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建设一座风力发电机需要花多少钱？一天能发多少电，多久能回本？

文摘   2024-11-04 00:02   广东  


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一天能发多少电





风力发电站的建造成本是非常高的，虽然从表面上看起来风力发电站的规模没有像水电站那么庞大，但其建造成本并不低，如果没有补贴，很多企业都有可能处于亏损的状态。至于一个风力发电站的成本是多少，关键要看规模，规模越大对应的成本自然会越高。


01
建设一座风力发电机需要花多少钱？
我们先从风力发电机的发电原理说起。风力发电机组由叶轮、机舱、塔筒等基础部件组成。它的发电原理很简单：机组利用风力带动风车叶轮旋转，将风能转化为机械能，发电机再将机械能转化为电能，然后电能通过集电线路输送到风电场升压站，升压后再输送到电网，
就可以变成千家万户使用的清洁风电了。
可一个风电场都由几十甚至上百组风车组成，
这么多风车是如何运作的呢？每一台风车都由风电场的“中枢大脑”——主控室控制，负责风电机组运行的工作人员24小时全天候监测，保证风车的安全与健康。下面我们说回开头的问题，风车叶子转一圈，能发多少度电？一般情况下，风速只要达到3米/秒（微风拂面的感觉），风车就可以旋转发电。
以1500千瓦的风机机组为例，机组叶片大约有35米长（约12层楼高）。风力发电机每转动一周，大概需要4-5秒（但这时的叶尖速度可达280多公里每小时，堪比高铁速度），可以产生约1.4度电。在正常满功率的情况下，一天的发电量就可供15个家庭使用1年。这样一台风力发电机，每年可以减排3000吨二氧化碳、
15吨二氧化硫、9吨二氧化氮。
像黄岩西部山区的风电场，
项目总用地面积1.6727公顷，安装了28台单机容量为1500千瓦的风电机组，总装机规模为42000千瓦，每年上网电量可达8414万千瓦时。
那风力发电是不是风越大越好？根据能量守恒定律，的确风速越大提供的电能就越多，但我们的风能转换器在风速达到一定数值时，会因为强度过大而损坏，而且事实上，发电量不取决于叶片转速。
因为风力发电机机组中存在一个类似汽车变速箱的装置，比如变速箱挂到1档，那么即使叶片转速非常快（相当于油门踩到底），但通过变速箱传动到发电机装置当中仍然是较为恒定的低速（相当于车子还是跑不快），有了这么个装置，也变向起到了保护作用。而在叶片恒定转速的情况下，叶片受力增加，功率就会增加，风机的叶片越大，功率越大，相应发电量就越多。
接着问题又来了，那风也不会乖乖听话，只往一个方向吹呀？不用担心，风力发电机的头部集成有传感器和偏航系统，一旦风向标与风速仪采集到风向与风速变化，偏航系统就会督促偏航电机调整机舱位置，使其平稳地对准风向，最大效率利用风能。
建设一座风力发电机所需的花费因多种因素而异，包括但不限于发电机的类型、额定功率、塔筒高度、地理位置、风速条件、建设难度、材料成本以及当地的劳动力和税收等因素。为了给出一个相对全面的分析，我们以一个典型的陆上风力发电机项目为例，进行详细的成本分析和发电效益评估。
风力发电机的成本构成1. 设备成本：风力发电机的设备成本主要包括发电机本身、塔筒、叶片、控制系统、电缆以及其他附属设备的费用。一台常见的2MW风力发电机设备成本约在2000万元人民币左右。2. 基础建设成本：基础建设成本包括土地征用费、地基建设费、道路建设费、变电站建设费等。这部分费用因地理位置和建设难度而异，一般约占总成本的20%至30%。3. 安装与调试成本：安装与调试成本包括风力发电机的安装、调试、并网以及初期运行维护等费用。这部分费用通常占设备成本的10%至15%。4. 运营成本：运营成本包括风力发电机的日常运行维护、人员工资、保险费用、税费等。这部分费用随着风力发电机的运行年限而逐渐增加。综合以上各项成本，建设一座2MW的陆上风力发电机总投资额约在3000万元人民币左右。
风力发电机的发电效益主要取决于其额定功率和当地的风速条件。以2MW风力发电机为例，假设其年利用小时数为2000小时（即平均每天运行约5.5小时），则一年的发电量约为400万度。为了更具体地了解风力发电机的发电效益，我们可以进一步计算其每天能发多少电以及多久能回本。1. 每天发电量：假设风力发电机每天运行5.5小时，则每天的发电量约为2.2万度。2. 回本时间：回本时间取决于风力发电机的总投资额和电价。以当前中国平均电价0.5元/度计算，每年的发电收入约为200万元。考虑到风力发电机的运营成本和折旧费用，假设每年净利润率为50%，则每年的净利润约为100万元。因此，回本时间约为30年。需要注意的是，以上回本时间仅为理论计算值，实际回本时间可能因多种因素而有所不同。例如，风速条件、设备可靠性、电价波动、政策变化等都可能对回本时间产生影响。
我们再以50MW风电场为例，其预算成本大概在4.5亿到5亿之间，不同地方建造成本可能差异比较大，其具体构成成本如下：
项目前期工程包括建设用地费，施工供电，工程施工供水工程，大型设备进场费等等，这部分费用占总投资的比例大概是1%，对应的成本大概在500万左右。
设备购置费是风电发电站最主要的成本，其占总成本的比例可以达到70%~85%之间，关键要看你购置什么样的设备，我们取一个折中值大概是78%。这些设备成本包括风电机组，塔筒，机组变压器，集电架空线路，集电电缆线路，配电装置，无功补偿装置，占用电系统，电力电缆等等。
