陆上风电市场报告：2022年版

陆基风力市场报告:2022年版 本报告由美国能源部（DOE）分发。因此，本文件是根据2001财政年度《财政和一般政府拨款法》（第106-554号公法 ）第515条和美国能源部发布的信息质量准则编写的。虽然本报告不构成“有影响力”的信息，因为该术语在美国能源部的信息质量指南或管理和预算办公室的同行评审信息质量公报中定义，但该研究在出版前经过内部和外部审查。为了审查目的，该研究受益于11个行业利益相关者，美国政府雇员和国家实验室工作人员的建议和评论。 请注意 本报告是作为美国政府一个机构赞助的工作的说明而编写的。美国政府及其任何机构或其任何雇员均不对所披露的任何信息、设备、产品或流程的准确性、完整性或有用性作出任何明示或暗示的保证，也不承担任何法律责任或责任，或声明其使用不会侵犯私有权利。此处通过商品名称、商标、制造商或其他方式引用任何特定的商业产品、流程或服务并不一定构成或暗示美国政府或其任何机构的认可、推荐或偏袒。作者在此表达的观点和意见不一定陈述或反映美国政府或其任何机构的观点和意见。 电子版可在SciTechConnect获得：http://www.osti.gov/scitech 向美国能源部及其承包商支付手续费，纸质形式，可从以下地址获得： 美国能源部 办公室的科学和技术信息邮政信箱62 橡树岭,TN37831-0062 奥斯蒂:http://www.osti.gov电话:865.576.8401 传真:865.576.5728 电子邮件:reports@osti.gov 可供出售给公众,在论文中,从: 美国商务部国家技术信息服务肖尼路5301号 弗吉尼亚州亚历ft德里亚市于22312年NTIS: http://www.ntis.gov 电话:800.553.6847或703.605.6000传真:703.605.6900 电子邮件:orders@ntis.gov 准备和作者 本报告由劳伦斯伯克利国家实验室为美国能源部能源效率和可再生能源办公室风能技术办公室编写。 该报告的通讯作者是：劳伦斯伯克利国家实验室的RyanWiser和MarkBolinger。完整的作者名单包括：RyanWiser ，MarkBolinger，BenHoen，DevMillstein，JoeRand，GalenBarbose，NaïmDarghouth，WillGorman，SeongeunJeong和BenPaulos。 致谢 对于他们对这个正在进行的报告系列的支持，作者感谢整个美国能源部（DOE）风能技术办公室团队。我们特别感谢GageReber和PatrickGilman。对于本报告的要点或提供关键意见，我们还要感谢：ManussaweeSukunta（美国能源信息管理局）;安德鲁·大卫（西尔维拉多政策加速器）;查理·史密斯（能源系统集成小组）;赵峰（全球风能理事会）;大卫·米尔博罗（顾问）;约翰·亨斯利（美国清洁能源协会）;马托克斯大厅（维斯塔斯）;亚伦·巴尔（伍德·麦肯齐）;以及帕特里克·吉尔曼、盖奇·雷伯和利兹·哈特曼（美国能源部）。为了提供报告基础的数据，我们感谢美国能源信息管理局 、彭博NEF、伍德麦肯齐、全球风能理事会和美国清洁能源协会。还要感谢DonnaHeimiller（NREL）在绘制风资源质量方面的帮助;以及AmyHowerton，CarolLaurie和AlexsandraLemke（NREL）以及LizHartman和HeatherDoty（DOE）在布局，格式，制作和通信方面的帮助。劳伦斯伯克利国家实验室对本报告的贡献由能源部风能技术办公室，能源效率和可再生能源办公室根据合同号资助。DE-AC02-05CH11231.作者对此处包含的任何遗漏或错误承担全部责任. 