东盟低风速风电开发导则--水电总院&东盟能源中心.pdf-solarbe文库

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I Research on Applications of Low Wind Speed Power in ASEAN For Review ASEAN Centre for Energy China Renewable Energy Engineering Institute I 前言东盟（ASEAN）国家位于世界上受气候变化影响最严重的地区之一。发展可再生能源、改变现有的以化石能源为主的能源结构、推动能源转型是东盟国家应对气候变化、实现减排目标、提高能源安全的必然之选。 2020 年 11 月举行的东盟能源部长会上，东盟能源中心正式发布了东盟 2016-2025 年合作行动计划第二阶段 2021-2025 ，在原有到 2025 年实现可再生能源在一次能源供给中占比达到 23 的目标基础上，进一步明确可再生能源发电装机占比达到 35 的目标。因此，扩大可再生能源电力的开发规模将是未来东盟能源电力发展的重要任务之一。东盟拥有丰富的可再生能源资源，如水电、太阳能和地热能，也包括尚未大规模开发的风能资源。由于位于赤道附近的特殊地理位置，东盟地区的陆上风电开发潜力主要集中在低风速区域。随着国际上风电机组（WTGS ）技术的不断进步，低风速地区的风资源利用效率得到了显著提升。与传统的风力机组不同，低风速风电机组可较好地利用平均风速范围为 57 米/ 秒的风能资源。本报告着重关注东盟国家的低风速风电（LWSP ）开发潜力，结合风电发展技术的最新进展，探讨低风速风电技术在东盟的适用性。本报告由能源基金会资助。报告内容不代表能源基金会观点。 II 缩写词名词缩写 AC 交流电 ACE 东盟能源中心 AMS 东盟成员国 ADB 亚洲开发银行 AIIB 亚洲基础设施投资银行 APAEC 东盟能源合作行动计划 APG 东盟电网 ASEAN 东南亚国家联盟 BP 英国石油公司 BCPG 泰国可再生能源集团 BOI 投资委员会 BOP 电厂辅助设施 CfD 差价合约 COD 商业运营日期 CREEI 水电水利规划设计总院 DC 直流电 EGAT 泰国电力管理局 EPC 工程总承包 EVN 越南电力集团 F EPC 投资工程总承包 FiT 上网电价 GDP 国内生产总值 GWEC 全球风能理事会 IEA 国际能源署 IEC 国际电工技术委员会 INDC 国家自主贡献 IRENA 国际可再生能源署 ITC 投资税收抵免 LCOE 平准化度电成本 LWSP 低风速风电 MODIS 中分辨率成像光谱仪 NCC 国家调度中心 NDC 国家自主贡献 NDRC 国家发展与改革委员会 NEA 国家能源局 NREL 美国国家可再生能源实验室 NREP 国家可再生能源计划 OM 运行和维护 PPA 电力购买协议 PPP 公私合营 PTC 生产税收抵免 PV 光伏 III RCC 地区调度中心 RCEP 区域全面经济伙伴关系 RE-SSN 可再生能源次级部门网络 REC 可再生能源证书 RD 研究和开发 RMB 人民币 RPS 可再生能源配额制 RPM 转速 RUEN 国家能源总体规划 SDG 可持续发展目标 SEB 沙捞越能源公司 SESB 沙巴电力公司 SESCO 沙捞越电力公司 TFEC 终端能源消费 TNB 马来西亚国家电力公司 TPES 一次能源供给 TSI 机组采购及安装 UAD 全球通用声频接口 UAV 无人驾驶飞机 UHV 超高压 USD 美元 VAT 增值税 VRE 可变可再生能源 WTGS 风电机组单位 GW 吉瓦 GWp 吉瓦（峰值功率） kV 千伏 kW 千瓦 kWh 千瓦时 m 米 m/s 米/ 秒 MW 兆瓦 TWh 太瓦时 IV 执行摘要东盟国家拥有独特的气候条件和地理位置，太阳能、地热能、水能等可再生能源发展潜力较大，但风能资源优势一般。据估计，东盟只有 1.5的土地面积的平均风速超过 7 米/秒，这些区域开发风电项目能较好地满足经济性要求。