这里面发电设备的成本是最高昂的，其中风力机组的成本占设备成本的比例至少达到80％，而风力机组的成本之所以非常高昂，因为它所使用的是一种特殊的材料，目前大多数风力电站叶片都使用的是增强纤维玻璃钢，而且一次成型，所以成本非常高，目前单个叶片的成本大概在100万到200万之间，关键要看直径。另外塔筒以及其他设备占设备成本比例大概在20%左右，综合算下来之后，一个50mw的风力发电站设备总成本大概在4亿左右，相当于每千瓦设备成本大概在8000块钱左右。
安装费用其实也是比较多的，这里面需要开支的项目比较多，具体来说分几块安装费用。场区安装费包括风力机电组安装、塔筒安装、机组变压器安装等等，这部分费用占比大概在4%~6%之间，这里面不同地区差距比较大，比如同样是吊装，有些地方整年包只需要2,400万，有些地方整年包可能需要2,800万左右，如果是单台吊装可能需要50万左右，其占总成本的比例我们就取一个折中值5%。这样算下来，50MW的发电站场区安装费大概是2500万。升压站安装费主要包含主变安装，配电装置安装等等，这部分费用占总费用的比例大概在1%，相当于50MW的风电站升压站安装费大概在500万左右。
土建工程这里面涉及的内容也比较多，这里面包括场地平整工程，道路交通工程，房屋建筑工程，风电机组及塔筒机组基础工程，箱变基础工程，接地工程，主变压器，基础工程，电气设备，基础工程，配电设备，建筑工程等等。这些土建工程占预算成本的比例大概在10%左右，相当于50MW的风电站土建工程费用大概在5,000万。
把风电站建立起来之后，并不是你就大功告成了，你还要将电送到外面或者并网，这些都是需要自己掏钱建设的，这些外送线路建设费用加起来大概占比5%~10%之间，具体要看线路的长短，这意味着50MW外接线路的费用大概在5,000万到1亿之间。
其他费用这里面包括监理费，验收费，保险费，进场费等等，这些杂七杂八的费用占总投资的比例大概在5%左右，相当于50MW的风电站，这些杂七杂八的费用大概在3,000万块钱。
当然我们以上所列举的这些费用只是一个大概的费用，不同地区建设风力发电站，因为环境不同，远近不同，所以不同的项目建设成本是不一样的，但总体来说建一个风力发电站，每千瓦的建造成本大概在9000块钱到11,000块钱之间。这样算下来，1.5MW风力电站单个建造成本大概在1,350万到1,700万之间，个别偏远地区有可能达到2,000万以上。另外把风力发电站建立起来之后，你并不是说就可以不闻不问了，后期的维护费也是比较大的。
接着我们再来看一下风力发电站的效益。目前我国风力的指导价格，根据不同类型，陆上风电分为0.29元，0.34元，0.38元和0.47元；海上风电则是0.75元，这个价格明显比2019年降了很多。按照这个电力价格计算，就算一个1.5MW风力发电满负荷运行，也就是每小时产生1500度电，那么从理论上来说，陆上发电站每年能够产生的收益大概在1314度电，对应的营收大概在460万左右。
但是对于风力发电站来说，你并不是说一年365天，每天24个小时都在运行，比如2019年全国风电平均利用小时数为2082小时，另外平均弃电率达到4%。按照风力发电的实际运行情况来看，1.5MW风力电站一年能够产生的有效发电量只有在300万度左右，相当于每年能够创造的收入只有100万左右。
按照风力发电电站的建设成本以及对应的营收来看，一个风力发电站，如果没有任何补贴，至少需要13年到15年之间才能够回本，如果考虑后期的维护成本，甚至有可能需要15年以上。这些风电场，为地方经济发展提供了源源不断的绿色动力。相信有不少小伙伴都有过这样的疑惑：这风车转得这么慢悠悠的，转一圈能产出几度电？
风电还细分为陆上风电和海上风电。像黄岩布袋山、临海括苍山、温岭东海塘等都属于陆上风电场，而像椒江大陈岛风电场和玉环科啸风电场便属于典型的海上风电场。两者在建设成本上有很大差异。一般来说海上风电场是陆上风电场建设成本的两倍，运维费用是陆上风电场的2-4倍。这主要是由于海上施工条件差，施工难度高，再加上海上风电远离岸边，台风、风暴潮等不利海况也会对风电运维造成较大影响。
为什么我们要继续往海上发展风电呢？大海广袤无垠，具有丰富的风能资源，海上风电发电利用小时数高、不占用土地、不消耗水资源，适宜大规模开发，发电效率普遍比陆上风电高出20%-40%。换句话说，潜力“杠杠的”。实现碳达峰，风电大有可为。
风能是可再生能源，非常环保。而且风能设施对生态环境影响较小。虽然前期投入较大，但相比水电和火电，后期维护、管理费用极低，是目前新能源领域中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展的发电方式之一。
但是，风是一种间歇性可再生能源，在短时间内的功率变化很大，但长时间的功率较为稳定。这使得风力发电无法根据需求而增减发电，不能作为基载电力来源。因此，风力发电必须与其他的电力来源或储存设施一起使用，才能够提供稳定的电源。随着地区的风力发电增加，可能需要更多像是火力发电、核能发电的常规能源作为备用，或是升级电网。
不过，可以使用电力管理技术来解决这些问题，像是调度不同的再生能源与不同地理分布的发电机组，向邻近区域的进出口电源、存储能量等方法。因此，
目前电网公司都在探索如何实现新能源的大规模消纳。

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