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美国能源部20%风能目标可行性报告:风能市场

供稿人:罗天雨;朱文韵  供稿时间:2009-3-10   关键字:风力发电  美国  市场  
编者按:如果2030年20%风能目标实现,那么风能将被输送到全美各地的终端消费者,供应市场和需求市场将进一步扩大。本文主要概述了美国电力市场,主要的风力发电供应链部分,市场驱动力以及美国风力发电扩张的潜在影响。
 
风力发电供应商和消费者跨度范围广泛。目前,风能发电电力供应所有的大型公用事业市场,在一些地区小型社区项目正在发挥日益重要的作用。此外,东部和墨西哥湾沿岸各州正在考虑近海计划。
 
(一)美国市场发展背景
美国能源部(DOE)预计从2005年到2030年,美国电力需求将增长39%(2007评估),新能源的发电量将增加50%以上。而风能发电正是其中一个非常可行的选择,可以满足相当一部分电力需求。
 
在过去的7年中,全球风能装机总量以平均每年27%的速度增长。近期,美国风能市场在多种有利因素的驱动下迅速成长,例如发电成本大幅度降低,新能源的公众关注,可再生能源国家标准的制定,联邦生产税收抵免(PTCs)政策的实行和天然气价格动荡。由图1可知,联邦PTC政策的周期性到期与随后的重新增设导致风能发电容量相应的爆炸性增长和零增长间隔发生。
 
图1: 美国的风能发电能力增长速度在PTC政策一旦到期后便立即放缓   单位:MW
 

对风能电力供应的需求扩大起源于20世纪90年代后期。最近的一次扩大可以说是一次技术革命,影响了周围二十多个国家的电力市场。公共的和个人的研究与技术创新迅速提高了风能资源的评估能力,风力涡轮机的空气动力学性能和组件设计水平,以及电力电子技术。目前美国的风力发电市场已较健全,并且正在以惊人的速度不断扩大。

(二)美国风能电力市场
美国电力主要由全国各地超过3000个公用事业公司提供。一部分电力归股东所有,另一部分属于他们服务的用户。国家公用事业委员会和联邦能源监管委员会(FERC)监督这些公用事业公司和具体的电力市场。由于各州的法律和具体司法章程不同,各地的公用事业公司和委员会的作用也不同,同时在地方区域层面上形成了各种不同的市场结构。为了使风能能够在全国各地得到开发利用,风能项目的开发就必须适应这些地方和区域的市场特点。
 
政策驱动型市场
 
这些年来法制化市场,即可再生能源规范化市场,成长迅速,并且在促进风能资源发展方面起到了重要作用。如今,美国25个州加上哥伦比亚地区已经确立了可再生能源投资组合规范(RPS)需求,对各州利用可再生能源发电容量确定标准。如今各州RPS政策规定到2020年新能源发电容量必须达到55万千瓦,并且一些州正在考虑提高他们的目标。
 
自愿型/绿色环保电力市场
 
近些年可再生新能源的自愿型市场在推动风能发展方面起着关键作用。全国50多万电力用户通过调整型公共事业企业,绿色环保电力市场销售或者区域经济共同体形式来购买绿色环保电力。这些用户支撑着约2万千瓦的可再生新能源发电容量,其中主要是风能发电,年销售量超过60%。大型非住宅型用户,包括企业,大学和政府部门推动了大部分增长,这一趋势有望持续下去。
 
空气质量市场
 
在过去的几十年中,控制矿物燃料发电污染的方法已经由传统的指挥控制策略转向了以市场为导向的贸易体制,使最符合成本效益的减排技术最先得到采用。市场必须掌握准备的价格信息来有效地运作,并且利用减少污染物排放的项目计划将包含在矿物燃料价格中的污染物外部成本转移到电力价格中去。
(三)风能的应用
风能的几个基本应用:建造在陆上或者海上的公共事业级别的风力发电场;电力容量往往供应当地消耗以及签订合同的销售主体的社区型项目;公共机构和商业机构运行;非输电网的住宅设施以及农庄。
 
大型风力发电厂
 
在美国风力发电加速发展,于是出现了对相应的一些大型风力项目建设的需求,其中有以下几个原因:
 
