金春鵬

（江蘇省宏觀經(jīng)濟(jì)研究院，南京210013）

海上風(fēng)電開發(fā)與多能源協(xié)同供電規(guī)?；茪洌ㄑ酰┊a(chǎn)業(yè)基地建設(shè)研究

金春鵬

（江蘇省宏觀經(jīng)濟(jì)研究院，南京210013）

中國(guó)風(fēng)能資源豐富，沿海尤其是近海海域風(fēng)能資源更為豐富，為大規(guī)模、超大規(guī)模海上風(fēng)電發(fā)展創(chuàng)造了巨大空間。大規(guī)模非并網(wǎng)風(fēng)電的應(yīng)用，更是開辟了一條中國(guó)特色風(fēng)電多元化發(fā)展之路。本文分析了海上風(fēng)能資源布局及沿海風(fēng)電開發(fā)現(xiàn)狀；在風(fēng)電非并網(wǎng)理論指導(dǎo)下，以規(guī)?；茪洚a(chǎn)業(yè)為例，探討非并網(wǎng)風(fēng)電與高載能產(chǎn)業(yè)間的鏈合路徑，并構(gòu)建相應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈；依據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈合機(jī)制，探討多能源協(xié)同供電規(guī)?；茪洌ㄑ酰┊a(chǎn)業(yè)基地建設(shè)的實(shí)施目標(biāo)與戰(zhàn)略規(guī)劃。

海上風(fēng)電；多能源協(xié)同供電；規(guī)?；茪洌ㄑ酰?；產(chǎn)業(yè)基地

1 前言

當(dāng)前，能源安全已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，尤其是對(duì)新能源與可再生能源的需求日益迫切。風(fēng)能是最具開發(fā)利用前景、技術(shù)最為成熟的新型可再生能源。風(fēng)力發(fā)電已成為全球發(fā)展最迅速的可再生能源利用方式，正朝向規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。風(fēng)電的規(guī)?；瘧?yīng)用及其自然特性決定風(fēng)電市場(chǎng)必須走多元化發(fā)展道路，非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)的開發(fā)則是風(fēng)電多元化發(fā)展的探索和實(shí)踐。本文在分析海上風(fēng)能資源布局及開發(fā)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以規(guī)?；茪洌ㄑ酰┊a(chǎn)業(yè)為例，構(gòu)建相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，并提出多能源協(xié)同供電規(guī)?；茪洌ㄑ酰┊a(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)施路徑。

2 海上風(fēng)電開發(fā)現(xiàn)狀

2.1 中國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展概況

中國(guó)海上風(fēng)電規(guī)劃開始于2007年，江蘇在全國(guó)率先做了沿海海上基地風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)劃。到2009年，我國(guó)以江蘇海上風(fēng)電為藍(lán)本，制訂了海上風(fēng)電工作大綱，啟動(dòng)了沿海各個(gè)省市海上風(fēng)電規(guī)劃。目前上海、江蘇、山東、河北、廣東、遼寧、大連海上風(fēng)電規(guī)劃已經(jīng)獲得國(guó)家批準(zhǔn)。浙江、福建、海南正在審批當(dāng)中，廣西正在編制當(dāng)中。目前，全國(guó)已經(jīng)建成海上風(fēng)電的總裝機(jī)為4×105kW（含樣機(jī)）。其中包括上海東海大橋一期1×105kW，剩余4個(gè)項(xiàng)目都在江蘇。在建的海上風(fēng)電項(xiàng)目大約有6個(gè)，合計(jì)是7.8×105kW。已經(jīng)核準(zhǔn)待建項(xiàng)目6個(gè)，合計(jì)1.35×106kW。這些項(xiàng)目主要集中在江蘇和上海，其他也包括已經(jīng)核準(zhǔn)待建，或者是尚未核準(zhǔn)的，也有待建的、主要分布在浙江、福建、河北、廣東等省份。

2.2 江蘇沿海風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀

通過對(duì)風(fēng)能資源、并網(wǎng)條件、交通運(yùn)輸及環(huán)境等因素綜合分析，江蘇沿海除東西連島地區(qū)因交通安裝條件不具備建設(shè)大型風(fēng)電場(chǎng)外，其他沿海地區(qū)如啟東、通州、如東、東臺(tái)、大豐、射陽、濱海、響水、贛榆和洪澤湖東南部、太湖東部都極具開發(fā)潛力，其中從射陽河到長(zhǎng)江口的2.4×104km2淺海輻射沙洲具備開發(fā)大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的綜合條件。目前，江蘇根據(jù)規(guī)劃組成了3個(gè)比較集中的百萬千瓦基地：一是連云港與鹽城北部的百萬千瓦基地，裝機(jī)2.57× 106kW；二是鹽城南部百萬千瓦基地，5.4×106kW；三是南通的百萬千瓦基地，4.58×106kW。

