第30卷第11期 源科学 Vol, 30 No 11 2008年11月 RESOURCES SCIENCE November 2008 文章编号:1007-7588(2008)11·1622-10 中国大规模非并网风电基地与高耗能有色 冶金产业基地链合布局研究 刘晓丽2,黄金川 (1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;2.中国科学院研究生院,北京100049) 摘要:有色冶金产业作为第一耗能产业,也是国民经济发展的基础产业,在产业规模不断扩张的同时,其结 构性矛盾也日益突出,特别是产业发展面临的资源、环境压力越来越大,已经对可持续发展形成威胁。因此,结合 大规模非并网风电的开发建设,形成风力发电与有色冶金产业基地的链合布局,促进风电·有色冶金产业基地建 设具有重要的时代意义。本文通过分析风电场以及有色冶金产业布局的影响因素,建立风电产业布局研究的基本 框架;以省域尺度为例,探讨风电场与有色治金产业基地的链合布局,认为中国电解铝工业布局将随着风电场的建 设脱离原料富集的内地地区,逐步向风能资源富集的沿海地区转移,从打造风电与有色冶金产业链的角度,将山 东、内蒙古江苏广东、上海淅江等6个省区列为中国一级风电与有色冶金产业基地;将河北、新疆、辽宁、山西 宁夏、福建和甘肃等7个省区列为二级风电与有色冶金产业基地。13个大规模非并网风电与有色治金产业基地 2020年非并网风电总装机容量将达到304324×10kW,电解铝产量预计将达到65609×10t,约占全国总产量的 32.80%,并将实现可观的节能减排与经济效益目标。 关键词:大规模非并网风电基地;产业布局战略转移;耦合共生,电解铝基地;中国 世界能源资源的匮乏以及全球温室效应的加世界风电装机总量7422×10kW的3.76%。《风力 剧,使风能等可再生能源的开发利用受到各国尤其12在中国》报告指出:如果充分开发,中国有能力 是欧美发达国家和亚洲部分发展中国家的高度重在2020年实现4000×10KW的风电装机容量,风电 视。其中,风力发电在可再生能源发电技术中成本将超过核电成为中国第三大主力发电电源。 最接近常规能源,因而成为产业化发展最快的清洁 随着中国经济的快速持续增长,能源和环境已 能源技术。2006年当年世界风电装机容量接近成为影响经济发展的严重制约,在此形势下,大力开 1500Ⅺ10kW,成为继火电和水电之后的第三大主发利用风电不仅是全球趋势,也是中国能源战略的 要新增电源。中国具备开发风电的得天独厚的条必然选择。根据中国最近公布的《可再生能源中长 件,风能储量达32×10kW,可开发的装机容量约期发展规划》,未来30到50年内风力资源在我国 2.53×103kW,居世界首位。中国是世界上最早利电力供应中的战略地位将日益突出,到2050年将形 用风能的国家之一,20世纪90年代以来,随着世成(3~5)×10kW的能力。尽管中国已经进入了风 界风力发电的迅速发展,中国的风电产业也进入了电高速发展的关键时期,但是目前中国风电产业基 快速发展时期。尤其《中华人民共和国可再生能源础还相当薄弱,亟需立足风能资源条件和与风电耦 法》颁布实施以来,各级政府对开发风电空前关合共生的耗能产业基础,按照产业链合的原则,对中 注。各类投资商、开发商和制造商纷纷涉足风电场国风电产业进行空间统筹和宏观布局研究。 建设和风电设备的研发与制造,风电产业发展进入 有色冶金作为第一高耗能行业,其布局具有明 了前所未有的高潮。截至2006年,中国(包括台显的电源指向性。以电解铝成本核算为例,电解冶 湾省在内)累计风电装机总量达27925×10KW,占炼lt原铝需要145×10kWh左右的电量,电力费 收稿日期2008-05-11;修订日期2008-08 基金项目:国家重点基础研究发展计划973项目(编号:20070B210306)。 作者简介:刘晓丽,女,河南巩义市人,博士生,近期主要从事城市化与资源可持续利用研究。 End: liux.b@gnr.ac 通讯作者:方创琳,E-meailfancl@gsnr.ac.cn 201994-2009ChinaAcademicJoumalElectromicPublishingHouse.allrightsreserved.http:/wg.cnkiner
