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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