这种观点导致东盟成员国（AMS）很少积极开发风电项目，特别是陆上风能技术，从而导致东盟区域缺乏风能支持政策、相关技术和商业模式。我们的研究表明，东盟国家约有 13.5的土地面积处于低风速（57 米/秒）区域，若将风电发展的区域目标扩大到低风速区域，即大规模应用低风速风电（LWSP）技术，东盟的风电将会有很大的发展潜力。充分挖掘低风速风电的发展潜力，对东盟国家来说意义重大。到目前为止，所有东盟国家都制定了可再生能源发展的中长期目标，但风电相关发展目标有待进一步明确。本研究对东盟国家的陆上风电资源进行了评估，提出了未来风电发展的重点布局和重点工作，重新定义东盟国家的风电发展目标，研究采用低风速风电技术来实现更大规模的风电开发的实现路径，对东盟实现可再生能源发展目标提供了指导性参考，主要研究成果总结如下（1 ）风能资源特性。东盟十国风电技术可开发总量为 1,112.3GW，其中 56m/s 风速区间技术可开发量为 834.0GW，占技术可开发总量的 75，主要分布在泰国、越南、缅甸、印尼等国家。风速在 7m/s 以上区域的技术可开发量仅有 77.6GW，主要分布在菲律宾和越南。（2 ）项目开发成本。东盟国家中，风电开发平准化度电成本（LCOE）最低的是越南（0.050 美元/kWh），区域平均 LCOE 为 0.056 美元/kWh。LCOE 较低的区域主要分布在中南半岛中东部、菲律宾中部和北部。项目建设成本和融资成本对 LCOE 的变化起到重要的作用，同时具备一定下降空间，因而可以作为降低风电项目 LCOE 的主要努力方向。以越南为例，若建设成本和贷款利率同时下降 30，则 LCOE 可下降 32。（3 ）政策市场环境。东盟国家均制定了可再生能源相关发展目标和政策，但是不同国家间针对风电产业的支持力度差异较大。泰国、越南、菲律宾、印尼等国家对风电发展有较为明确的规划，也配套出台了上网电价、税收优惠等激励政策，风电产业已经起步。缅甸、老挝、柬埔寨等国家虽然具备一定的风电开发潜力，但缺乏有力的产业支持政策，风电产业亟待实现突破。文莱、新加坡、马来西亚受限于风能资源条件和国土面积，风电并非其发展的重点方向。（4 ）风电开发建议。东盟成员国应明确风电发展目标，并在电价、电力消纳、行政审批等方面推行相应的激励和便利政策。按因地制宜、统筹考虑、优化布局的原则，加快完善相关风电标准制定，有序推进风电项目开发。在风力发电机组的适应性方面，应根据东盟国家低风速风能资源的特点，制定低风速风电场的指导方针。考虑到升级东盟和国家层面的电网可以增加电力系统的灵活性支持，以缓解风电和太阳能光伏的波动性变化，因而东盟电网计划的持续实施也有利于风电的发展。同时要优化风电项目投资环境、创新商业合作模式、激发风电项目投资活力。充分利用已有多、双边机制，在技术、人才培养等方面加强国际合作，从而促进东盟国家风电发展。东盟未来可以将发展示范项目作为增加中国-东盟合作实践的重要途径，进一步加大低风速风电项目的开发力度。 1 目录前言 I 缩写词 . II 执行摘要 . IV 目录 . 1 I. 概述 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 研究目标 2 1.3 研究思路和研究内容 3 II. 全球风电开发现状 . 4 2.1 全球风资源分布特点 4 2.2 全球风电发展概况 . 4 III. 低风速风电开发的现状和特点 . 7 3.1 低风速风电发展现状 7 3.2 低风速风电开发的技术特点 13 3.3 开发模式及解决方案 . 15 IV. 东盟国家低风速风电开发基础 . 20 4.1 自然地理 . 20 4.2 风能资源禀赋 . 21 4.3 风电开发潜力 . 25 4.4 风电开发成本与发展趋势 . 34 4.5 电力系统现状 40 V. 东盟国家低风速风电政策环境 45 5.1 市场环境与支持政策 . 45 5.2 机遇与挑战 50 5.3 电力系统灵活性保障措施研究 51 VI. 低风速开发典型案例 53 6.1 古田泮洋风电场 . 53 6.2 滑县金堤风电项目 54 6.3 河南兰考东坝头分散式风电场 . 55 6.4 越南宁顺正胜 50MW 项目 . 