第 30 卷第 11 期 2008 年 11 月 资 源 科 学 RESOURCES SCIENCE Vol. 30 ,No. 11 November ,2008 文章编号 :1007 - 7588 (2008) 11 - 1622 - 10 收稿日期 :2008 - 05 - 11 ;修订日期 :2008 - 08 - 16 基金项目 :国家重点基础研究发展计划 973 项目(编号 :2007CB210306) 。 作者简介 :刘晓丽 ,女 ,河南巩义市人 ,博士生 ,近期主要从事城市化与资源可持续利用研究。E2mail :liuxl. 06b @igsnrr. ac. cn 通讯作者 :方创琳 ,E2mail :fangcl @igsnrr. ac. cn 中国大规模非并网风电基地与高耗能有色 冶金产业基地链合布局研究 刘晓丽 1 ,2 ,黄金川 1 (11 中国科学院地理科学与资源研究所 ,北京 100101 ; 21 中国科学院研究生院 ,北京 100049) 摘 要 :有色冶金产业作为第一耗能产业 ,也是国民经济发展的基础产业 ,在产业规模不断扩张的同时 ,其结 构性矛盾也日益突出 ,特别是产业发展面临的资源、环境压力越来越大 ,已经对可持续发展形成威胁。因此 ,结合 大规模非并网风电的开发建设 ,形成风力发电与有色冶金产业基地的链合布局 ,促进风电 - 有色冶金产业基地建 设具有重要的时代意义。本文通过分析风电场以及有色冶金产业布局的影响因素 ,建立风电产业布局研究的基本 框架 ;以省域尺度为例 ,探讨风电场与有色冶金产业基地的链合布局 ,认为中国电解铝工业布局将随着风电场的建 设脱离原料富集的内地地区 ,逐步向风能资源富集的沿海地区转移 ,从打造风电与有色冶金产业链的角度 ,将山 东、内蒙古、江苏、广东、上海、浙江等 6 个省区列为中国一级风电与有色冶金产业基地 ;将河北、新疆、辽宁、山西、 宁夏、福建和甘肃等 7 个省区列为二级风电与有色冶金产业基地。13 个大规模非并网风电与有色冶金产业基地 2020 年非并网风电总装机容量将达到3 043124 ×10 4 kW ,电解铝产量预计将达到 656109 ×10 4 t ,约占全国总产量的 32180 % ,并将实现可观的节能减排与经济效益目标。 关键词 :大规模非并网风电基地 ;产业布局战略转移 ;耦合共生 ;电解铝基地 ;中国 世界能源资源的匮乏以及全球温室效应的加 剧 ,使风能等可再生能源的开发利用受到各国尤其 是欧美发达国家和亚洲部分发展中国家的高度重 视。其中 ,风力发电在可再生能源发电技术中成本 最接近常规能源 ,因而成为产业化发展最快的清洁 能源技术。2006 年当年世界风电装机容量接近 1 500 ×10 4 kW ,成为继火电和水电之后的第三大主 要新增电源。中国具备开发风电的得天独厚的条 件 ,风能储量达 32 ×10 8 kW ,可开发的装机容量约 2153 ×10 8 kW ,居世界首位 [1 ] 。中国是世界上最早利 用风能的国家之一 [2 ] ,20 世纪 90 年代以来 ,随着世 界风力发电的迅速发展 ,中国的风电产业也进入了 快速发展时期。尤其《中华人民共和国可再生能源 法》 [3 ] 颁布实施以来 ,各级政府对开发风电空前关 注。各类投资商、开发商和制造商纷纷涉足风电场 建设和风电设备的研发与制造 ,风电产业发展进入 了前所未有的高潮 [4 ] 。截至 2006 年 ,中国 (包括台 湾省在内) 累计风电装机总量达 279125 ×10 4 KW ,占 世界风电装机总量7 422 ×10 4 kW 的 3176 %。《风力 12 在中国》 [5 ]报告指出 :如果充分开发 ,中国有能力 在 2020 年实现4 000 ×10 4 KW 的风电装机容量 ,风电 将超过核电成为中国第三大主力发电电源。 随着中国经济的快速持续增长 ,能源和环境已 成为影响经济发展的严重制约 ,在此形势下 ,大力开 发利用风电不仅是全球趋势 ,也是中国能源战略的 必然选择。根据中国最近公布的《可再生能源中长 期发展规划》 [6 ] ,未来 30 到 50 年内风力资源在我国 电力供应中的战略地位将日益突出 ,到 2050 年将形 成(3～5) ×10 8 kW 的能力。尽管中国已经进入了风 电高速发展的关键时期 ,但是目前中国风电产业基 础还相当薄弱 ,亟需立足风能资源条件和与风电耦 合共生的耗能产业基础 ,按照产业链合的原则 ,对中 国风电产业进行空间统筹和宏观布局研究。 有色冶金作为第一高耗能行业 ,其布局具有明 显的电源指向性。以电解铝成本核算为例 ,电解冶 炼 1t 原铝需要 1145 ×10 4 kWh 左右的电量 ,电力费 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第30卷第11期刘晓丽等:中国大规模非并网风电基地与高耗能有色冶金产业基地链合布局研究1623 用约占电解铝生产成本的40%。