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不止30GW——美国2030年分布式风电展望

作者:admin 时间:2018-07-26 16:43 来源:中国能源报 点击:次 字体大小:

 美国分布式风电协会(DWEA)日前预计,到2030年底,分布式风电将为美国创造共计约15万个就业机会,实现超过127亿美元的年收入,将为美国提供不少于30GW的清洁能源供应。DWEA认为,目前是将分布式风电带到前台的恰当时机。分布式风电有足够的潜力空间,需要联邦和州一级政府共同努力,以加速分布式风力发电系统的技术进步、制造和发展。


分布式风电被定义为配电网接入的风电。作为近年全球广泛认可的分布式能源的重要形态之一,分布式风电为家庭、学校、农场和牧场、企业、城镇、社区和偏远地区就近提供清洁的电力供应(如图所示)。分布式风电系统的发电量最终将全部或大部分由本地消纳。

美国能源部(DOE)能效和可再生能源(EERE)风能和水力发电技术办公室则根据风电项目与终端负荷和配电网结构的关系来定义分布式风电,而不是根据技术或项目规模来定义。因此,分布式风电市场上的风机规模和项目规模大小各异,由终端负荷以及配电网结构决定。

分布式风电与美国传统的风电发展形式——大规模风电场形成鲜明对比。风力发电场将所发电量全部出售给公共事业公司,然后由公共事业公司出售给客户。而分布式和社区风电项目的规模通常较小,具有不同的业务模式。

是时候发展分布式风电了

纽约怀俄明县2015年分布式风力发电同比此前增长了300%。这是由于纽约能源研究与开发局(NYSERDA)推出了“帮助选址”等政策激励措施,加之怀俄明的用户电价高出全美平均水平80%,并有良好的风能资源。目前在美国,纽约州、爱荷华州、阿拉斯加州、明尼苏达州、加利福尼亚州、德克萨斯州和伊利诺伊州都是分布式风能开发最活跃的地区。据了解,美国2015年分布式风电装机1GW,预计平均每年增长30%,到2030年分布式风电装机将超过30GW。


平准化度电成本(LCOE)是用于判断能源生产技术成本竞争力的常用参考,也是美国能源部经济决策的主要参考指标。分布式风电的LCOE包含系统在运行寿命期间内的资本成本、运营成本和融资成本。目前美国分布式风电的LCOE为10-28美分/kWh,预计可降至4.6-11美分/kWh。

分布式风电降低成本潜力巨大。与大型风场和太阳能光伏相比,此前,分布式风电在公共支持、个人投资和产业扶持方面的投入较少,因此技术发展和批量化方面相对落后。通过先进的技术和大规模的推动,分布式风电可以大幅度降低成本。

分布式风电虽然成本略高,但投资回报更高。与传统集中式风电相比,分布式风电系统通常具有更高的LCOE,但售电价格也更高,因为它们实际上是销售给零售商而不是批发市场。零售电价和购电协议(PPA)之间存在很大价差,因此分布式风电有更好的投资回报率。

除了帮助创造就业机会外,分布式风电在增加风电市场容量和推进分布式风电技术的相关政策等方面都有重要的利好作用,其中包括:

服务农村地区的经济发展;

为美国提供清洁能源方面的更多选择;促进技术进步和制造业发展,为美国制造业复兴做出贡献;

改善电网现状,提高抗灾能力;

相比其他清洁能源技术,技术进步速度更快;

让普通民众近距离接触风能,加强对可再生能源的了解和接受。

解决“鸡与蛋”的挑战

尽管风电的技术创新不断,但美国风能界认为,降低度电成本的分布式风机最佳解决方案,仍然是在传统的高塔筒水平轴风机基础上开展的持续技术创新。特别是,对分布式风电安全提出了更高要求,各项政策和金融激励措施仅适用于可以证明安全有效的风机。对于那些低于联邦和军事采购标准的风力发电产品,美国能源部曾向13个州发出备忘录,敦促他们必须使用运行安全性得到保证的风机。