1、传统项目的选址限制:在偏远地区安装大量涡轮机,避免在人口密集地区建造密集型涡轮机组。
 
2、风能资源的地理分布:全国大多数高品质陆上风力资源分布在山区和平原地带,20%风能目标促使大量收集风能资源。
 
3、发展速度和规模发展:几项超大型项目可以增加相当于上百个100MW传统发电项目的风力发电装机容量,并且可以更快发展和建立。
 
4、陆上部署限制:一些受到能源资源制约的沿海地区可以依靠海上风力资源来降低整体基础设施成本。
 
海上风力发电
 
在美国沿海地区(尤其是加利福尼亚州和东北部)电力价格高于市场平均价,这为海上风力的开发者增添了动力:可以以较高的价格进入市场。美国矿物管理局(MMS)正在对其拟议规定,连同环境影响声明预计在2008年底颁布。尽管如此,技术、市场和政策的不确定性还是对离岸风力涡轮机的单独部署产生了制约。此外,海上风能发电项目成本比陆上大约高40%。高成本的原因在于风力涡轮机在海洋中选址的复杂性,恶劣的海洋环境,基础设施的高成本,以及比预期更困难的维修工作。
 
社区型风力发电
 
社区风力发电的利益相关者们已经开始对风能作为一种多元化和振兴农村经济的形式做出了前景评估。中小学,大学,农民,美洲土著部落,小企业,农村电力合作社,市政公用事业和宗教中心都已经拥有自己的风能发电项目。尽管社区型风能项目规模大小不一,但用于商业用途的项目的发电容量通常大于500千瓦。
 
社区型风能发电可以促进风力发电市场的成长,因为它具有以下优点:
 
◆  加强社区经济实力:当地拥有和控制的风能发展大大拓宽了地方税收的基础,并且为农民,土地所有者和社区创收。
 
◆  激发了风能的民众支持:风能所带来的农村经济效益促进扩大了民众对风能的支持。
 
小型风力发电
 
小型风能发电(有时被称为“分布式风能”)是指风力涡轮机组中单机容量小于100千瓦。公寓或企业可以安置小型风力发电站以满足自己的用电需要,同时可以将多余的电力出售给电网的配电线路。目前美国各州和公用事业的财政刺激政策都支持这类电网建设,因为这样可以减少用户的前期资本成本。小型风能发电还可以应用于非电网的小型单位,比如偏远地区的住宅和牲畜的供水设施,以及部署在偏远村庄(如阿拉斯加)的风力柴油混合动力系统。
 
小型风力发电风速要求较低,便于更多的地区可以容纳和收集风能。美国小型风力发电制造业占据着如今世界市场,并且风能分布在美国农村或偏远地区,未来可以建造风能发电厂。随着市场的不断扩大和生产商数量不断增加,风力涡轮机的成本将会降低。
 
虽然小型风力发电系统的发电系统每千瓦生产成本比企业规模高,但是其竞争对象是价格较高的零售商,而不是批发商。
 
美洲土著部落的风能发电项目
 
在风能发电发展的新兴利益中,美洲土著部落是一个特殊的群体。风力发电在土著部落的潜力保守估计超过150万千瓦,将会为20%风能目标做出重要贡献。
 
(四)投资者与公众的参与
如今能源界普遍认识到,有效吸引投资者们选择当地来投资发展风能发电项目必须注意以下几个关键因素:
 
1、建立一个明确的和成熟的选址投资建设过程的前提是联邦政府和地方性的选址准则和程序。开发商必须有能力规划和管理整个可预见性进程。
 
2、开发商,州和地方官员以及所在社区应该联手制定针对投资者们的宣传工作。
 
3、尽早制定一份全面的投资者名单。
 
4、 评估不同投资者的顾虑和要求并且通过面谈明确投资者的需求。
 
5、在与投资者接触过程开始之前,对项目地点进行评估和选择,建立基本资料。在以后投资者实际参与整个设施开发和经营的过程中,则必须把双向沟通作为重点。
 
6、作为项目的中立第三方,在整个过程中必须仔细评估投资的有效性,主动接纳新投资者和确保可能发生的新问题的及时解决。
 
在与投资者的接触和沟通过程中,在开发商,州和地方政府官员,所在社区成员中间建立起诚信是重中之重。经验表明,政策开放,对问题的仔细考虑以及切身参与整个过程将大大有助于获得最后的成功。
 
(五)总结

在20%风能目标中,多种收入流和风力发电产量多元化市场将越来越重要。可再生能源分配标准以及自愿型市场在为支持风能发电并减少风险而创建的个别性和互补性收入流方面具有一定的潜能。如今,美国25个州已经确立了可再生能源投资组合规范(RPS)需求。而近年来迅速成长的法制化市场也大力推动了风能发电容量的扩大。同时空气质量市场成为了收入流的来源之一。

若风能发电能够迅速成长,20%风能目标能够得以实现,那么自由市场运行必须具有针对性并且得到有效利用,从而促进利益相关者的收益。到时众多利益相关者将迎来风能的强大未来。


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