尤其,在当前中国度量,公式为 鼓励利用海外资源市场的政策推动下,电力供应对 有色冶金行业的布局影响分量越来越重,目前有色 CPIn p (1) 冶金行业主要有水电和火电两种布局模式。在能源式中H为信息熵,为非负值,H∈[0nN]N为特 供给日趋紧张和环保压力日渐增大的形势下,由于定尺度上的空间单元数目,譬如中国省级单元数N 风能资源绿色环保、成本低廉,而且与有色冶金的生为31(不含台湾香港澳门),H越大产业的空间不 产工艺匹配较好,中国风力发电的迅速发展将对有确定性越大,H=0时,空间不确定性最小,H=lmN 色冶金工业布局格局产生重要影响 时空间不确定性最大;一般而言,不同尺度的信息熵 1大规模非并网风电产业布局的思路大小不同;B表示风电产业落入特定空间的概率 C为参数,般可取值为1。 和模型 1.2.2产业布局的概率模型风电产业落入特定 1.1基本思路 空间单元的概率是形成产业布局概率图谱的基础。 风电产业泛指在风能资源的综合开发与利用过日标尺度上特定空间单元的产业布局概率主要通过 程中,即在风电生产与消费等环节所涉及的各种产公式(2)测算,即 业。从产业链条上讲,风电产业主要包括3个环节 是位于上游的光机电仪一体化风机制造产业(叶 IE (2) 片·电机-控制系统等)二是居于中游的风力发电式中P为目标尺度上风电产业落入i空间的概率 产业(风电场建设安装和运营维护);三是处于下游目标尺度最终选择为省域、市域、县域还是镇域主 的风电消耗产业,尤指直接应用“非并网风电”来延要视数据收集难度和研究深入程度而定,P∈[0 伸风电产业链。非并网风电的消耗产业,需要和风11;m为尺度的层次数,中国现有行政决策单元主 电场的地理空间紧密耦合,所以其布局也主要受制要为省域、市域、县域和镇域4个尺度,即m=4;P 于风能资源的分布。鉴于篇幅对风电产业布局探为第/尺度上风电产业落入空间的概率。受研究 讨的重点限定在与风能资源耦合较好的风电场以及资料所限,本文目标尺度定为省域依此为基础再参 与非并网风电基地链合的高耗能“无碳型”有色冶金考具体风能资源和风电场建设的现状和规划数据研 产业。通过风电产业的链合布局研究,以期揭示风究中国风电产业的粗略布局方案 能资源开发对中国耗电产业布局重构的影响。 单一尺度的概率模型公式为 所谓风电产业布局通俗地说就是各种风电产业 的空间择址,思路为:在大规模非并网风电发展模式 下,中国风电产业布局将基于相关产业需求与风能 资源基础两大因素进行空间耦合。本文开展风电产 业布局研究的主要步骤为①证分析影响风电产业式中P为第j个尺度上,风电产业进入第个空间 布局的因素,并借助层次分析法确定各因素的影响单元的概率,∈[0,11其含义为假定特定期间中 权重;②借助G平台,建立统一分析尺度的影响因国要建设100个风电场,第i个空间单元最有可能 素专题图层;③通过地图代数运算,计算分析单元对建设100个风电场;W为影响风电产业布局的第 特定风电产业的竞争力,进而产生适合风电产业布k指标的权重;X为影响风电产业布局的第k指标 局的空间概率图谱;④根据风电产业布局的概率图的标准化值;q为影响因素的个数,n为第个尺度 谱,大致框定风电产业的主要基地 上空间单元的个数(省域尺度为31)。基于P的风 1.2主要模型 电产业空间布局概率图一旦确定,即为风电产业布 1.2.1产业布局的信息熵模型一般而言,影响产局提供重要的定量决策依据 业布局的因素较多,但具体分析时,主要基于主导因 为了消除量纲的影响,同时考虑概率测算的要 素,将目标产业从大范围到小空间不断逼近。产业求,在数据分析过程中采用极差标准化的方法。此 布局的过程就是使空间不确定性减少的过程,特定外,对影响因素权重的确定主要借助于层次分析法 尺度上风电产业选择空间的不确定性可用信息熵来并综合考虑现有风电产业和影响因素等实证数据的 c1994-2009ChinaacAdemicjounalElectronicPublishingHousealrightsreservedhttp://vnv.cnki