56 VII. 东盟国家低风速风电开发建议 57 参考文献 60东盟低风速风电开发导则 1 I. 概述 1.1 研究背景（1 ）风电将在应对气候变化和实现碳中和过程中发挥重要作用在全球应对气候变化的大背景下，减少碳排放已成为各国共识，截止目前，全球已有超过 130 个国家提出了在本世纪中叶前后达成碳中和目标，其中有 6 个国家已完成了碳中和立法。老挝、缅甸、柬埔寨等东盟国家也正在积极研究 2050 年实现碳中和目标的可行性 1 。作为碳排放主要来源之一， 2019 年电力生产过程产生了全球 41的碳排放 2 ，发展可再生能源、提高清洁电力供应比例，是实现碳中和的有效手段。风电作为可再生能源的重要利用形式，近年来全球范围内的装机容量稳步快速增长。据国际能源署（IEA）统计，全球风电装机占电力总装机比例已从 2010 年的 3.5增加到 2019 年的 8.3，到 2040 年，预计这一比例将稳步增加至 14.3。此外，随着风电技术的进步，风电成本还有一定的下降空间，风电效率还有一定的上升空间。（2 ）发展风电等可再生能源是未来东盟电力的主要调整方向由于独特的地理位置和气候特征，东盟区域被认为是全球受气候变化影响危害最严重的区域 3 。目前化石能源仍然是东盟能源电力的主要来源，2019 年东盟可再生能源仅占一次能源供给的 13.9，约占电力总装机的 27.7，与东盟 2016-2025 年合作行动计划第二阶段2021-2025中到 2025 年可再生能源在一次能源供给中占比达到 23、在电力总装机中占比达到 35的目标还有一定差距 4 。根据 ACE 最新的统计，截至 2020 年年底，可再生能源在东盟电力装机的比例已达到 33.4 5 。下一步需要加大力度保持部署包括风力发电在内的各种可再生能源的势头，以实现到 2025 年可再生能源在电力总装机中占比达到 35的目标。此外，第六版东盟能源展望（AEO6） 6 已经注意到东盟的太阳能和风能发电的巨大潜力。发展包括风电在内的各类丰富的可再生能源，将是东盟实现东盟能源合作行动计划可再生能源目标和减排目标的优先事项。（3 ）东盟国家低风速区域具有较大的开发潜力 1 资料来源EnergyClimate Intelligence Unit, [https//eciu.net/netzerotracker] 2 资料来源IEA. 2020. World Energy Outlook 2020 3 资料来源The ASEAN Magazine. 2020. CLIMATE CHANGE The time to Act is Now, [https//asean.org/storage/2020/10/The-ASEAN-Magazine-Issue-5-September-2020.pdf] 4 资料来源ACE. 2020. ASEAN Plan of Action for Energy Cooperation APAEC 2016-2025 Phase II 2021-2025 5 资料来源ACE. 2021. Draft ASEAN Power Report 2021 6 资料来源ACE. 2020. The 6th ASEAN Energy Outlook 2017-2040 东盟低风速风电开发导则 2 相对于水能、太阳能等其他可再生能源，东盟风能资源条件一般，只有 1.5的陆地面积 100m 平均风速大于 7m/s。但是东盟国家有 13.5的陆地面积位于 57m/s 的低风速区域 7 ，低风速风电开发具有较大潜力。由于目前东盟大部分国家对风电开发的政策概念还停留在需要 7m/s 以上的风资源区，因此，东盟国家在利用风能资源方面的做的努力还不够，导致东盟国家缺乏风电支持政策、技术手段、商业模式。截至 2019 年年底，东盟风电装机仅占总装机的 0.9 8 ，除泰国和越南等少数国家，大部分东盟国家的风电装机量不足。在未来电力需求增长与应对气候变化的双重压力下，充分挖掘低风速开发潜力具有重大意义。（4 ）低风速风电的技术突破为东盟国家风电发展带来契机随着风电技术的不断进步，风电设备对资源的利用率不断提高，风电设备及运维成本逐步下降，使得风电开发的可靠性和经济性不断提高，为风电开发进军低风速区域奠定了基础。