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2009年11月，國際能源署（IEA）發(fā)布了《風(fēng)能技術(shù)路線圖》，預(yù)計(jì)到2050年，全球風(fēng)電裝機(jī)容量將超過2000GW，屆時(shí)占到全球電力供應(yīng)總量的12%，每年可減排28億噸CO2當(dāng)量排放。
IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖制訂工作建立在歐盟和美國等國家政府以及行業(yè)組織的相關(guān)路線圖的基礎(chǔ)之上，吸收了來自風(fēng)能行業(yè)、電力部門、研發(fā)機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)和政府部門等眾多利益相關(guān)方的意見。明確了風(fēng)能技術(shù)發(fā)展和部署的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和政策性目標(biāo)，重點(diǎn)探討了實(shí)現(xiàn)技術(shù)的全部潛力所必須優(yōu)先采取的行動(dòng)，以及在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)應(yīng)取得的主要成果。
國際風(fēng)能技術(shù)路線圖主要內(nèi)容
路線圖根據(jù)IEA的能源技術(shù)展望（ETP）模型，提供了從2010年到2050年全球各地區(qū)風(fēng)能推廣的預(yù)測情景，詳細(xì)介紹了在風(fēng)能技術(shù)研發(fā)、配套設(shè)施建設(shè)、政策制定和國際合作方面應(yīng)采取的行動(dòng)和里程碑，以幫助政策制定者、風(fēng)能行業(yè)和電力系統(tǒng)單位成功實(shí)施風(fēng)能的利用。
1.2050年風(fēng)能發(fā)展展望
路線圖預(yù)測，到2030年，全球風(fēng)電裝機(jī)容量將超過1000GW，生產(chǎn)約2700TWh的電量，相當(dāng)于全球電力生產(chǎn)的9%；到2050年，全球風(fēng)電裝機(jī)容量將超過2000GW，,要求在未來40年，每年需新增47GW的裝機(jī)容量，屆時(shí)可以生產(chǎn)約5200TWh的電量，相當(dāng)于全球電力生產(chǎn)的12%，實(shí)現(xiàn)每年減少28億噸二氧化碳當(dāng)量排放的目標(biāo)。為達(dá)成上述目標(biāo)，在2010～2050年期間，將需要投資約3.2萬億美元，年均投資將較2008年增長75%，增加到810億美元。
從各地區(qū)預(yù)測情景來看，到2020年，首先經(jīng)合組織歐洲國家依然是風(fēng)電的領(lǐng)先市場，其次是美國和中國；到2030年，中國風(fēng)力發(fā)電量將超過美國（分別為557TWh和489TWh），經(jīng)合組織太平洋地區(qū)成為一個(gè)重要市場，發(fā)電量達(dá)233TWh；到2050年，中國以1660TWh的發(fā)電量領(lǐng)先，其次是經(jīng)合組織歐洲國家和美國。
圖1 到2050年全球各地區(qū)風(fēng)力發(fā)電量總和
路線圖預(yù)測，陸上風(fēng)能投資的成本將從2010年的170萬美元/MW，降至2030年的140萬美元/MW，2050年的130萬美元/MW，總成本降幅為23%；運(yùn)維成本到2030年將降低17%，到2050年降低23%。海上風(fēng)能，特別是深海風(fēng)能，成本削減有可能更快，其投資成本到2030年會降低27%，到2050年會降低38%；運(yùn)維成本到2030年將降低25%，到2050年降低35%（圖2）。
圖2 2010-2050年陸上風(fēng)能和海上風(fēng)能投資成本發(fā)展預(yù)測
2.風(fēng)電技術(shù)的開發(fā)和推廣
路線圖認(rèn)為，技術(shù)創(chuàng)新是減少風(fēng)能生命周期成本的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。技術(shù)創(chuàng)新將開發(fā)出具有更高強(qiáng)度質(zhì)量比的廉價(jià)材料，將會改善風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的能量捕捉能力（特別是在低速、復(fù)雜地形和紊流情況下），增加海上風(fēng)電廠運(yùn)行時(shí)間，減少運(yùn)維要求，延長風(fēng)機(jī)壽命等。此外，海上風(fēng)電比陸上風(fēng)電的技術(shù)突破潛力更大。
路線圖在風(fēng)能技術(shù)發(fā)展方面確定了三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：風(fēng)能資源評價(jià)（包括風(fēng)能特征和預(yù)測方法）、風(fēng)機(jī)技術(shù)和供應(yīng)鏈，并給出了需要開展的行動(dòng)和實(shí)現(xiàn)的里程碑（表1）。路線圖同時(shí)指出，為實(shí)現(xiàn)技術(shù)里程碑，要求各國應(yīng)增加研發(fā)資金支持，私營企業(yè)傾向于投資回報(bào)更加穩(wěn)定的短期研發(fā)努力，而公共部門需要承擔(dān)長期的基礎(chǔ)研究職責(zé)，還需要增加協(xié)調(diào)研發(fā)和示范工作（特別是海上風(fēng)電）。