用约占电解铝生产成本的 40 %。尤其 ,在当前中国 鼓励利用海外资源市场的政策推动下 ,电力供应对 有色冶金行业的布局影响分量越来越重 ,目前有色 冶金行业主要有水电和火电两种布局模式。在能源 供给日趋紧张和环保压力日渐增大的形势下 ,由于 风能资源绿色环保、成本低廉 ,而且与有色冶金的生 产工艺匹配较好 ,中国风力发电的迅速发展 ,将对有 色冶金工业布局格局产生重要影响。 1 大规模非并网风电产业布局的思路 和模型 111 基本思路 风电产业泛指在风能资源的综合开发与利用过 程中 ,即在风电生产与消费等环节所涉及的各种产 业。从产业链条上讲 ,风电产业主要包括 3 个环节 : 一是位于上游的光机电仪一体化风机制造产业 (叶 片 - 电机 - 控制系统等) ;二是居于中游的风力发电 产业(风电场建设安装和运营维护) ;三是处于下游 的风电消耗产业 ,尤指直接应用“非并网风电”来延 伸风电产业链。非并网风电的消耗产业 ,需要和风 电场的地理空间紧密耦合 ,所以其布局也主要受制 于风能资源的分布。鉴于篇幅 ,对风电产业布局探 讨的重点限定在与风能资源耦合较好的风电场以及 与非并网风电基地链合的高耗能“无碳型”有色冶金 产业。通过风电产业的链合布局研究 ,以期揭示风 能资源开发对中国耗电产业布局重构的影响。 所谓风电产业布局通俗地说就是各种风电产业 的空间择址 ,思路为 :在大规模非并网风电发展模式 下 ,中国风电产业布局将基于相关产业需求与风能 资源基础两大因素进行空间耦合。本文开展风电产 业布局研究的主要步骤为 ①实证分析影响风电产业 布局的因素 ,并借助层次分析法 ,确定各因素的影响 权重 ; ②借助 GIS 平台 ,建立统一分析尺度的影响因 素专题图层 ; ③通过地图代数运算 ,计算分析单元对 特定风电产业的竞争力 ,进而产生适合风电产业布 局的空间概率图谱 ; ④根据风电产业布局的概率图 谱 ,大致框定风电产业的主要基地。 112 主要模型 11211 产业布局的信息熵模型 一般而言 ,影响产 业布局的因素较多 ,但具体分析时 ,主要基于主导因 素 ,将目标产业从大范围到小空间不断逼近。产业 布局的过程就是使空间不确定性减少的过程 ,特定 尺度上风电产业选择空间的不确定性可用信息熵来 度量 ,公式为 : H = - ∑ n i = 1 CPi ln Pi (1) 式中 H 为信息熵 ,为非负值 , H ∈[ 0 ,lnN ] ; N 为特 定尺度上的空间单元数目 ,譬如中国省级单元数 N 为 31 (不含台湾、香港、澳门) , H 越大产业的空间不 确定性越大 , H = 0 时 ,空间不确定性最小 , H = lnN 时空间不确定性最大 ;一般而言 ,不同尺度的信息熵 大小不同 ; Pi 表示风电产业落入特定空间的概率; C 为参数 ,一般可取值为 1。 11212 产业布局的概率模型 风电产业落入特定 空间单元的概率是形成产业布局概率图谱的基础。 目标尺度上特定空间单元的产业布局概率主要通过 公式(2) 测算 ,即 : Pi = 7 m j = 1 P j i (2) 式中 Pi 为目标尺度上风电产业落入 i 空间的概率 , 目标尺度最终选择为省域、市域、县域还是镇域 ,主 要视数据收集难度和研究深入程度而定 , P ∈[ 0 , 1 ] ; m 为尺度的层次数 ,中国现有行政决策单元主 要为省域、市域、县域和镇域 4 个尺度 ,即 m = 4 ; P j i 为第 j 尺度上风电产业落入 i 空间的概率。受研究 资料所限 ,本文目标尺度定为省域 ,依此为基础再参 考具体风能资源和风电场建设的现状和规划数据研 究中国风电产业的粗略布局方案。 单一尺度的概率模型公式为 : P j i = ∑ q k = 1 Wk ·Xik ∑ n i = 1 ∑ q k = 1 Wk ·Xik ×100 % (3) 式中 P j i 为第 j 个尺度上 ,风电产业进入第 i 个空间 单元的概率 , P j i ∈[ 0 ,1 ] ,其含义为假定特定期间中 国要建设 100 个风电场 ,第 i 个空间单元最有可能 建设 100 P j i 个风电场 ; Wk 为影响风电产业布局的第 k 指标的权重 ; Xk′为影响风电产业布局的第 k 指标 的标准化值 ; q 为影响因素的个数 , n 为第 j 个尺度 上空间单元的个数(省域尺度为 31) 。基于 P j i 的风 电产业空间布局概率图一旦确定 ,即为风电产业布 局提供重要的定量决策依据。 为了消除量纲的影响 ,同时考虑概率测算的要 求 ,在数据分析过程中采用极差标准化的方法。此 外 ,对影响因素权重的确定主要借助于层次分析法 , 并综合考虑现有风电产业和影响因素等实证数据的 第 30 卷第 11 期 刘晓丽等 :中国大规模非并网风电基地与高耗能有色冶金产业基地链合布局研究 1623 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