的首字母缩略词列表 机场核心计划美国清洁能源协会BPA邦纳维尔电力管理 CAISO 鳕鱼 CCA 加州独立系统运营商商业运营日期社区选择聚合器 美国能源部(u.s.Departmentof能量 环境影响评价美国能源信息署ERCOT德克萨斯州电力可靠性委员会联邦航空管理局 联邦能源管理委员会联邦能源监管委员会通用电气公司 瓦瓦 高温超导协调关税表借据投资者拥有的公用事业 ipp独立电力生产商ISO独立系统运营商 ISO-NE新英格兰独立系统运营商ITC投资税收抵免 kv千伏特千瓦 千瓦时千瓦时 LCOE逐步降低能源成本2平方米 味噌中大陆独立系统运营商兆瓦兆瓦兆瓦兆瓦 NREL国家可再生能源实验室普及纽约独立系统运营商运维 OEM原始设备制造商PJMPJM互连砰国有公用事业 PPA电力购买协议PTC生产税收抵免 矩形可再生能源证书 rp可再生能源组合标准RTO地区传播机构 SGRE西门子歌美飒可再生能源SPP西南电力池w瓦特 wapa西部地区电力管理本文从西部电力协调委员会 执行概要 2021年，美国的风力发电新增总量为13.4吉瓦（GW）。最近的增长得到了该行业的主要联邦激励措施——生产税收抵免（PTC）——以及无数州级政策的支持。风电技术成本和性能的长期改善也是风电容量增加的关键驱动力，即使由于商品和运输成本增加以及COVID-19限制导致供应链限制导致成本上升。 今年的陆基风电市场报告（主要关注陆基、公用事业规模的风电）的主要发现包括： 安装的趋势 美国风电装机容量在2021年增长强劲，新增装机容量为13.4吉瓦，并且 200亿美元的投资。到2021年底，累计风电装机容量增长到近136吉瓦（GW）。此外，2021年，现有风力发电厂 的1.6吉瓦进行了部分重新供电，主要是通过升级转子和机舱组件。 风力发电是2021年美国电力装机容量增加的第二大来源，占32%，仅次于太阳能的45%。风力发电占2021年所有发电和储能容量增加的32%。在过去十年中，风能占总容量增加的30%，SPP（83%），ERCOT（52%），MISO（52%）和非ISOWest（33%）的新容量比例更大。 在全球范围内，美国在年度风电装机容量方面再次排名第二，但在风能渗透方面仍远远落后于市场领导者。 .2021年全球并网风电新增总量为94吉瓦，累计发电量为839吉瓦。就年产能和累计运力而言，美国仍然是第二 大市场，仅次于中国。许多国家已经实现了高水平的风力渗透率，2021年风力占丹麦总发电量的44%，爱尔兰 、葡萄牙、西班牙、德国和英国的风力占比超过20%。在美国，风力发电量为9.1%。 德克萨斯州在2021年安装了最多的风电容量，为3，343兆瓦，其次是俄克拉荷马州、新墨西哥州和堪萨斯州 ;11个州的风能渗透率超过了20%。德克萨斯州在累积的基础上也保持领先地位，拥有近36吉瓦的容量。值得 注意的是，2021年爱荷华州安装的风力发电量占所有州内发电量的55%，而南达科他州（52%）、堪萨斯州 （45%）、俄克拉荷马州（41%）和北达科他州（34%）均超过30%。在独立系统运营商（ISO）中，SPP的风渗透率（以负载的百分比表示）为34.8%，ERCOT为24.2%，MISO为12.0%，CAISO为8.4%，PJM为3.5%，ISO-NE为3.0%，NYISO为2.7%。 将风能与储能和其他资源相结合的混合风力发电厂在2021年增长有限，仅完成了两个新项目。截至2021年底，共有41座混合风力发电厂在运营，代表2.4吉瓦的风电和0.9吉瓦的共置资产。最常见的风电混合项目结合了风电和储能技术，其中1.4吉瓦的风力与0.2吉瓦的电池储能配对。这些项目的平均存储时间为0.6小时，这表明重点是 辅助服务和有限的能力，无法随着时间的推移转移大量能源。虽然2021年只有两个新的风能混合动力车投入使用，但太阳能混合动力车迅速扩张，2021年有67个新的光伏+储能项目上线。 1本报告中最常用的九个地区是西南电力池（SPP），德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT），中大陆独立系统运营商（MISO），加利福 尼亚独立系统运营商（CAISO），ISO新英格兰（ISO-NE），PJM互连（PJM）和纽约独立系统运营商（NYISO），以及非ISO西部和东南部。 