另一方面，由于高风速风电开发区域日渐饱和，全球风电开发重心也呈现向低风速区域转移的新趋势。自 2015 年以来，全球新增风电装机中低风速风电装机占比稳步攀升，特别是在中国，2019 年低风速风电装机在新增风电装机中占比达到了 84 9 。低风速风电开发相关技术的突破，特别是在与东盟自然地理条件相近的中国西南地区大规模低风速风电项目的成功实践，为东盟国家低风速区域风电的开发提供了经验和参考，东盟风电发展迎来新的发展契机。 1.2 研究目标 1）明确风电发展的方向及重点区域，并结合世界风电发展的成功经验和案例，对东盟风电提出建议； 2）梳理东盟风电资源分布情况，分析东盟风电资源特点，研判东盟未来能源电力发展形势，梳理东盟风电发展的条件，对东盟风电未来发展进行布局分析，促进东盟风电的良好发展。 7 资料来源Global Wind Atlas, [https//globalwindatlas.info/] 8 资料来源ACE. ASEAN Energy Database System AEDS, [https//aeds.aseanenergy.org/] 9 资料来源Wood Mackenzie Power Renewables Database, [https//www.woodmac.com/] 东盟低风速风电开发导则 3 1.3 研究思路和研究内容本报告的研究框架如下首先，对全球风电发展的现状及大环境进行分析，重点突出低风速风电的发展趋势和技术特点；其次对东盟风能资源禀赋进行评估和分析，梳理东盟各国风电开发的自然条件和成本特点，对东盟未来风电发展进行规划和展望；最后结合东盟自身特点和已有国际经验，对东盟低风速风电开发提出建议。（1 ）梳理低风速风电的开发特点结合全球风能资源禀赋分布特点和风电发展现状，梳理低风速风电的发展历程，研判未来风电发展趋势，分析低风速风电的技术特点、开发模式、环境生态问题解决方案以及采用的新技术等。（2 ）分析东盟国家低风速风电开发条件结合风速分布图、土地利用等数据，对东盟国家风电资源禀赋及技术可开发量进行评估；梳理东盟能源电力现况、可再生能源发展政策，分析东盟风力发电的机遇和挑战；基于对风电开发运行各成本因素分析，参考东盟已有项目，对东盟风电开发成本现状及趋势进行分析。（3 ）提出东盟低风速风电开发的建议结合具体案例，总结已有低风速风电在市场消纳、商业模式、支持政策、降低成本上的成功经验，结合东盟国家资源分布特点、经济社会发展情况、电网及设备配套产业情况，提出东盟低风速风电开发的建议。东盟低风速风电开发导则 4 II. 全球风电开发现状 2.1 全球风资源分布特点地球表面的不均匀加热和气压差导致的空气流动形成风。地球表面风资源除了受不同纬度间气压梯度和地转偏向力的影响之外，还受到海洋、地形的影响，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带。根据 Global Wind Atlas 全球风电资源图谱 10 （见图 2-1），可以看到全球陆地风资源较好的区域主要集中在欧洲、北美洲、非洲北部、南非、澳大利亚及新西兰岛屿等区域。亚洲除中亚和西亚及东亚沿海外，整体风资源水平较一般。中国风资源较好的区域集中在北部（东北、华北、西北）地区，华中、华南等地风速普遍低于 7m/s。而东盟国家大部区域平均风速低于 7m/s。图 2-1 全球风图集（数据来源Global Wind Atlas ） 2.2 全球风电发展概况虽然新冠疫情造成全球经济衰退、能源电力需求下降，但在碳中和背景下，风电仍然保持逆势增长趋势。根据全球风能理事会（GWEC）统计，2020 年全球新增风电装机容量超过 90GW，同比增长 52，新增装机量创历年新高；截至 2020 年年底，全球风电累计装机容量达到 743GW 11 ，比 2019 年增长 14（见图 2-2）；其中陆上风电装机 707GW，占风电总装机的 95。2020 年全球风电新增装机的快速增长主要归功于中国和美国在政策改变之前的抢装以及欧洲市场的增长，另外非洲、南美、中东和东南亚表现也比较突出。 