解决方案搜寻 技术支持

未来30年风力发电的增长

wind turbines

减少全球二氧化碳排放在很大程度上依赖于可再生能源发电。随着世界上除四个国家以外的所有国家都签署了《巴黎气候协定》,加快可再生能源部署的压力越来越大,而风电正处于主导地位。

在全球范围内,风力发电现在占非水电可再生能源的一半以上。根据国际可再生能源机构的数据,风力发电的部署增长速度也快于任何其他细分市场,从1997年的7.5吉瓦增加到2018年的567吉瓦。风力发电在未来30年将发挥什么作用?面临哪些挑战?

近些年来,风力发电的大部分增长来自哪些国家和地区?

2020年全球陆上风电新增装机容量为108吉瓦,是2019年的两倍。新增装机容量的79%来自中国和美国,这两个国家是世界上最大的二氧化碳生产国。

中国设定了一个雄心勃勃的目标,即从2021年到2025年将其风电装机容量增加五到六倍,因为该国的二氧化碳排放量预计将在2030年达到峰值,其电力需求将继续快速增长。

一个主要的增长因素是技术进步。大型涡轮机可以降低每千瓦成本发电。全球风电成本已下降45%至66%,这有助于更多的人接触到这项技术并从中受益,而且与旧装置相比,新装置可以产生更多电力。新型涡轮机还可以在较低的风力水平下发电,从而延长运行时间。

事实证明,减税和降低关税等政府激励措施在增加风电投资方面是有效的。  

与其他可再生资源相比,风力发电也有一些优势,有助于其发展。例如,风电场的位置比水力发电厂的位置要多。风力涡轮机不需要水来冷却,而且它们的占地面积相对较小,可以放置在靠近建筑物的地方。许多公司和私人业主都纷纷投资于此,这种情形类似于不断有人安装屋顶太阳能电池板。

海上陆上,同时开花

海上风电场将在未来10年内大幅增长,因为它们目前在全球风电领域的贡献仍然很小。它们最适合于靠近大型人口中心的地方,这些地方具有可靠的离岸风和浅海床。欧洲已经拥有40个海上风电场,并且与中国一起正在推动增长。

美国作为仅次于中国的第二大二氧化碳生产国,也在加紧建设海上风电设施。除了七台试点海上涡轮机外,该国第一个海上风电场将于明年开始生产,第二个将在2024年生产,第三个将在2026年投入生产。七个沿海州已经做出了购买海上风电的重大承诺,政府推出了长期激励措施来支持该行业。

更多地区也在部署海上风电场。印度、台湾和日本正处于发展海上风电的不同阶段。我们可以预期,随着成本开始下降和减排压力增加,更多的国家和地区会加入这份名单。

此外,我们将看到浮动风电场等新的技术也在取得进展。Hywind Scotland自2017年开始运营。初步报告表明,涡轮机的浮动运动不会对可靠性或生产产生重大影响。随着这项技术的成熟,我们可以预期高昂的资本成本会有所下降,信心也会增强。这项技术为包括岛屿在内的具有陡峭海堤的地区提供发展风电的机会,而在这些地区,基于海床的解决方案是不可行的。

未来30年风电将面临哪些挑战?

目前的风电场大多部署于人口稠密的地区。有些国家和地区的电网是分散的,能源不容易流动。需要将来对基础设施将进行大量投资,才能使其扩展到不太集中的区域。

为了推动风电逐年持续快速增长,供应链也需要发展壮大。我们看到一些老牌的欧洲供应商正在投资新的美国市场并推动创新。随着这项技术在新市场中变得更加成熟,国内制造组件的可能性将变得更加大,从而进一步降低国内市场的成本,推动市场增长,并提高这些组件进入新市场的可用性。

可以预计,增加涡轮机的尺寸,提高效率和可靠性的创新将不会间断。Power Integrations推出的SCALE-iFlex™ LT即插即用型门极驱动器就是这一技术成果的实例之一。

该器件可将多个并联EconoDUAL™模块的性能提高20%,使用户可以从功率逆变器和变换器堆栈中节省每六个模块中的一个。除了节省驱动器和模块的成本外,这还降低了控制复杂性以及与模块、接线、硬件和散热有关的成本。SCALE-iFlex LT特别适用于3至5MW范围的海上风力涡轮机。

相关文章