3 多能源協(xié)同供電規(guī)?；茪洌ㄑ酰┊a(chǎn)業(yè)鏈

3.1 多能源協(xié)同智能供電理論概述

隨著城市化進(jìn)程的加速，用電負(fù)荷峰谷差逐年增大，在一些以火電和核電為主要機(jī)組類型的省網(wǎng)出現(xiàn)了巨大的低谷調(diào)峰容量不足的問題。在負(fù)荷低谷時(shí)段，部分火力發(fā)電機(jī)組被迫運(yùn)行在極不經(jīng)濟(jì)區(qū)，甚至被迫通過日啟停進(jìn)行調(diào)峰。調(diào)峰需求日益突出。由于電力生產(chǎn)的特殊性，電網(wǎng)供給用戶的電力必須和用戶的用電量時(shí)刻保持一致。而數(shù)據(jù)顯示，火電機(jī)組在參與調(diào)峰的情況下，煤耗和機(jī)組效率都有所折扣。高耗能產(chǎn)業(yè)是最理想的需求側(cè)管理調(diào)峰載體。高載能調(diào)峰項(xiàng)目可有效解決這些問題，釋放機(jī)組最優(yōu)效率，并有效抑制機(jī)組輸出功率頻繁大幅波動(dòng)而導(dǎo)致的發(fā)電成本上升。高載能調(diào)峰功能，可節(jié)省掉巨額的調(diào)峰電站的建設(shè)投資和火電廠調(diào)峰運(yùn)行的成本，包含附加的維護(hù)費(fèi)用、等效被迫停機(jī)率和系統(tǒng)生產(chǎn)成本的增加，夜間發(fā)電負(fù)載率從40%增加到90%，即發(fā)電量從40%增加到90%，同時(shí)度電煤耗也大幅下降（見圖1）。

圖1 高耗能產(chǎn)業(yè)電網(wǎng)調(diào)峰示意圖Fig.1 High energy consuming industries peak shaving for power grid

多能源協(xié)同智能供電系統(tǒng)[1]是將風(fēng)電、網(wǎng)電、光伏發(fā)電、水電、核電、余熱發(fā)電及沼氣發(fā)電等多種能源產(chǎn)生的電能，通過智能控制系統(tǒng)按一定順序使用，給某個(gè)區(qū)域協(xié)同供電。根據(jù)有無網(wǎng)電，此系統(tǒng)有兩種能源供給模式。當(dāng)有網(wǎng)電時(shí)，多能源協(xié)同供電模式可以優(yōu)先使用風(fēng)電、光伏發(fā)電、水電、余熱發(fā)電及沼氣發(fā)電等綠色電力，不足部分由網(wǎng)電補(bǔ)充。當(dāng)無網(wǎng)電時(shí)，可以利用上述多種電力進(jìn)行多能源脫網(wǎng)獨(dú)立供電[2]。其中，非并網(wǎng)風(fēng)電是該系統(tǒng)的一個(gè)特例。多能源協(xié)同智能供電系統(tǒng)主要為高耗能產(chǎn)業(yè)供電，通過新能源發(fā)電與高耗能產(chǎn)業(yè)之間耦合，把高耗能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)峰產(chǎn)業(yè)，不但使我國(guó)以煤電為主的剛性電網(wǎng)變成柔性電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的變革；也為耗能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了功能轉(zhuǎn)變，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變革。

目前，多能源協(xié)同智能供電系統(tǒng)在電解鋁、氯堿工業(yè)、海水淡化、制氫、煤化工、冶金、新能源汽車等高耗能產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用研究已經(jīng)取得重大研究成果[3]。這些成果的基礎(chǔ)理論研究、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及配套的技術(shù)轉(zhuǎn)化工作已全部完成，其中一些重點(diǎn)項(xiàng)目與企業(yè)合作建設(shè)了一批示范工程，已驗(yàn)收，現(xiàn)急需大規(guī)模商業(yè)化、市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用[4]。這些項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化成功，不僅能夠解決我國(guó)能源系統(tǒng)矛盾和難題，還能夠創(chuàng)造若干個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，為建立我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和快速發(fā)展提供新的出路，也有利于推進(jìn)經(jīng)濟(jì)體制深化改革，成為我國(guó)全面深化改革的重要抓手。