1624 资源科学 第30卷第11期 相关分析和回归分析参数。 及风电场分省(市、区)布局概率结果见表1 2大规模非并网风电场的布局分析2.3大规模非并网风电场布局分析 2.1风能资源对大规模非并网风电场布局的影响 基于全国各省(市、区)风电场建设的概率分布, 没有风的地方绝对建设不了风电场,风能资源利用公式(1)求解信息熵H得到中国风电场建设总 是风电场建设的最重要布局因素。中国风能资源地的空间不确定性值为3.28,稍低于均匀分布的最大 域差异很大,风能资源丰富区主要集中于两大风信息熵值3.43,说明中国各省(市、区)对风电场建 带:即从东北经内蒙到西北的“三北”风带和东、南沿设的综合竞争力相差较小,大部分省(市、区)都有发 海狭长地带及其岛屿。除此以外,某些有利的地展风电场的可能。但是,从可能性大小排序上看,内 形和局部区域还有若干分散的风能资源丰富区域。蒙古江苏河北广东、上海、山东浙江、新疆辽宁 中国国家气象局的有关专家建立了中国风能区划的和山西位居前10位,他们囊括了中国风电场建设的 三级指标框架,首先按照有效风能密度、有效风力表1中国各地区大规模非并网风电场布局影响因素一览 出现时间的百分率和全年大于等于3m/s和6m/s风 Tate 1 Influence of wind energy resourees for the distribution of 速有效累积小时数将中国风能资源划分为风能丰富 largescale norrgrichconnection wind farm in China 区、风能较丰官ⅸ、风能可利用区和风能欠缺区等4 风能资源 资源因其他因风电场布排序 素指数素指数局概率(%) 个风能大区,然后综合考虑一年四季中各季风能密权重 0.700.30 度、有效风力出现小时数的分配情况和风力机最大北京I4b .500.53.616 步细分为30个风能小区。根据该区天津1D)4b 划成果,对中国各省的风能资源开发利用价值进行 0.810.675.43 定量评估。风能资源开发利用价值赋值区间为[0 山西E4b 0.720.23 1]其中风能丰富区赋值区间为[0.8,1风能较丰x1A46,mc 1.000.486.0 0.650.444.29 富区为[0.50.8),风能可利用区为[0.1,0.5),风能吉林3,mC 0.520.33.3 欠缺区为[0,0.1),赋值结果详见表1。结果显示:黑龙江Ⅲ3,m,x13be0.0.33.219 东南沿海及其岛屿,为中国最大风能资源区;内蒙古上海A34a,m2c 和甘肃北部,为次大风能资源区;黑龙江和吉林东部江苏134 0.920.52 以及辽东半岛沿海,青藏高原、三北地区的北部和沿浙江 浙江a,l2c,ID34b 0.860.395 海,为风能较大区;云贵川,甘肃、陕西南部,河南湖 安徽Ⅲ4c 0.220.281.721 福建kGb 南西部,福建、广东、广西的山区,以及塔里木盆地 0.650.293. 江西NH4d,ⅢBe 0.130.25 为最小风能区;其他区域为风能季节利用区。其中山东14b 内蒙古、江苏、广东、山东、淅江、新疆、河北、上海等河南m4c 0.210.23 省市的风能资源开发利用价值位居前8位(图1) 湖北lc,Ⅳ2d 0.230.24 22非资源因素对大规模非并网风电场布局的影响湖南N12,NHd,IBl 0.20.23 1.623 在省域尺度上除资源因素外,政府重视程度、「东Ba,m,Ⅲ,N0905.44 广西k4a,Ⅳ43d 0.120.231.127 电力紧张程度、区域经济发展水平和风电场现有装 海南12b,ⅢkG4a,ID14a 0.610.30 机能力等也是影响风电场布局的重要方面。政府重重庆Nd 0.050.23 视程度为定性指标,可以通过是否出台过相关的风四川Nad,m4 0.100.231.028 电政策文件或编制过相关发展规划进行模糊量化;贵州N12d,4d 0.040. 电力紧张程度则通过万元GDP耗电量来反映,它既 南Ⅲm4c,N14d 0.210.21.5 能间接反映电力供应的紧缺度,也能反映区域能耗 减NK4d,IF2b,ll12c 0.680.073.517 陕西1d,Ⅲ12c 节省的潜力,为逆指标,其值越小能耗节省潜力越 0.100.21 甘肃ⅢE2b,2d,I2c 小,发展风电的需求越强;区域经济发展水平反映地吉海Im2b,m2e 0.520.13 方投资和支持风电发展的能力,用人均财政收入量宁夏IB4b,m2b 0.730.143.9 化;风电场现有装机能力反映风电建设的技术和管新疆ⅢEb,N2c,NL20.8304651 理基础。据此测算的中国风电场建设影响因素指数 注:因为资料原因,不含香港澳门、台湾等地 o1994-2009ChinaAcademicounalElectronicPublishingHouseAlrightsreservedhttp://wmnv.cnki