10 资料来源Global Wind Atlas, [https//globalwindatlas.info/] 11 资料来源GWEC. 2021. Global Wind Report 2020 东盟低风速风电开发导则 5 图 2-2 全球风电逐年新增装机量和累计装机量（数据来源 GWEC ）从区域分布上来看，2020 年全球风电新增装机主要分布在亚洲、北美洲、欧洲和南美洲，排在前五名的国家分别为中国（52.0GW）、美国（ 16.2GW）、巴西（ 2.3GW）、德国（ 1.7GW）、荷兰（ 1.5GW）（见图 2-3），这 5 个国家风电新增装机合计占全球风电新增总装机的近 80。图 2-3 2020 年全球风电新增装机分布区域（数据来源 GWEC ） 27 39 39 41 45 36 52 64 55 54 51 61 93 24 31 39 48 59 74 94 121 159 198 238 283 319 370 433 488 540 591 650 743 0 10 20 30 40 0 200 400 600 800 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 装机增长率风电装机（GW）累计装机新增装机装机增长率东盟低风速风电开发导则 6 发电量方面，2018 年全球风电发电量达到 1262TWh，是 2010 年风电发电量（342TWh）的 3.68 倍，风电发电量占可再生能源发电量的比例从 2010 年的 8提高到 2018 年的 19 12 。基于英国石油公司（BP）、惠誉公司（Fitch Solutions）、国际能源署（IEA）、国际可再生能源署（IRENA）、东盟能源中心（ACE）等机构发布的研究成果，对 21 个典型国家的风电发电量占总发电量的比例（风电渗透率）进行统计，结果如图 2-4 所示。由图 2-4 可知，风电渗透率较高的国家主要集中在欧美发达国家，其中丹麦风电渗透率最高，达到 48，爱尔兰、葡萄牙、德国、英国等国家渗透率在 20以上。摩洛哥、波兰、巴西等国家风电渗透率在 10左右，处于中等水平。美国风力发电穿透率为 6.9，中国风力发电渗透率为 5.4，而东盟国家风电渗透率普遍偏低，除菲律宾渗透率达到 1.2以外，泰国、老挝、越南等风电发展相对较好的东盟国家风电渗透率均在 1以下。图 2-4 2019 年典型国家风电渗透率对比图（数据来源 BP 、Fitch Solutions 、IEA 、IRENA 、ACE ） 12 资料来源IRENA. 2020. Renewable Energy Statistics 2020 48. 3 27. 4 22. 5 20. 6 19. 9 11. 3 9. 2 8. 9 7. 4 6. 9 5. 4 5. 2 4. 8 4. 1 2. 5 2. 0 1. 2 0. 8 0. 8 0. 7 0. 7 0. 7 0. 6 0. 2 0 10 20 30 40 50 丹麦爱尔兰葡萄牙德国英国摩洛哥波兰巴西澳大利亚美国中国新西兰墨西哥印度匈牙利智利菲律宾日本泰国捷克老挝东盟越南柬埔寨风力发电渗透率东盟低风速风电开发导则 7 III. 低风速风电开发的现状和特点 3.1 低风速风电发展现状 3.1.1 低风速风电成为风电发展新动向在过去 15 年中，随着风电装机的迅速增长，风电项目在全球范围内进行了全面深度的开发。影响风电项目开发的核心因素是风资源丰富程度，同时项目所在地的电价政策、电网消纳能力、产业链成熟度、物流运输等因素也与风电项目开发有着紧密的联系。风电发展初期，政府通常通过制定实施电价政策等激励措施保障项目的投资收益，鼓励风电产业发展。同时，考虑到资源因素，全球风电开发主要集中在风资源较好的区域，低风速风电的开发容量占比较少。2015 年以后，随着风电技术的不断进步，低风速区域风电开发的经济性不断提高，使得低风速区域风电开发成为可能。另外，电价政策的变化，以及高风速开发区域饱和等原因，不断引导风电开发的重心向中低风速区域转移，全球低风速风电的开发进入提速阶段。