公用事业和住宅风力涡轮机成本解释

作为伦敦人经验丰富风暴尤妮斯2022年2月，科罗拉多人发现马歇尔火在2021年12月，风能是强大的。每小时120多英里的阵风可以造成严重的冲击。如果人类能够将风能作为一种无碳能源，那不是很好吗?

与许多清洁能源倡导者一样，世界各国领导人正在认识到风力涡轮机产生可再生能源的巨大潜力。例如，美国总统乔·拜登(Joe Biden)正在加速海上风力租赁遍及全国。

市场分析Mordor Intelligence预测，风力涡轮机行业将经历一个复合年增长率(CAGR)的比例超过10%，被认为是相当不错的。

因此，人类利用风能作为一种家用可再生能源当然是完全有道理的。但代价是什么呢?

在过去的几十年中，风能在公用事业规模和住宅水平都变得更受欢迎。随着风力涡轮机的普及，风力涡轮机的成本降低了，政府鼓励人们使用绿色风力。

这是伟大的新闻!

在这篇文章中，你会发现风力涡轮机现在的成本是多少。你还会看到一篇关于风力涡轮机节省能源的成本和收益的分析。

风力涡轮机成本概述

公用事业风力涡轮机每台造价数百万美元。例如，一个带有铭牌(额定)能力可以卖到1兆瓦1.3 - 2.2美元百万。

另一方面，一个生产100千瓦以下的民用风力涡轮机的成本约为3000 - 8000美元每千瓦容量。

这些价签是如何分解的?

下图显示了风力涡轮机成本和效益之间的关系，以及能源的均衡成本(LCOE)——作为风能经济评估的底线或指标——已经确定。

风力涡轮机组件

考虑到风力涡轮机的巨大规模吨大量的材料——包括钢、玻璃纤维、铁、铜、铝和塑料——都需要建造风力涡轮机的主要部件。

在下面的表格和图表中，这个成本被简单地记为涡轮．

风力发电机运行和维护(运维)

此外，在安装过程中，将涡轮机锚定在可以承受强风和海浪的位置，这本身就是一项昂贵的工程。安装是系统成本的平衡-以及电力基础设施和装配-在下面的表格和图表中说明。

风力涡轮机运行和维护费用

日常运营和定期维护(O&M)成本是其他巨大的财务支出，被记为运营管理在下面。

风力涡轮机财务成本

最后，风力涡轮机的成本必须包括保险和建设融资，统称为金融成本如下图所示。

下面列出了表格和图表估算成本国家可再生能源实验室(NREL)使用2019年的数据确定了不同的风力涡轮机系统。价值可能随着时间的推移而波动，特别是在钢铁市场动荡的情况下。

这些数值是基于目前使用的典型风力涡轮机。另一方面，较新的风力涡轮机技术，如碳纤维，则更加昂贵。消除对某些涡轮部件的需求的工程设计，例如过渡段-往往会降低成本。

成本分类	2.6兆瓦 在岸	6.1MW海上固定底	6.1 mw海上浮动	20千瓦住宅分布	100千瓦的商业 分布式
涡轮	991	1301年	1301年	2575年	2530年
平衡系统	336	2131年	3237年	3100年	1770年
金融	120	645	790	- - - - - -	- - - - - -
运营管理	43	124	130	35	35

其他建模研究通过NREL提供的一系列数学方程，可以帮助投资者或行业专业人士进行生命周期评估或成本效益分析，以计算风力涡轮机的成本。

风力涡轮机的成本:主要部件的分解

各种大小的风力涡轮机都包含这些三个主要部分．一个公用风力涡轮机的成本可能高达100万美元或更多，取决于它的能源容量。其中大约75-80%可能用于风力涡轮机本身。

根据WindEurope在美国，风力涡轮机的塔架是涡轮机中最昂贵的部分。费用占总费用的26.6%。

风力涡轮机的转子叶片是涡轮机中第二昂贵的部分，占总成本的22%。国家可再生能源实验室(NREL)报告据估计，公用事业规模的叶片成本为15万美元或更多。

第三，变速箱估计占13%涡轮机的总成本。

风力涡轮机内部负责产生电能的两个部件——电源转换器和将直流电流转换为交流电流的变压器——也很昂贵，分别占风力涡轮机总价格的5%和3.6%。

风力涡轮机的成本:制造和安装

2015国家可再生能源实验室(NREL)报告提供常用风力涡轮机材料的百分比分解。(注意:值只是范围。它们将根据涡轮机制造商和涡轮机型号而有所不同。)

材料	百分比(%)
钢	66 - 78
玻璃纤维/塑料	16
铁	5—17
铜	1
铝	0 - 2

风力机塔材料

今天主要有三种类型风力发电机塔：

1. 钢管
2. 晶格钢
3. 混凝土

在大多数情况下，塔的部分是在场外建造的，并被运输到风力项目现场进行组装，通常高达200-300英尺，类似于自由女神像在纽约!