相关分析和回归分析参数。 2 大规模非并网风电场的布局分析 211 风能资源对大规模非并网风电场布局的影响 没有风的地方绝对建设不了风电场 ,风能资源 是风电场建设的最重要布局因素。中国风能资源地 域差异很大 [7 ] ,风能资源丰富区主要集中于两大风 带 :即从东北经内蒙到西北的“三北”风带和东、南沿 海狭长地带及其岛屿 [8 ] 。除此以外 ,某些有利的地 形和局部区域还有若干分散的风能资源丰富区域。 中国国家气象局的有关专家建立了中国风能区划的 三级指标框架 [9 ] ,首先按照有效风能密度、有效风力 出现时间的百分率和全年大于等于 3mΠs 和 6mΠs 风 速有效累积小时数将中国风能资源划分为风能丰富 区、风能较丰富区、风能可利用区和风能欠缺区等 4 个风能大区 ,然后综合考虑一年四季中各季风能密 度、有效风力出现小时数的分配情况和风力机最大 设计风速 ,进一步细分为 30 个风能小区。根据该区 划成果 ,对中国各省的风能资源开发利用价值进行 定量评估。风能资源开发利用价值赋值区间为[ 0 , 1] ,其中风能丰富区赋值区间为[ 018 ,1 ] ,风能较丰 富区为[015 ,018) ,风能可利用区为[ 011 ,015) ,风能 欠缺区为[ 0 ,011) ,赋值结果详见表 1。结果显示 : 东南沿海及其岛屿 ,为中国最大风能资源区 ;内蒙古 和甘肃北部 ,为次大风能资源区 ;黑龙江和吉林东部 以及辽东半岛沿海 ,青藏高原、三北地区的北部和沿 海 ,为风能较大区 ;云贵川 ,甘肃、陕西南部 ,河南、湖 南西部 ,福建、广东、广西的山区 ,以及塔里木盆地 , 为最小风能区 ;其他区域为风能季节利用区。其中 内蒙古、江苏、广东、山东、浙江、新疆、河北、上海等 省市的风能资源开发利用价值位居前 8 位(图 1) 。 212 非资源因素对大规模非并网风电场布局的影响 在省域尺度上 ,除资源因素外 ,政府重视程度、 电力紧张程度、区域经济发展水平和风电场现有装 机能力等也是影响风电场布局的重要方面。政府重 视程度为定性指标 ,可以通过是否出台过相关的风 电政策文件或编制过相关发展规划进行模糊量化 ; 电力紧张程度则通过万元 GDP 耗电量来反映 ,它既 能间接反映电力供应的紧缺度 ,也能反映区域能耗 节省的潜力 ,为逆指标 ,其值越小能耗节省潜力越 小 ,发展风电的需求越强 ;区域经济发展水平反映地 方投资和支持风电发展的能力 ,用人均财政收入量 化 ;风电场现有装机能力反映风电建设的技术和管 理基础。据此测算的中国风电场建设影响因素指数 及风电场分省(市、区) 布局概率结果见表 1。 213 大规模非并网风电场布局分析 基于全国各省(市、区) 风电场建设的概率分布 , 利用公式(1) 求解信息熵 H ,得到中国风电场建设总 的空间不确定性值为 3128 ,稍低于均匀分布的最大 信息熵值 3143 ,说明中国各省 (市、区) 对风电场建 设的综合竞争力相差较小 ,大部分省(市、区) 都有发 展风电场的可能。但是 ,从可能性大小排序上看 ,内 蒙古、江苏、河北、广东、上海、山东、浙江、新疆、辽宁 和山西位居前 10 位 ,他们囊括了中国风电场建设的 表 1 中国各地区大规模非并网风电场布局影响因素一览 Table 1 Influence of wind energy resources for the distribution of large2scale non2grid2connection wind farm in China 风能资源 区划代码 资源因 素指数 其他因 素指数 风电场布 局概率 ( %) 排序 权重 0. 70 0. 30 北京 ⅡD14b 0. 50 0. 54 3. 6 16 天津 ⅡD14b 0. 55 0. 44 3. 7 15 河北 ⅡE14b 0. 81 0. 67 5. 4 3 山西 ⅡE14b 0. 72 0. 23 4. 1 10 内蒙古 ⅠB12b , ⅠB14b , ⅡE14b 1. 00 0. 48 6. 0 1 辽宁 ⅠA14b , ⅢI12C 0. 65 0. 44 4. 2 9 吉林 ⅡE13b , ⅢI12C 0. 52 0. 32 3. 3 18 黑龙江 ⅡE13b , ⅢH13b ,IC13b2c 0. 51 0. 31 3. 2 19 上海 ⅠA34a , ⅢI12c 0. 80 0. 60 5. 2 5 江苏 IA34a , ⅢI12c 0. 92 0. 52 5. 7 2 浙江 IA34a , ⅢI12c , ⅡD34b 0. 