由于高风速资源有限，东盟国家开始发展风力发电的时间相对较晚，但低风速风电的潜力很大。在全球风电开发逐步向更低的风速区域转移的大背景下，东盟风电市场将有望成为全球风电的新兴增长极。Chang 和 Phoumin 13 进行的一项研究侧重于东盟风能潜力的建模和政策影响，发现如果不利用风能，满足电力需求的成本将增加 0.7。因此，应在东盟推广风能，降低成本，减少碳排放。 3.1.2 低风速风电开发现状（1 ）全球低风速风电发展概况由于低风速区域风速较低，通常需要采用单位千瓦扫风面积 14 较大的风电机组（WTGS）来捕获更多的风能。结合伍德麦肯兹（Wood Mackenzie Power Renewables）的数据按机组选型统计全球低风速风电开发情况，将所用的机组单位千瓦扫风面积达到 5m 2 /kW 及以上的机组称为低风速风电开发项目。在有风电机组信息的全球历年新增风电项目中，低风速风电（选型为低风速机组的项目）占比情况如图 3-1 所示，截至 2019 年年底的全球低风速风电装机区域结构如图 3-2 所示。 13 资料来源Chang, Y. and Phoumin, H. 2021. Harnessing Wind Energy Potential in ASEAN Modelling and Policy Implications 14 单位千瓦扫风面积是指风机叶轮扫风面与风机额定功率的比值（m 2 /kW ）东盟低风速风电开发导则 8 图 2-5 历年全球及不同区域新增风电装机中低风速风电装机占比统计 15 （数据来源 Wood Mackenzie Power Renewables ） 15 由于一些风电项目没有发电机组的信息，本研究不包括所有的风电项目，只包括 2015-2019 年的项目。图 3-1 历年全球及不同区域新增风电装机中低风速风电装机占比统计 15 （数据来源 Wood Mackenzie Power Renewables ）东盟低风速风电开发导则 9 图 3-2 截至 2019 年年底的全球低风速风电装机区域统计（数据来源Wood Mackenzie Power Renewables）由图 3-2 可知，在纳入统计的全球历年新增风电装机中，低风速风电占比从 2015 年的 6.7增加到 2019 年的 37.3。分区域来看，中国低风速风电发展速度领跑全球，低风速风电占新增风电装机比例由 2015 年的 16.7增加到 2019 年的 84.0。截止 2019 年年底，中国低风速装机累计超过 40GW，占全球总数的 72。美国和印度装机容量分别超过 6GW 和 5GW，其余区域的低风速风电的开发容量较小。（2 ）中国低风速风电发展概况由图 2-1 可知，中国的华中、华东和华南地区大多数处于低风速区域，可利用的低风速资源面积约占全国风能资源区的 68，且接近电网负荷中心，主要集中在福建、广东、广西、安徽、湖南、湖北、江西、四川和云贵地区。特别是云南、贵州、四川等西南地区地处亚热带季风气候，地形复杂，人口密度相对较大，自然地理条件与东盟较为接近。从中国的风电发展历程来看， “十二五”期间，中国风电建设主要集中在风速较高的“三北” （东北、华北、西北） 16 地区。经历高速增长后，这些地区由于远离负荷中心，缺乏足够的长距离输电通道及消纳保障机制，产生了严重的弃风限电问题，风电新增装机也受到较大影响，中国风电开发逐步从传统的“三北”高风速区域向内陆中东南部低风速区域转移。中国政府开始从政策层面出台分区域的上网电价等政策激励中东南部的风电投资。与此同时，大叶轮、高塔筒、智能控制技术等先进技术不断提高风 16 华北区域包括北京、天津、河北、山西、内蒙古和山东，东北区域包括辽宁、吉林和黑龙江；西北区域包括陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆和西藏。非洲, 0 亚太（不含中国） 12 中国, 72 欧洲， 1 拉丁美洲, 2 中东, 0 北美 13 非洲亚太（不含中国）中国欧洲拉丁美洲中东北美东盟低风速风电开发导则 10 资源利用率，风电场前期测风选址到设计、建设、运维等全生命周期的精细化管理促进降本增效，进一步为低风速风电的发展奠定了基础。