分布式风机通常每年运行6000-8000小时,至少可以以最低维护成本持续运行约20年。尽管雷暴、风灾飓风、冰雹、雪、雨水、闪电、地震、沙尘暴、盐雾等自然灾害都会对风机造成影响,但它仍需要自动安全地运行。因此要对风机进行创新设计完善,努力达到这一要求。无疑是一项巨大的工程挑战,也是风电技术的更高门槛。令人欣慰的是,一些分布式风机产品已运行了35年以上(仍在运行),且前20多年的维护成本几乎为零。

与大多数新兴技术相同,分布式风电面临降低成本和消费者接受度等众多障碍。目前,制约投资分布式风电的主要原因是成本太高。降低成本是分布式风电行业的最高优先事项,因为它直接影响到未来前景。技术进步将在降低成本方面发挥重要作用。“如果成本更低,更多的人会购买,但除非更多人购买它们,否则它们的成本不会更低”。解决鸡与蛋的挑战,美国业界认为,需要通过短期内有效的补贴和政策支持建立和培育市场。

由于过去对分布式风电技术和部署的公共投资较少,分布式风电的风机和制造技术并不像传统风场和太阳能光伏等清洁能源技术那样发达和先进。但好消息是,分布式风电降低成本的重大技术和制造业进步是可实现的。美国能源部新的竞争力提升计划(CIP)和美国商务部资助的可持续制造、高级研究与技术(SMART)风能联盟是有效分担成本的公共、私人研发的优秀范例,有促进相关技术领域节能创新的案例。

政策有效事半功倍

美国各地可再生能源政策并不平衡。美国风电界认为,一些有助于发展太阳能市场的政策,阻碍分布式风电市场发展。例如,新泽西州、加利福尼亚州和马萨诸塞州等可再生能源投资组合标准(RPS)计划仅限于太阳能项目;可再生能源信贷计划(S-REC),其中太阳能可以出售高于风能100多倍的价格;科罗拉多州的A37 / SB05-143等太阳能州政策提供1亿美元的太阳能激励政策,风能为零。此外,全美各地大量公共事业单位提供太阳能专用公共事业补贴计划,金额是分布式风电的2-10倍。

虽然对分布式风电激励措施远远少于其他清洁能源技术,但现在开始追赶并不晚。DWEA表示,对于美国市场来说,最重要的政策驱动因素是30%的投资税收抵免(ITC)。由于该政策终止,目前市场上用于中等规模风机的分布式市场停滞不前。由于市场对资本成本和投资回收期的敏感性,ITC等前期税收抵免是有利于分布式风电更有效的激励结构。相关人士积极建议将现有的分布式风电ITC延长数年,或取消联邦投资税收抵免(匹配太阳能)的100 kW限制并提供长期的延期。作为ITC扩展的一部分,为住宅风力系统提供40%的ITC,最大功率为20kW。

同时,分布式风电相关组织呼吁将美国能源部对分布式风电研发的预算增加到风电研究总预算的15%以上。自2002年以来,美国农业部为农场和农村企业的可再生能源和效率项目提供了高达25%的项目补贴。未来有望在当前或更高的资金水平上维持2019年及以后的REAP计划,同时更加支持分布式风力发电。

据了解,为支持分布式风电发展,纽约、俄勒冈、加利福尼亚、马萨诸塞、马里兰和北卡罗来纳等少数几个州提供区域经济激励措施,例如补贴、税收抵免或基于生产的支付,但很多地方的政策多变且缺乏持续性。只有在纽约州等激励政策和机制强有力的地方,加之良好的经济环境,分布式风电市场增长更快。

2017年底,全国首个分布式风电项目在江苏江阴投运,出口电压10千伏的中压风机直接接入配电网,所发电量自发自用、余电上网,打破了经济发达城市人口集中区域无法开发风电的传统认知,中国风电产业迎来第三次变革。

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