86 0. 39 5. 1 7 安徽 ⅢI14c 0. 22 0. 28 1. 7 21 福建 ⅢG43b 0. 65 0. 29 3. 8 12 江西 ⅣJl4d , ⅢI31c 0. 13 0. 25 1. 2 26 山东 IA14b 0. 88 0. 39 5. 2 6 河南 ⅢI14c 0. 21 0. 23 1. 5 24 湖北 ⅢI31c , ⅣJ12d 0. 23 0. 24 1. 6 22 湖南 ⅣJ12d , ⅣJl4d , ⅢI31c 0. 22 0. 23 1. 6 23 广东 IA34a , ⅡD34b , ⅢG43b , ⅣJ43d 0. 92 0. 37 5. 4 4 广西 ⅢG14a , ⅣJ43d 0. 12 0. 23 1. 1 27 海南 IA21b , ⅢG14a , ⅡD14a 0. 61 0. 30 3. 7 14 重庆 ⅣJ12d 0. 05 0. 23 0. 7 30 四川 ⅣJ12d , ⅢI14c 0. 10 0. 23 1. 0 28 贵州 ⅣJ12d , ⅣJ14d 0. 04 0. 14 0. 5 31 云南 ⅢI14c , ⅣJ14d 0. 21 0. 22 1. 5 25 西藏 ⅣK14d , ⅡF12b , ⅢI12c 0. 68 0. 07 3. 5 17 陕西 ⅣJ12d , ⅢI12c 0. 10 0. 21 0. 9 29 甘肃 ⅡE12b , ⅣJ12d , ⅢI12c 0. 65 0. 25 3. 8 13 青海 ⅡF12b , ⅢI12c 0. 52 0. 13 2. 9 20 宁夏 ⅡE14b , ⅡE12b 0. 73 0. 14 3. 9 11 新疆 ⅡE21b , ⅣK12c , ⅣL12c 0. 83 0. 46 5. 1 8 注 :因为资料原因 ,不含香港、澳门、台湾等地。 1624 资 源 科 学 第 30 卷第 11 期 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第30卷第11期刘晓丽等:中国大规模非并网风电基地与高耗能有色冶金产业基地链合布局研究1625 人 0. 0.100.zi 0.68 5010023022 0.10 windpower exploit 0.22 value legend A05 0~0.13 00x 0.13-023 0.23~0.55 0.88~1 图1中国风能资源开发利用价值评估示意 I The exploitation and utilization value of wind energy resources in China 大半壁江山。综合各要素分析的中国风电场空间分但是,在产业规模不断扩张的同时,中国有色金属工 布格局(图2)与现状风电场的空间布局情况(图3)业的结构性矛盾也日益突出,特别是产业发展面临 基本一致。由此分析,除重庆和贵州等少数地区之的资源环境压力越来越大,已经对可持续发展形成 外,大部分省份都有发展大规模非并网风电的可能。威胁因此,基于有色冶金产业的高耗能特性,寻 而且,具有发展风力发电产业潜力的地区主要分布求大规模、低污染的电力供应,保证有色冶金产业的 在中国北部和东部地区,呈现出带状空间分布特征。稳定、可持续发展已成为中国有色金属工业经济运 与各地风电场的建设现状相比,山东、江苏浙江、山行的主旋律。而大规模非并网风电的开发与非并网 西、西藏和青海等地有进一步发展风电产业的较大风电基地的建设,为这一发展需求提供了重要的突 潜能。 破口。基于风电-有色金属冶炼-下游产品制造产 3与大规模非并网风电基地耦合的有业链的有色治金产业基地与大规模非并网风电基地 色冶金产业基地布局 的链合布局是具有重大发展前景的战略布局 我国经济在快速增长,各行业建设需要的大量 31有色冶金行业布局的影响因素 有色金属工业是以开发利用矿产资源为主的基 金属材料推动着有色金属材料的生产持续增长,础产业,产业关联度高。除了电力供应外,有色冶金 2006年我国10种有色金属总产量累计达到 1917.01×10t,同比增长17.48%,连续5年占世界 行业的空间布局还受原料地和市场地的制约。以发 电量代表电力供应能力,以原铝(电解铝)代表原材 首位。有色金属价格不断升高有色治金业呈现欣欣料以金属制品业代表下游产业,将2005年中国分 向荣的发展趋势,这种发展趋势还会随着我国经济 省的发电量、电解铝产量、金属制品业产值与有色冶 的发展而继续增大。特别是进入新世纪,在国内金产业产值相关数据采用极差标准化法统一量纲 经济持续快速发展的拉动下,中国有色金属工业出采用回归分析方法分析发电量、电解铝和下游产业 现了新一轮快速发展高峰,产业规模迅速跃升到世发展与有色冶金产业之间的关系,并建立回归方程, 界第1位,成为目前世界上最大的有色金属生产国。 o199-4-2009ChinaAcademicournalElectronicPublishingHouse.llrightsreserved.http://wnvcnki
