还将建设5个沿海变电站。至少还要建设4个气象检测站。伦敦Array公司是个包括工业界知名企业在内的财团，其中有壳牌WindEnergy、E.ON新能源公司。该集团称，风电场能减少排放190万吨，达到政府设定2010年减排目标的10％。第二座名为Thanet的项目政府也给绿灯，这座4.5亿英镑项目有100台风电机，到2008年将为24万个家庭提供电力。英国政府评论这两个项目说，他们愿意为2020年新能源增加5倍的目标做贡献。环保组织“地球之友”对该项目表示欢迎，称风电可满足英国1％的能源需求。该组织负责人称，这的确是个大风电场，但是当看到面临气候变化的巨大挑战，他们要做更大量的工作，而不仅仅是这一个风电场。

三、英国欲取代丹麦成为海上风能第一

目前，风能已经成为世界上增长速度最快的能源，在过去15年中，平均年增长率为23%。在英国，风能资源丰富，这种趋势非常明显。毫无疑问，风能在提供清洁的新能源方面占据主导地位，符合政府寻找未来能源供给、对付气候变暖问题的要求。从15年前英国第一座商业化风电场开始发电以来，2006年是英国风电机组新增装机容量最高的一年，已经试运行的新装机容量630兆瓦，较2005年增长50%，较2004年增长了100%。2004年共建设12座风电场，安装风机147套，装机容量为240.68兆瓦；2005年已经试运行的风电场19座，安装风机258套，装机容量为446.81兆瓦；2006年试运行的风电场数目创历史新高，共有一座海上风电场和21座陆地风电场建成，共安装300套风机，总装机容量630.08兆瓦。现在英国第二个装机容量1000兆瓦级别的风电场建设已经进入倒计时，这仅仅距离第一个同等级别的风电场试运行18个月，这牢牢稳固了风能在英国能源市场关键角色的位置，也牢牢稳固了英国在全球风能行业前十位的位置。2006年，共有33座陆地风电场获批准，计划安装425套风机，总装机容量821.15兆瓦，另外有两座海上风电场项目获批准，分别为LondonArray和Thanet风电场。其中LondonArray风电场将安装341套风机，装机容量为1000兆瓦，Thanet风电场将安装风机100套，装机容量为300兆瓦，两座海上风电场总装机容量为1300兆瓦。目前，英国走在世界海上风能行业的前沿，分别处于各种不同开发阶段的项目有8700兆瓦，致力于在2008年超过丹麦成为海上风机装机容量最多的国家。

四、2007年英拟建全球最大海上风力发电站

英国一家能源公司日前宣布了一项名为“大西洋阵队”的新计划，准备在英国西部的布里斯托海峡建立目前世界上最大的风力发电站，以解决英国西部地区的部分电力供应问题。据这家名为“农场能源”公司介绍，在“大西洋阵队”计划中将有370台涡轮机，整个风力发电站呈箭头形状，覆盖面积达906平方公里，有英国著名的怀特岛那么大。该发电站能够产生1500兆瓦电量，为英国西部110万户家庭提供超过它们用电量50%的电能。“大西洋阵队”计划预计耗资30亿英镑。“农场能源”公司认为，该计划的实施每年将会减少230万吨碳排放量。在计划实施之前，该方案还需要得到政府部门的正式批准，论证该计划的实施将对大自然、野生动植物和海运航线不产生负面影响。“农场能源”公司已参与过多项陆地风力发电站项目。该公司此前曾提出在英国泰晤士河口建立“伦敦阵队”风能发电站计划，这一计划5个月前获得了政府的正式批准。该项目有270台涡轮机，耗资15亿英镑。壳牌公司和鲁尔电力公司在财力方面给予了大力支持。“大西洋阵队”计划的海域覆盖面积较大，海水较深，费用是“伦敦阵队”计划的2倍。以前由于海水太深，布里斯托尔海峡不适于建风力发电站，但随着现代技术的发展，将巨型涡轮机竖立在50米以下深的海洋中已成为可能，离海岸最近的涡轮发电机可距岸边13英里。该公司负责人彼得表示，“大西洋阵队”计划还处于初期阶段，公司还将继续研究其对生态环境、航运以及高压输电网电线等的影响，以确保该方案的可行性。该计划的实施还需几年的准备时间，不过他认为，“大西洋阵队”是一项地标性工程，是使英国西南部未来迈向环境友好型地区的关键一步。