安装发电能力是一回事,利用风能是另一回事。为此,我们必须研究风能所涵盖的电力需求。为此,下图显示了各国根据风能的使用情况进行分类的情况。
图1:2023年风能满足电力需求的百分比
在这分类中,丹麦是绝对的领导者,消耗了超过56%的能源。主要是由于海上风力涡轮机的渗透。
爱尔兰仅依靠陆上风电获得36%的银牌。铜牌流向了德国,德国的需求份额从2022年的26%跃升至2023年的31%,超过英国,最终成为欧洲第三大份额。必须强调的是,德国是欧盟人口最多的国家,更值得称赞的是,31%的能源消耗来自风能。
英国是风力发电份额最高的非欧盟国家,为29%,在欧洲排名第四。其次是荷兰(27%)、西班牙(27%),瑞典(26%)和葡萄牙(26%)。
20个国家的风能配额至少为10%,其中17个在欧盟加上英国、土耳其和挪威,斯洛文尼亚和斯洛伐克的情况非常令人惊奇。
1. 容量系数
整个欧盟风电场的容量系数平均为25%。陆上风电场为24%(相当于2022年),而海上风电场为34%,而2022年为35%。
它们使用更大的叶片和相对较低的风力涡轮机,这增加了它们的容量系数。
图2:2018-23年欧盟安装的风力涡轮机的平均容量系数(来源:WindEurope2023)
与新风电场相比,整个风电场的容量系数相对较低,因为它们代表了整个风电场(包括非常旧的装置)的性能。
这些较老的设施通常具有带有大型风力涡轮机和相对较小的转子(短叶片)的涡轮机。这些最适合多风的地方。现代涡轮机可以建造在高速风资源较低的地方,因此必须利用较低的风速。
新陆上风电场的容量系数估计在30%至35%之间。对于新的海上风电场,这一数字在42%到55%之间。因此,在未来几年,负载系数预计将大幅增加。
2. 欧洲风电场的老化
随着欧洲风力发电机组的老化,我们预计改造增容发电量将增加。但只要能源价格高于预期,经济形势将继续有利于延长风力涡轮机的使用寿命。
图3:欧洲陆上风电场的平均使用年限(来源:WindEurope2023)
欧洲许多陆上风电场的计划运行寿命即将结束。事实上,目前,欧洲已有22吉瓦的风电场已经运行了20多年。另一方面,到2030年,电力将达到52吉瓦。
正如你在之前的信息图中所看到的,德国拥有最大的潜在可再供电装机容量,拥有近20吉瓦的装机容量。
在西班牙,涡轮机的平均使用年限为14年,是欧洲最高的涡轮机之一。
目前,大多数达到使用寿命的风电场都选择了某种形式的寿命延长,这不仅是因为当前的经济形势,而且往往是因为还不存在改造增容的立法框架。
为风电场改造增容使其平均产量增加了三倍,同时减少了涡轮机的数量。因此,这种情况为欧洲快速增加风能产量提供了一个独特的机会。需要注意的是,从现在到2030年,几乎所有的改造增容发电能力都将来自陆上风电。
图4: 2014-23年欧洲安装涡轮机的平均功率(来源:WindEurope2023)
此外,收益是双倍的,因为从下图中可以看出,趋势非常明显。每台风力涡轮机的额定功率都在稳步增加。2014年,陆上的功率为2.5兆瓦,去年为4.5兆瓦,而用于海上的风力涡轮机的功率在过去十年中翻了一番,接近每台10兆瓦。
除了更新、更强大的风机外,2022年还推出了转子直径相对较大、额定功率较低的涡轮机。它们是为风速较低的地区设计的。未来几年,他们在陆上的部署可能会进一步提高已安装的陆上风力涡轮机的平均功率。
同样,还可以看出海上风力涡轮机的标称功率(9.7MW)是陆地装机容量(4.5MW)的两倍。
3. 乌克兰的例外情况
在风电领域,尽管战争仍在进行,乌克兰还是设法建设了新的风电容量(146兆瓦)。然而,与此同时,截至2023年底,该国1.9吉瓦的产能中有71%离线(但未被摧毁)。