表1 IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖風(fēng)能技術(shù)發(fā)展里程碑
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關(guān)鍵領(lǐng)域 |
建議行動(dòng) |
里程碑 |
利益相關(guān)方 |
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風(fēng)能資源評價(jià) |
制定完善風(fēng)力資源建模技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及利用遙感技術(shù)進(jìn)行風(fēng)場數(shù)據(jù)測量的標(biāo)準(zhǔn)；改善對復(fù)雜地形、近海風(fēng)況和結(jié)冰氣候的理解 |
進(jìn)展中，2015年完成 |
風(fēng)能行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)、氣候和氣象機(jī)構(gòu) |
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開發(fā)可公開獲取的陸上和海上風(fēng)能資源和風(fēng)況數(shù)據(jù)庫，最大限度的考慮商業(yè)敏感性 |
2015年完成 |
風(fēng)能行業(yè)和研究機(jī)構(gòu) |
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開發(fā)更精確、更長期的預(yù)測模型，用于電力系統(tǒng)運(yùn)營 |
進(jìn)展中，2015年完成 |
風(fēng)能行業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、運(yùn)營商 |
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風(fēng)機(jī)技術(shù) |
開發(fā)更強(qiáng)力、更輕質(zhì)的材料，以生產(chǎn)更大的轉(zhuǎn)子、更輕的機(jī)艙罩，減少塔筒對鋼材的依賴；開發(fā)超導(dǎo)技術(shù)，以生產(chǎn)更輕、電力效率更高的發(fā)電機(jī)；深化對超大、更靈活轉(zhuǎn)子行為的理解 |
進(jìn)展中，2010~2050年期間持續(xù) |
風(fēng)能行業(yè)和研究機(jī)構(gòu) |
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建立海上運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的共享數(shù)據(jù)庫，要考慮商業(yè)敏感性問題；把海上風(fēng)機(jī)的可用性增加到最佳水平，使可用性達(dá)到95% |
到2015年完成 |
風(fēng)電場開發(fā)商、業(yè)主和運(yùn)營商，行業(yè)協(xié)會 |
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開發(fā)具有競爭力的替代基座，用于水深高達(dá)40米的海洋環(huán)境 |
進(jìn)展中，到2015年完成 |
風(fēng)能行業(yè)、研究機(jī)構(gòu) |
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設(shè)計(jì)新一代海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)，減少運(yùn)維要求 |
到2020年開發(fā)出商業(yè)規(guī)模原型 |
風(fēng)能行業(yè)、研究機(jī)構(gòu) |
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開發(fā)深水基座和水下結(jié)構(gòu)，用于高達(dá)200米深的水中 |
進(jìn)展中，到2025年完成 |
風(fēng)能行業(yè)、研究機(jī)構(gòu) |
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供應(yīng)鏈 |
開發(fā)國際標(biāo)準(zhǔn)的教育和培訓(xùn)策略，涵蓋從設(shè)計(jì)到部署推廣所需的全套技能 |
到2015年完成 |
政府、大學(xué)和風(fēng)能行業(yè) |
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加速自動(dòng)化、本地化的大規(guī)模制造，以實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，增加可循環(huán)利用部件的數(shù)量 |