现在，输电互连队列中的风电容量达到了创纪录的247吉瓦，但太阳能和储能的增长速度要快得多。截至2021年底，有247吉瓦的风电装机容量寻求传输互联，其中包括77吉瓦的海上风电和19吉瓦的混合风电项目（在后一种情况下，主要是风电与储能配对）。2021年，73吉瓦的风电装机进入互联队列。近年来，储能互连需求迅速增加 ，无论是独立工厂还是混合工厂，最常见的是将太阳能与储能配对。截至2021年底，西部（非ISO）、SPP和NYISO地区的队列中的风量最大。2021年增加的所有风电容量中约有三分之一用于海上风电发电厂。 行业趋势 仅以GE为首的四家涡轮机制造商就提供了2021年安装的所有美国风力发电能力。2021年，GE占据了美国涡轮机安装市场47%的份额，其次是维斯塔斯（26%）、西门子-歌美飒可再生能源（SGRE）和Nordex（均为13%） 。 2021年国内风电产业供应链萎缩，叶片制造能力下降50%。2021年，国内机舱组装和塔架制造能力小幅下降，分别降至每年12.3吉瓦和9.2吉瓦。然而，叶片制造能力下降了50%，因为三个国内制造工厂关闭或闲置，每年 为4.6吉瓦。更广泛地说，激烈的竞争和供应链限制导致涡轮机制造商的利润率较低。尽管如此，美国与风能相关的工作总数在2021年有所增加，达到120，164个。 一些风力涡轮机部件的国内制造内容强劲，但美国风电行业仍然依赖进口，2021年进口总额为31亿美元。美国从许多国家进口风力设备，其中最突出的是2021年：墨西哥、西班牙和印度。机舱组件（>85%）和塔架（55%- 70%）的国内含量最高。叶片方面，由于竞争压力使叶片进口比国产叶片更经济，2021年叶片急剧下降至仅15- 25%。 按照历史趋势，独立电力生产商拥有2021年建造的大部分风力资产。独立电力生产商（IPP）拥有2021年美国新增风电装机容量的75%，其余资产（25%）由投资者拥有的公用事业公司拥有。 2021年，风电直接零售和商业承购安排合计，与公用事业的长期合同风电销售持平或超过。电力公司拥有（ 25%）或从风电项目中购买电力（19%），这些项目总共占2021年新装机容量的44%。但风电的直接零售购买者 （包括企业承购商）至少占35%，而商业/准商业项目和电力营销商分别至少占7%和2%。其余（11%）目前尚未披露。 技术发展趋势 从长远来看，涡轮机容量、转子直径和轮毂高度都显着增加。为了优化项目成本和性能，从而最大限度地降低总体能源成本，涡轮机的尺寸不断扩大。2021年美国新安装风力涡轮机的平均额定（铭牌）容量为3.0兆瓦，比上一年增长9%，自1998-1999年以来增长319%。2021年新安装涡轮机的平均转子直径为127.5米，比2020年增加 2%，比1998-1999年增加164%，而轮毂平均高度为93.9米，比2020年增长4%，比1998-1999年增加66%。 2由于四舍五入，此处和其他地方显示的数值之和可能不会达到100%。 最初设计用于较低风速站点的涡轮机主导着市场，但在过去两年中，低比功率的趋势已经逆转。随着扫掠转子面积的增长超过了铭牌容量的增长，平均“比功率”3（以W/m2为单位）从1998-1999年安装的项目的393W/m2下降到2021年安装的项目的231W/m2——尽管比功率在过去两年中略有增加。低比功率涡轮机最初是为低风 速站点设计的，但现在在许多站点用作最具吸引力的技术。 与前七年相比，2021年风力涡轮机部署在风速略低的地点。2021年安装的风力涡轮机位于平均估计长期风速为每秒8.0米的地点，距离地面100米的高度，这是过去八年来新建项目中最低的平均长期风速。美国联邦航空管理局（FAA）和正在建设或正在开发的项目的行业数据表明，未来几年可能建成的地点平均平均风速