在多重利好的刺激下，中国低风速发展势头良好。2020 年，华中、华东和华南 17 等低风速资源分布区新增风电装机 28.2GW，占全国新增装机的 39.4。截至 2020 年年底，华中、华东和华南的风电装机总量达到 91.3GW，低风速区域风电装机占全国风电总装机比例从 2010 年的 12.8增加至 2020 年的 32.4（见图 2-7）。 20152019 年有机组信息的新增风电项目中 18 ，接近一半的风电项目采用的是低风速机组（单位千瓦扫风面积达到 5m 2 /kW 及以上），低风速项目装机量达到 33.1GW，其中 43 的低风速项目来自于华中、华东和华南地区。图 3-3 历年中国不同区域风电装机占比及风电总装机情况（数据来源 CREEI ） 3.1.3 低风速风电趋势展望随着全球能源转型进程的推进，特别是各国纷纷明确碳中和目标和路线图的背景下，开发低风速风电将是全球风电发展的重点方向之一，并成为低风速区域国家实现可再生能源发展目标的重要补充力量。根据 Wood Mackenzie Power Renewables 19 预测，在未来 5 年，全球低风速风区的开发的占比将继续保持稳中有升的发展趋势。到 2026 年，除中国以外的全球范围内低风速风电占新增风电装机比例将达到 28；而作为全球风电装机最大的国家，中国低风速风电占新增风电装机比例将达到 95 （见图 3-4 和图 3-5）。 17 华中区域包括江西、河南、湖北、湖南、重庆和四川，华东区域包括上海、江苏、浙江安徽和福建，华南区域包括贵州、云南、广东、广西和海南。 18 资料来源Wood Mackenzie Power Renewables. 19 资料来源Wood Mackenzie Power Renewables 0 100 200 300 400 500 0 20 40 60 80 100 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 总装机量（GW）装机占比华北东北西北华东华中华南风电总装机量东盟低风速风电开发导则 11 图 3-4 20212026 年全球（不含中国）低风速开发装机占比预测（数据来源Wood Mackenzie Power Renewables）图 3-5 20212026 年中国低风速开发装机占比预测（数据来源Wood Mackenzie Power Renewables）为了适应未来低风速风电的开发，各个风电主机厂商的产品向着单机大容量方向发展，作为核心技术的叶片产业链也在配合单机大容量的发展趋势。根据 Wood Mackenzie Power Renewables 预测，2021 至 2026 年，单机容量 4MW 及以上的风电机组机组将成为市场主力，同时机组叶片长度也将随之增加，70 米及以上的叶片将成为市场主流产品（见图 3-6 和图 3-7）。 80 81 92 91 84 72 20 19 8 9 16 28 0 20 40 60 80 100 2021 2022 2023 2024 2025 2026 市场占比（）低风速开发装机占比非低风速开发装机占比 14 12 10 8 8 5 86 88 90 92 92 95 0 20 40 60 80 100 2021 2022 2023 2024 2025 2026 市场占比（）低风速开发装机占比非低风速开发装机占比东盟低风速风电开发导则 12 图 3-6 2021-2026 年不同单机容量机组占比预测（数据来源Wood Mackenzie Power Renewables）图 3-7 2021-2026 年不同叶片长度的风电机组占比预测（数据来源Wood Mackenzie Power Renewables） 2 8 20 14 25 34 56 52 53 42 35 35 30 35 23 44 40 31 10 5 4 0 20 40 60 80 100 2021 2022 2023 2024 2025 2026 市场占比（） 