3.2 規(guī)模化制氫（氧）產(chǎn)業(yè)鏈

以非并網(wǎng)風(fēng)電制氫為例，能夠驗(yàn)證多能源協(xié)同供電系統(tǒng)在電解水制氫產(chǎn)業(yè)上的可行性。通過非并網(wǎng)風(fēng)電直接電解水制氫（氧），可以大幅度降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)氫能商業(yè)化。在非并網(wǎng)風(fēng)電獨(dú)立供電條件下（見圖2），當(dāng)模擬風(fēng)電電流密度在3.4～13.6 A/dm2大幅波動(dòng)時(shí)，對(duì)電解過程中電流效率的影響并不明顯。

在非并網(wǎng)風(fēng)電和網(wǎng)電互補(bǔ)供電條件下，采用直流低電壓供電，風(fēng)電降壓整流與網(wǎng)電降壓整流后的直流電源可以直接并聯(lián)工作，相互補(bǔ)充。

可見，在非并網(wǎng)風(fēng)電電解水規(guī)模化制氫過程中，不制氫設(shè)備都能正常工作，且電壓和電流的波動(dòng)只影響氫氣產(chǎn)量，對(duì)電流效率的影響不明顯。

根據(jù)非并網(wǎng)風(fēng)電與規(guī)?；茪洚a(chǎn)業(yè)之間的耦合機(jī)制，可形成“多能源協(xié)同供電系統(tǒng)——規(guī)?；茪洌ㄑ酰碑a(chǎn)業(yè)鏈，其技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)路徑見圖3。

圖2 模擬江蘇沿海風(fēng)電獨(dú)立供電系統(tǒng)示意圖Fig.2 Wind power independent supply system simulating Jiangsu coastal conditions

圖3 多能源協(xié)同供電規(guī)?；茪洌ㄑ酰┊a(chǎn)業(yè)路線Fig.3 Industry chain of hydrogen（oxygen）production in multi energy cooperative supply system

多能源協(xié)同供電規(guī)?；茪洌ㄑ酰?，根據(jù)產(chǎn)品不同形成氫氣和氧氣兩條路徑。氫氣的主要用途是氫能汽車和新能源冶金產(chǎn)業(yè)；氧氣主要用于污泥處理及中水回用產(chǎn)業(yè)。

醫(yī)用耗材SPD信息化建設(shè)，通過一體化的平臺(tái)搭建符合我院實(shí)際需求的建設(shè)服務(wù)，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的有效結(jié)合。

4 多能源協(xié)同供電規(guī)?；茪洌ㄑ酰┊a(chǎn)業(yè)基地建設(shè)

4.1 產(chǎn)業(yè)基地的建設(shè)目標(biāo)和原則

多能源協(xié)同供電規(guī)模化制氫（氧）產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，要發(fā)揮沿海風(fēng)能資源優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)打造沿海綠色能源基地的戰(zhàn)略構(gòu)想；進(jìn)一步延伸“多能源協(xié)同供電—高載能產(chǎn)業(yè)”產(chǎn)業(yè)鏈，帶動(dòng)新型發(fā)電設(shè)備、新能源汽車、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展；注重培育在產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)上的大型龍頭企業(yè)，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力；建立完善新能源產(chǎn)業(yè)政策服務(wù)體系；建立健全人才引進(jìn)、培養(yǎng)機(jī)制。從而加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，建設(shè)生產(chǎn)性制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)共同繁榮的市場(chǎng)體系，培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)人與自然、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)和諧發(fā)展[5]。建設(shè)中要遵循技術(shù)創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境友好、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)和政策配套等原則（見圖4）。

圖4 非并網(wǎng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地的建設(shè)原則Fig.4 The principles of constructing industrial base of non-grid-connected wind power

4.2 產(chǎn)業(yè)基地的功能布局

隨著產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)的展開，要推動(dòng)新型發(fā)電設(shè)備、新能源汽車、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從而形成相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)基地，進(jìn)而圍繞大規(guī)模非并網(wǎng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地，形成功能完善的功能布局（見圖5）。

圖5 非并網(wǎng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地的功能布局Fig.5 Functional layout of non-grid-connected wind power industrial base

其中，通過用超低風(fēng)速直驅(qū)風(fēng)機(jī)和太陽能光伏直接規(guī)?；娊馑茪?，為我國(guó)新型加氫天然氣和氫內(nèi)燃機(jī)汽車、氫燃料電池（技術(shù)儲(chǔ)備）汽車及船舶提供強(qiáng)大的綠色動(dòng)力。在這條技術(shù)路線基礎(chǔ)上，規(guī)劃建設(shè)京滬沿海千里氫能高速公路，貫穿京、津、冀、魯、蘇、滬6省市，GDP總量超過全國(guó)的43%，全國(guó)1/4的覆蓋人口，結(jié)合原有加油站，擴(kuò)（增）建加氣加氫站，形成以可再生能源制氫（結(jié)合制天然氣）為主的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。這條技術(shù)路線充分發(fā)揮了沿海地區(qū)風(fēng)能優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，也能夠使循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)、冶金產(chǎn)業(yè)在沿海地區(qū)布局，形成新優(yōu)勢(shì)。