该塔是风力涡轮机组装的第一部分，可能需要几天时间才能完成。

风力涡轮机机舱材料

位于塔顶的是机舱，一个玻璃纤维钢外壳的所有内部部分的涡轮机。

当完成时，机舱可能称重300吨跨度50英尺或更多。

机舱内装有变速箱、发电机和负责能量转换的相关设备。首先在机舱内，风的动能转化为机械能，用于转动叶片。然后机械能转化为电能。

风力机转子叶片材料

今天，主要的材料在风力发电机叶片是用塑料包裹的玻璃或碳纤维。

其他轻质材料，包括巴尔沙木或铝，可以使用，通常放置在空心芯。

随着时间的推移，风力涡轮机的叶片变得越来越长。今天，长短170英尺或更长是典型的公用事业规模的风力涡轮机叶片，而住宅风力涡轮机叶片可能只有25-50英尺长。

长度增加的一个主要原因是它们更大的能量容量，如下图所示。

目前，在水平轴上旋转的三叶片涡轮机是最常见的风力涡轮机。像打蛋器一样在垂直轴上运转的风力涡轮机还没有被广泛使用。

为了让你更好地了解风力涡轮机的制造和安装过程，这里有一段时间推移的视频，展示了其复杂性:

风力涡轮机成本:运行和维护(O&M)

像任何可移动部件一样，风力涡轮机需要定期维护才能正常运行。润滑和定期换油——就像汽车一样——只是开始。

这是昂贵的，特别是考虑到风力涡轮机的零件难以获得。这不仅是危险的，从逻辑上讲，运输备件是棘手的——假设它们是可用的——到遥远的地方。

想想150英尺。比如，用直升机将刀锋送到遥远的海域。然后你需要一个自升式驳船或起重机船，以执行叶片更换。

更不用说一个非常勇敢的人类技术人员了!

一个2021篇文章在《应用科学，指出风力涡轮机的运行和维护(O&M)成本约为当前风力系统总电力均衡成本(LCOE)的20-30%。

好消息是，LCOE和O&M在最近几年都有所下降陆上和海上风28%到52%的项目。然而，过程两者皆有预防性和纠正性维修远非流线型。更多的研究，比如备件计划在这些成本进一步下降之前，美国是必要的。

考虑到陆上风力涡轮机的使用寿命为20年，而海上风力涡轮机的使用寿命为25年，完善无缝运维将使风力涡轮机行业受益匪浅，从而提高其对投资者的吸引力。

风力涡轮机工业:增长和趋势

由于全球对清洁能源的需求不断增长，风力涡轮机行业预计将在本世纪20年代大规模扩张。

风力涡轮机行业领导者

目前,亚太地区是世界上最大和增长最快的风力涡轮机市场。

然而，新冠肺炎大流行对风力涡轮机行业产生了负面影响。事实上，在过去的两年里，世界范围内的风能安装量比行业专家预测的要少30%。

根据全球风能理事会(GWEC)， 2020年海上风电行业的装机容量仅为6.1吉瓦，略低于前一年的6.24吉瓦。

2020年，中国海上风电新增装机总量超过300吉瓦，连续第三年位居世界第一。

事实上，中国目前正在安装其最大的海上风力发电场沙帕。到目前为止，它的容量超过700吉瓦，而这只是这个大型项目五个阶段的前两个阶段。

风力涡轮机行业发展

制造和安装海上风力涡轮机的新发展注定会使这部分风力涡轮机行业在未来几年看到显著增长。例如，先进的、更轻的材料可以让更高的涡轮机安全建造和安装。

更高的涡轮机需要更长的叶片，可以将更多的风扫入旋转。在这些海拔较高的地方，风的湍流较少，从而产生了更高效的能源生产。

另外,改善叶片翼型进一步提高每次旋转捕获风必威竞猜能的效率。

风力涡轮机安装:预测

风力涡轮机行业的现状如此之好，以至于最大的风力能源行业贸易集团GWEC打算安装380千瓦到2030年的近海风能2000千瓦到2050年。

那可是很大的风能啊!

2022年，北海的一个950兆瓦的风力阵列——Moray Firth East将完全启动。预计33亿美元的投资将使它成为现实。

美国内政部、能源部和商务部在2021年3月宣布，承诺到2030年安装30吉瓦的海上风电。这些电力足以满足1000多万户家庭每年的能源需求。

2021年美国能源部风能报告:最新趋势和统计数据

2021年，美国能源部(DOE)发布了三个风报告．所有这些都建立在这样一个事实之上，即风力涡轮机技术的进步正在以更低的成本带来更大的电力输出。

以下是这些报告的一些主要结论:

• 自2019年以来，新安装的风力涡轮机的平均铭牌容量增长了8%，至2.75兆瓦。
• 2020年，25个州新增陆上风电装机容量为16836兆瓦。
• 风力涡轮机的价格在过去十年中急剧下降，从1800美元/千瓦降至770美元/千瓦。
• 东部沿海的许多州正在迅速扩大他们的海上风力发电能力，比前一年增加了24%，达到了计划或正在进行的35324兆瓦。
• 农业和住宅业主占比最大分布式风项目，分别占36%和24%。
• 小型风力改造——例如，在现有的塔上安装升级的涡轮机——正变得流行起来，占所有小型风力装置的80%。