5MW 4MW 3MW 2MW 1MW 5 11 13 13 14 23 7 18 30 53 57 48 32 19 41 23 19 18 34 36 8 7 3 1 0 20 40 60 80 100 2021 2022 2023 2024 2025 2026 市场占比 100 80-99m 7079m 6569m 6064m 5059m 49.9m 东盟低风速风电开发导则 13 3.2 低风速风电开发的技术特点受限于风资源条件，低风速区域往往年平均风速和极限风速低，风电机组载荷相对较小，已有针对常规风电场的标准、机组特性要求等并不能完全体现低风速项目及机型的特点。 3.2.1 低风速风电开发相关标准目前风能系统设计要求主要参考的是国际电工委员会（IEC）标准 IEC61400-1 20 。该标准在 2019 年发布了第四版，对风电机组的设计、特定场址分析（场址适应性）、安装、调试和运维等工作进行了规定。IEC61400-1 标准中对风电机组设计等级进行了划分，如表 3-1 所示。风电机组设计等级划分主要依据年平均风速、10 分钟平均参考风速（50 年一遇极限）和湍流强度等因素，根据这些基本参数和相关模型，风电机组厂家可以进行风电机组的载荷设计。表 3-1 IEC61400-1 标准中风电机组设计等级划分风电机组等级划分 Ⅰ Ⅱ Ⅲ S Vave m/s 10 8.5 7.5 由设计者根据具体项目确定参数取值 Vref m/s 50 42.5 37.5 热带m/sVref,T 57 57 57 A Iref- 0.18 A Iref- 0.16 B Iref- 0.14 C Iref- 0.12 注参数适用于风电机组轮毂高度。 Vave为年平均风速；Vref为10分钟平均参考风速；Vref,T为应用于热带气旋区域的10分钟平均参考风速；A为非常高的湍流等级；A为较高湍流等级；B为中度湍流等级；C为较低湍流等级；Iref为参考湍流值。由表 3-1 可知，上述 IEC 标准中并没有专门针对低风速区域的参数规定，风速低于 7m/s 的区域所采用的低风速机组是低于表中规定的最低等级（III 类机组等级）的，这类设计统一归为表中 S 类的范畴。对于这类低风速机组，风电机组供应商可根据目标风区的风资源参数确定设计载荷，以提高机组的发电能力，使得机组在年均风速低于 7m/s 的情况下可以正常运行。由于低风速区域风电开发需要根据当地的实际情况灵活考虑，这对风电机组供应商针对低风速区域的风电机组设计能力以及相关经验等方面都具有较高要求。 20 资料来源风力发电机组国际标准IEC 61400-1 。东盟低风速风电开发导则 14 3.2.2 低风速风电机组选型特点风电机组叶片设计方面，低风速条件下需要更具体的机组叶片设计。使用标准的高风速机组叶片设计将导致结构效率降低。Barnes 等人 21 提出了一种改进的方法，专门设计低风速的机组叶片。修改后的低风速机组叶片设计应更多地采用刚度驱动，以便在运行中获得更高的效率。还需要开发长叶片的机组来捕获风能，通常单位千瓦扫风面积需要大于 5m 2 /kW。基础设计方面，由于风速较小，载荷方面要求相对较低，可以考虑针对项目的定制化塔架和基础的设计，以便减重降低成本。在塔架设计方面，由于低风速区域风速较低，受地表粗糙度影响往往垂直方向风速切变较高风速区域大，对于高切变的项目可以通过选择高塔架来提高风能利用量，也可以针对项目做定制化减重设计。在风电机组控制策略方面，由于风速低的项目较风速高的项目更容易带来大的湍流，对于其中湍流较大的区域，可以考虑通过风向扇区管理的方式来规避湍流的不良影响。除低风速区域对风电机组的一般要求以外，针对东盟国家的气候特点，风电机组的选型还需要在适应当地气候、应对灾害天气方面有所考虑。东盟国家往往年均相对湿度较大，同时不乏沿海区域，因此，需要在环控配置方面采取措施，例如添加除湿机、提高机组防腐等级等。区域降雨较多，可能存在较为频繁的雷暴袭击，需要添加雷电监测设备。对于沿海有热带气旋影响的项目，需要根据 IEC61400- 1 2019 标准附录中的规定进行相关极限风速的评估选择合适的机型，同时