风电、光伏正在从补充能源向替代能源迈进,在人类以可再生能源取代传统化石能源的历史性转折中发挥重要作用。那么,风电、光伏能否担当起这个重任呢?
从眼下看,风电、光伏的发展主要受到政策导向、电网制约、观念束缚等因素影响,发展速度取决于上述条件。但从长远看,在根本上还是取决于风电、光伏的资源蕴藏量,更直接的是在技术经济合理前提下的可开发量。可开发量的大小是决定风电、光伏在未来能源构成中所占地位的最根本条件。
资源条件分析
以风能为例,中国风能资源可开发量的大小迄今还是一个尚在不断加深认识中的问题。在上世纪九十年代前,权威的说法是我国陆地10m 高度风能资源理论储量为32.26亿千瓦,技术可开发量为2.53 亿千瓦,后来经过三次风能资源普查,上述两数字调整为43.5 亿千瓦和2.97 亿千瓦。
2005 年联合国环境规划署的研究结果认为,中国陆地离地面50m 高度风能资源技术可开发量可达14 亿千瓦;2006年中国国家气候中心的评价结果是:在不考虑青藏高原的情况下,全国陆地离地面10m 高度风能资源技术可开发量为25.48 亿千瓦。中国工程院提出:我国陆地风能技术可开发量底线为3 亿千瓦,可能达到14 亿千瓦。2014 年12 月,中国、丹麦可再生能源发展项目发布《中国可再生能源发展路线图2050》报告认为,我国风能资源潜力在30 亿千瓦以上,在现有风电技术条件下,足够支撑20 亿千瓦以上风电装机。
迄今为止最乐观的数据为中国气象局风能太阳能资源中心2014 年公布的全国风能资源评估成果:我国陆地70m高度风功率密度达到150W/m2 以上的风能资源技术可开发量为72 亿千瓦,达到200W/m2 以上的风能资源技术可开发量为50 亿千瓦;同时推算出80m 高度风功率密度达到150W/m2 以上的风能资源技术可开发量为102 亿千瓦,达到200W/m2 以上的风能资源技术可开发量为75 亿千瓦。
相对比较权威的数据来自中国气象局2014 年5 月编印出版的《全国风能资源详查和评价报告》一书,其结论为:“全国陆地50m 高度层年平均风功率密度大于等于300W/m2 的风能资源理论储量约73 亿千瓦”,“我国陆地50m、70m 和100m 高度层风能资源技术开发量分别为20 亿千瓦、26 亿千瓦和34 亿千瓦”。
可以看出近几年来公布的数据都相对比较乐观,但这些数据共同的不足之处是所给出的都是空中风能资源的估算值,没有在测绘地形图中准确地标注各风区的范围与大小。事实上在目前技术条件下风能资源的可开发量直接取决于风区地面面积,只有把风区可装机面积弄准确,才能准确估算风能可开发量。
我国海上风能资源可开发量曾经被估计为7.5 亿千瓦,也有资料根据可以安装风电机组的海面面积为1.6 万平方公里- 3.1 万平方公里估算,海上风电装机容量约为1 亿千瓦- 2 亿千瓦。相对而言,海上风能资源可开发量需要花更大力气才能准确认识。
应该说,无论是陆地还是海上的风能资源技术可开发量,即可装机容量,都还需要进一步研究核实,需要加大力度继续推进研究进度。可以肯定的是,在近几十年内,风能资源条件不会成为中国风电产业的发展的制约因素,中国陆地风电可装机容量达到15 亿千瓦- 20 亿千瓦是可能的。
对太阳能发电资源的蕴藏量与可开发量,目前还没有看到可信的、有说服力的数据,更需要继续深入认识。
案例与讨论
风能与太阳能资源的蕴藏量与可开发量,都还可以继续探讨。但本文想强调的是,实际上存在两个因素决定风能资源可开发量的大小,一个是前面说到的风能资源可开发量,这主要取决于风区面积;另一个则是风能资源的开发方式,是采用集约式、精细化开发?还是采用粗放式开发?是否应该规定其衡量指标,即“单位占地面积产能率”?这一指标应该控制在什么合理范围?坦率地说,后一个问题目前还尚未引起业界及政府相关部门的足够重视,因而还存在着较多的弊病与乱象。
以新疆为例:近年来风电、光伏快速发展,业绩显著。但回顾到目前为止已经批准建设或在建的数百个风电与光伏项目,不难看出项目开发方式也存在一些问题。其中比较突出的是对项目建设占地缺乏科学合理的控制标准,导致一些项目占地偏多,没有实现集约化、精细化开发。各项目间单位占地面积产能率相差很大。项目过多占地既浪费了土地资源,也同时浪费了承载于土地之上的风能与太阳能资源。
在风电建设项目中,上述问题表现得最为明显。同样一个装机49.5MW 的风电场项目,其控制范围占地面积,小的项目仅约6km2,而大的项目竟高达25.5km2。在占地范围较为宽松的项目中,建设业主各行其是:做得较好的是机组集中在场地一边按常规排布,剩余约二分之一的空地尚可留待以后开发;也有的是选择中心区域开发,留下了四周的“边角料”,今后开发利用较为困难;最差的是尽量拉开机组之间的距离,采用非常规排布方式,把整个区块占满,完全堵死了再开发利用的可能。这些作法,都对土地与风能资源造成了严重浪费。
这种大手大脚滥用土地的情况,其实在规划阶段就已经普遍存在。虽然国家发展改革委早在2005 年5 月发布的《风电场工程规划报告编制办法》中就提出了单位土地面积产能率的指导性意见:“对场址非常平坦、地形简单的规划风电场,本阶段可暂按照5000kW/km2 来估算风电场装机容量。”这里提出的“5000kW/km2”,即5MW 就是规划阶段的产能率指标。新疆大多数风电场都符合场址平坦、地形简单的条件,但对这一规定并没有认真执行,先后编制的多个风电规划单位占地产能都小于5MW/km2,具体数据见表1。
从表1 可以看出,除达坂城、阿拉山口、兵团十三师等少数项目接近5MW/km2 外,大多数项目均偏离了规定指标,其中最差的还不足1MW/km2。单位占地装机指标相互间差距很大,说明存在不合理因素。规划阶段的过多占地给项目实施阶段的不合理占地带来了一定影响。光伏项目的情况要好一些,但同样存在对单位占地面积产能率缺乏考核的现象。从一些地区提出的光伏产业园规划看(见表2),单位占地面积产能指标相差较大。同时在具体光伏项目选址中,占地指标也存在差异,有的项目存在不必要的预留空地、用地有“边角料”等现象。
风能、太阳能是自然界赋予人类的宝贵可再生能源,其不可改变的特性是必须承载于一定的土地面积之上,但任何地域的土地面积是固定不可增加的,因此必须重视提高单位土地面积可开发的风、光电的功率,即单位占地面积产能率,对其规定科学合理的指标加以规范。如果听任上述无序多占土地的现象继续下去,就会像小煤窑的私挖乱采浪费煤炭资源一样,白白浪费掉宝贵的风能、太阳能资源。举例来说,前文中所介绍的我国风能资源可开发量是以一定的单位占地面积产能率为前提的,如果不对这一指标进行约束,大手大脚地粗放开发,任意缩减单位占地面积产能率,整个风能资源可开发量就可能大大减少,这将是对子孙后代不负责任的行为。