图 1 中国风能资源开发利用价值评估示意 Fig11 The exploitation and utilization value of wind energy resources in China 大半壁江山。综合各要素分析的中国风电场空间分 布格局(图 2) 与现状风电场的空间布局情况 (图 3) 基本一致。由此分析 ,除重庆和贵州等少数地区之 外 ,大部分省份都有发展大规模非并网风电的可能。 而且 ,具有发展风力发电产业潜力的地区主要分布 在中国北部和东部地区 ,呈现出带状空间分布特征。 与各地风电场的建设现状相比 ,山东、江苏、浙江、山 西、西藏和青海等地有进一步发展风电产业的较大 潜能。 3 与大规模非并网风电基地耦合的有 色冶金产业基地布局 我国经济在快速增长 ,各行业建设需要的大量 金属材料推动着有色金属材料的生产持续增长 , 2006 年 我 国 10 种 有 色 金 属 总 产 量 累 计 达 到 1 917101 ×10 4 t ,同比增长 17148 % ,连续 5 年占世界 首位。有色金属价格不断升高 ,有色冶金业呈现欣欣 向荣的发展趋势 ,这种发展趋势还会随着我国经济 的发展而继续增大 [10 ] 。特别是进入新世纪 ,在国内 经济持续快速发展的拉动下 ,中国有色金属工业出 现了新一轮快速发展高峰 ,产业规模迅速跃升到世 界第 1 位 ,成为目前世界上最大的有色金属生产国。 但是 ,在产业规模不断扩张的同时 ,中国有色金属工 业的结构性矛盾也日益突出 ,特别是产业发展面临 的资源、环境压力越来越大 ,已经对可持续发展形成 威胁 [11 ] 。因此 ,基于有色冶金产业的高耗能特性 ,寻 求大规模、低污染的电力供应 ,保证有色冶金产业的 稳定、可持续发展已成为中国有色金属工业经济运 行的主旋律。而大规模非并网风电的开发与非并网 风电基地的建设 ,为这一发展需求提供了重要的突 破口。基于风电 - 有色金属冶炼 - 下游产品制造产 业链的有色冶金产业基地与大规模非并网风电基地 的链合布局是具有重大发展前景的战略布局。 311 有色冶金行业布局的影响因素 有色金属工业是以开发利用矿产资源为主的基 础产业 ,产业关联度高。除了电力供应外 ,有色冶金 行业的空间布局还受原料地和市场地的制约。以发 电量代表电力供应能力 ,以原铝 (电解铝) 代表原材 料 ,以金属制品业代表下游产业 ,将 2005 年中国分 省的发电量、电解铝产量、金属制品业产值与有色冶 金产业产值相关数据采用极差标准化法统一量纲 , 采用回归分析方法分析发电量、电解铝和下游产业 发展与有色冶金产业之间的关系 ,并建立回归方程 , 第 30 卷第 11 期 刘晓丽等 :中国大规模非并网风电基地与高耗能有色冶金产业基地链合布局研究 1625 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
1626 资源科学 第30卷第11期 西沙漂鸟 图2中国大规模非并网风电场建设的概率分布 Fig. 2 The dstribution of probability for the construction of large-scale non-gnid-counection wind farm in China 新疆维吾尔族自治区 西藏自治区 四川省 湖南合江西 图例 332516575万KW 657525271万KW 中沙群鸟 25271-35.575万KW 35575-70.769万KW 图3中国累计风电场装机容量省级分布 Fig. 3 The provincial distribution of the national wind power installed capacity accumulated total in China in 2007 201994-2009ChinaAcademicJoumalElectromicPublishingHouseallrightsreserved.http:/rwgcnkiner
1626 资 源 科 学 第 30 卷第 11 期 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net