進(jìn)展中，2010~2050年期間持續(xù) |
風(fēng)能行業(yè) |
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對于海上風(fēng)能部署，要提供足夠的專用船只；改善安裝策略，減少海上工作量；提供充足的、適當(dāng)裝備的大型港口空間 |
到2015年具備足夠能力 |
風(fēng)能行業(yè)、航運(yùn)業(yè)和地方政府 |
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加強(qiáng)研發(fā) |
提供應(yīng)和風(fēng)能技術(shù)在電力生產(chǎn)及二氧化碳減排方面的潛力成正比的公共資金支持，用于風(fēng)能的研發(fā) |
從2010年開始 |
政府、研究機(jī)構(gòu)和風(fēng)能行業(yè) |
3.輸電與電網(wǎng)集成
為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的普及，除了風(fēng)能技術(shù)本身，必須加強(qiáng)電力系統(tǒng)的靈活性。需要研究解決與輸電有關(guān)的系統(tǒng)集成和電網(wǎng)可靠性問題，這對風(fēng)電的推廣非常關(guān)鍵。
路線圖在輸電與電網(wǎng)集成發(fā)展方面確定了兩個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：部署輸電設(shè)施以連接風(fēng)能資源和風(fēng)電比例較大時(shí)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，并給出了需要開展的行動(dòng)和實(shí)現(xiàn)的里程碑（表2）。
表2 IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖輸電與電網(wǎng)集成發(fā)展里程碑
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關(guān)鍵領(lǐng)域 |
建議行動(dòng) |
里程碑 |
利益相關(guān)方 |
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部署輸電設(shè)施以連接風(fēng)能資源 |
提供激勵(lì)措施，加速輸電能力的建設(shè)，使用經(jīng)過驗(yàn)證的新技術(shù)把風(fēng)能資源和需求中心連接起來；建立成本回收和分配機(jī)制 |
到2015年完成 |
政府、開發(fā)商、輸電和運(yùn)營商、監(jiān)管機(jī)構(gòu) |
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開發(fā)互聯(lián)輸電基礎(chǔ)設(shè)施長期規(guī)劃，與風(fēng)電場的部署規(guī)劃協(xié)同一致 |
到2015年完成 |
政府、輸電和運(yùn)營商、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等 |
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統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)大型、跨區(qū)域輸電項(xiàng)目 |
到2015年完成 |
中央和地方政府 |
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制定和實(shí)施跨地區(qū)輸電計(jì)劃，連接區(qū)域電力市場 |
到2015年完成規(guī)劃，到2030年實(shí)現(xiàn)部署 |
輸電和運(yùn)營商、政府、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等 |
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制定和實(shí)施海上電網(wǎng)規(guī)劃，連接現(xiàn)有輸電線、近海風(fēng)力資源和邊界電力市場 |
到2015年完成規(guī)劃，到2030年實(shí)現(xiàn)部署 |
輸電和運(yùn)營商、政府、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、風(fēng)能行業(yè) |
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風(fēng)電比例較大時(shí)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行 |
評價(jià)是否需要額外增加電力系統(tǒng)的靈活性，實(shí)現(xiàn)可再生能源的部署；進(jìn)行電網(wǎng)研究，考察高風(fēng)電并網(wǎng)比例的可能性及成本 |
到2015年完成 |
系統(tǒng)運(yùn)營商和研究機(jī)構(gòu) |