在下一节中，您将了解这些报告的重点内容对农民、房主或企业的意义。

业主、农民和小型企业的风力涡轮机成本:概述

如果你对为你的家庭、农场或小型企业提供可再生能源感兴趣，投资风力涡轮机——无论是在你的财产上还是通过社区共享计划——可能对你有利。

正如前面提到的，风力涡轮机的成本和通过风能发电的电价都处于历史最低水平，预计在不久的将来会更好。

在这种情况下，对现有塔进行新叶片改造是一个非常划算的选择。

也就是说，如果你所在的地区稳定的风至少10-12英里/小时到55英里/小时-之后涡轮机停止工作，以防止损坏-和自己至少一英亩在陆地上，风能涡轮机是值得研究的相对于太阳能．(前提是你所在的地方区划允许风力涡轮机项目。)

业主可以选择使用认证的专业安装人员或自制风力发电机设备家庭能源。

有关小型风力涡轮机项目的更多详细信息，请查看国家可再生能源实验室报告关于这个主题。

住宅风力涡轮机成本:估算

适用于一般大小的住宅，能源需求为10千瓦时/年。在风力发电能力中，一个独立的或安装在屋顶的风力涡轮机将花费大约50000美元在任何税收优惠或公司退税之前。如果你所在地区的风速低于每小时10-12英里，专家建议，在经济上不值得这么做。

就像与电网相连的家庭太阳能系统，净计量而且电池存储对持怀疑态度的房主来说，有办法使风能更有吸引力，通常也更划算。

风力涡轮机的激励:住宅和小型企业

对于某些风能项目，联邦和州有高达30%的支出奖励。要了解更多关于各州退税的信息，请访问可再生能源和效率各州激励数据库(必威竞猜DSIRE)．对于联邦项目，从能源部的风能项目开始你的研究资金页面．

针对农民和农村土地所有者，美国农村能源计划(收获)由美国农业部(USDA)赞助，为包括风能在内的能源效率项目提供各种赠款和担保贷款。必威竞猜

住宅用风力涡轮机:替代方案

即使私人风力涡轮机的成本令人望而却步，你可以考虑加入当地分布式风网络或社会风程序。这些可以让你参与绿色能源革命，而不需要巨额的财政投资。

农民和其他土地所有者可以出租他们的土地作为风力发电场，并在这个过程中赚钱，很像一个必威体育官网下载app对它的主人来说。

离网风力涡轮机的成本:小规模使用

对于小规模的使用，当野营或RVing，你可以找到一个风力涡轮发电机这就满足了你300-500美元的能源需求。它们的功能就像太阳能发电机但是依靠风力发电而不是依靠阳光。

风力涡轮机投资回报率:风能节省能源

当计算风力涡轮机的投资回报率(ROI)时，重要的是计算一个近似50%的必威竞猜效率(最多)取决于你所在地区的风速和规律性。使用一个功率曲线考虑了自然风速波动而不是铭牌容量(额定100%峰值性能)，也将提高ROI计算的准确性。

有可能达到一个回报期6年对于民用风力涡轮机，尽管考虑到大量的变量，很难得出结论，这是所有小型风力涡轮机的平均回收期。事实上，通常审稿人说它是10 - 20年．

民用风力涡轮机的平均寿命为20年。对于公用风力涡轮机来说，需要25年。

关于风力涡轮机成本的常见问题

以下是一些关于风力涡轮机成本的常见问题和回答。

风力涡轮机的成本太低了吗?

一些风能行业的专业人士认为，风力涡轮机的成本在短时间内大幅下降，从长远来看可能会对该行业造成伤害。听下面的播客了解更多关于这个看似违反直觉的想法的信息。

哪些公司是风力涡轮机的顶级制造商?

根据全球风能理事会(GWEC)，风力涡轮机制造尽管2019冠状病毒病(Covid-19)在全球大流行，但它仍在全球蓬勃发展。

丹麦公司维斯塔斯(Vestas)连续第5年在风力涡轮机制造领域位居榜首。GE可再生能源公司在全球排名第二，是美国国内领先的制造商，2020年在美国的装机容量为10吉瓦。

2020年，中国金风在全球排名第三，在中国排名第一，国内装机容量为12gw。

建造一个风力涡轮机需要比它能产生的更多的能量吗?

建造风力涡轮机需要一些能量。然而，一项科学研究得出结论，在5 - 8个月在美国，风力涡轮机产生的能量与用于其制造和安装的能量相等。

因此，对于一个使用寿命为25年的公用风力涡轮机来说，这是一个很小的碳足迹和大量的免费、清洁能源。

关于风力涡轮机成本的主要结论

无论你是农民、商人、公用事业公司还是房主，从环境和经济的角度来看，作为一种可再生能源，风能的成本超过了风力涡轮机的成本。

然而，如果你不想为自己的风力涡轮机提供资金，租赁你的土地用于风力发电项目或参加社区风力共享计划只是今天业主、农民和小企业的众多选择中的两个。

风能是人类从化石燃料向适合子孙后代居住的星球转变的无碳能源的主要组成部分。考虑到本文概述的风力涡轮机的众多成本，保护人类的未来所带来的好处远远超过这些成本。