4.3 產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)的對(duì)策建議

第一，建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新體系。關(guān)鍵技術(shù)是指多能源協(xié)同智能供電技術(shù)、海上風(fēng)電場(chǎng)施工技術(shù)、高載能產(chǎn)業(yè)與多能源協(xié)同供電系統(tǒng)耦合技術(shù)等。必須加大技術(shù)開發(fā)力度，組織跨行業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，參照而不是照搬國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)創(chuàng)新體系。

第二，完善相互配套的政策體系。通過制定產(chǎn)業(yè)、財(cái)政、稅收等相關(guān)政策措施，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)間的經(jīng)濟(jì)技術(shù)聯(lián)系，營(yíng)造良好的市場(chǎng)環(huán)境，加快科技成果轉(zhuǎn)化，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

第三，培育專業(yè)化人才隊(duì)伍。結(jié)合風(fēng)電項(xiàng)目建立包括風(fēng)電專家和本土技術(shù)人員在內(nèi)的風(fēng)電人才庫(kù)，做好人才隊(duì)伍培育工作。

5 結(jié)語

多能源協(xié)同供電規(guī)?；茪洌ㄑ酰┊a(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，對(duì)發(fā)揮沿海風(fēng)能資源優(yōu)勢(shì)、提高電網(wǎng)效率、轉(zhuǎn)變高耗能產(chǎn)業(yè)功能，具有重要戰(zhàn)略意義。要進(jìn)一步延伸“非并網(wǎng)風(fēng)電—高載能產(chǎn)業(yè)”產(chǎn)業(yè)鏈，不斷豐富其產(chǎn)業(yè)內(nèi)容、拓展產(chǎn)業(yè)覆蓋面、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)功能多樣化，形成布局合理、功能完善的產(chǎn)業(yè)發(fā)展新局面。多能源協(xié)同供電規(guī)?；茪洌ㄑ酰?，把制氫（氧）產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝载?fù)載，為國(guó)家大電網(wǎng)配套調(diào)峰，既有利于電網(wǎng)效率提升，也可推動(dòng)我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，培育和發(fā)展一批中國(guó)特色的新興產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)全行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益大幅度提升，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)、人與自然的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 顧為東.非并網(wǎng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展新戰(zhàn)略與風(fēng)電非并網(wǎng)理論[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2] 羅昆燕，廖視欞，李 松，等.貴州高污染產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)研究[J].貴州科學(xué)，2006，24（3）：57-61.

[3] Gu Weidong，F(xiàn)ang Min，Liu Yong，et al.Study on Strategy for the development of the non-grid-connected wind power industry in China[C]//Proceedings of Non-Grid-Connected Wind Power Systems（ISTP）.The American Scholars Press，2008：232-241.

[4] Gu Weidong.The development and utilization research on largescale non-grid-connected wind power systems[C]//Proceedings of Non-Grid-Connected Wind Power Systems（ISTP）.The American Scholars Press，2008：159-164.

[5] Fang Chuanglin，Huang Jinchuan，Zhang Qiang，et al.The development status and strategy of the wind power industry in China [C]//Proceedings of Non-Grid-Connected Wind Power Systems（ISTP）.The American Scholars Press，2008：170-181.

Offshore wind power development and hydrogen（oxygen）production industrial base construction in multi energy cooperative supply system

Jin Chunpeng
（Jiangsu Institute of Macroeconomic Research，Nanjing 210013，China）

Wind energy is abundant（especially in coastal areas）that provides large space for wind power development.The application of large scale non-grid-connected wind power is one of the ways to multi-directional developing wind power.This paper analyzes the distribution and exploitation of wind resource in Jiangsu coastal areas，studies on industrial chain of“applying non-grid-connected wind power to high energy consumption industries”under the instruction of non-grid-connected wind power theory，and puts forward some suggestions for constructing industrial bases of non-grid-connected wind power in Jiangsu coastal areas.

offshore wind power；multi energy cooperative supply；hydrogen（oxygen）production；industrial base

TK01

A

1009-1742（2015）03-0056-04

2014-12-08

金春鵬，1982年出生，男，遼寧撫順市人，碩士，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)；E-mail：jcp@zjzw.net