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通過電力市場和先進(jìn)的智能電網(wǎng)技術(shù)加速更大、更快、更深入的電力交易的發(fā)展 |
2010~2050年期間持續(xù) |
監(jiān)管機(jī)構(gòu)和運(yùn)營商 |
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對靈活電力儲備、需求側(cè)的儲能技術(shù)發(fā)展提供激勵(lì) |
2010~2050年期間持續(xù) |
監(jiān)管機(jī)構(gòu)、運(yùn)營商、消費(fèi)者團(tuán)體 |
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評價(jià)電網(wǎng)規(guī)范，在沒有接入電網(wǎng)的地區(qū)確保向獨(dú)立電力生產(chǎn)者開放輸電網(wǎng)接入 |
進(jìn)展中，到2015年完成 |
監(jiān)管機(jī)構(gòu)、運(yùn)營商、風(fēng)能行業(yè) |
4.政策框架
路線圖認(rèn)為，風(fēng)能的發(fā)展不僅需要技術(shù)研究和工程示范，還需要強(qiáng)有力的市場拉動(dòng)。因此，路線圖確定了風(fēng)電和其他技術(shù)推廣政策框架的關(guān)鍵行動(dòng)和里程碑（表3）。
表3 IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖政策框架發(fā)展里程碑
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關(guān)鍵領(lǐng)域 |
建議行動(dòng) |
里程碑 |
利益相關(guān)方 |
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激勵(lì)投資 |
建立可再生能源推廣長期目標(biāo)，包括短期里程碑 |
到2015年完成 |
由政府實(shí)施，業(yè)界提供建議 |
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落實(shí)配套機(jī)制，為投資者提供充足的激勵(lì)；開發(fā)有效體系，內(nèi)部化外部能源成本 |
到2015年完成 |
由政府實(shí)施，投資機(jī)構(gòu)、融資機(jī)構(gòu)、研究機(jī)構(gòu)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供建議 |
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公眾參與和環(huán)境 |
改進(jìn)技術(shù)以評價(jià)、最小化社會和環(huán)境影響及風(fēng)險(xiǎn) |
到2020年完成 |
風(fēng)能行業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、政府、非政府組織 |
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開展宣傳普及工作，宣傳風(fēng)能在溫室氣體減排和污染減少中的價(jià)值，并向公眾闡明新型輸電系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)中的作用 |
2010~2050年期間持續(xù) |
政府、輸電公司，環(huán)保非政府組織，行業(yè)協(xié)會和消費(fèi)者團(tuán)體 |
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規(guī)劃和審批 |
為部署新的風(fēng)電場制定長期規(guī)劃，需把其他可能的電廠發(fā)展和輸電設(shè)施部署納入考慮范疇 |
到2015年完成 |
政府、開發(fā)商、非政府組織、運(yùn)營商和輸電公司 |
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協(xié)調(diào)、加速和簡化審批工作 |
到2020年完成 |
政府 |
另外，路線圖指出，推廣清潔能源在溫室氣體減排方面具有全球效益。世界各地推廣風(fēng)能和其他清潔能源技術(shù)應(yīng)加強(qiáng)國際合作。
IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖闡述了風(fēng)能研發(fā)示范和推廣、融資、規(guī)劃、并網(wǎng)、法律和監(jiān)管框架制定、公眾參與和國際合作的方法與具體任務(wù)。IEA已將能源路線圖工作成果在一系列國際活動(dòng)中進(jìn)行共享，如聯(lián)合國氣候變化框架公約技術(shù)機(jī)制探討、主要經(jīng)濟(jì)體能源與氣候變化論壇和清潔能源部長級會議等。另外，IEA發(fā)布了《制訂和實(shí)施能源技術(shù)路線圖指南》文件，供政府和企業(yè)相關(guān)方制訂路線圖作為戰(zhàn)略規(guī)劃工具之用。
圖3 IEA風(fēng)能技術(shù)路線圖
