中國風電產(chǎn)業(yè)供需環(huán)境分析與發(fā)展預測

張文珺　喻煒

摘要

本文利用波特五力模型對中國風電產(chǎn)業(yè)所處競爭環(huán)境進行分析，認為中國風電產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭激烈，外來威脅不明顯，替代品威脅力較弱，產(chǎn)業(yè)鏈上游核心零部件生產(chǎn)呈現(xiàn)“技術(shù)空心化”。通過對“風電零部件供給-風電整機制造-風電場運營開發(fā)”整個風電供需鏈的分析，認為現(xiàn)階段制約我國風電產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的最大障礙，并不在于風電的制造、生產(chǎn)和運營，而是受制于風電并網(wǎng)的約束。為進一步研究未來我國風電市場的發(fā)展趨勢，本文基于預測效果優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的STALSSVM模型，利用1993-2011年中國風電裝機新增容量、累計容量及風電并網(wǎng)新增容量、并網(wǎng)累計容量等數(shù)據(jù)，預測了風電生產(chǎn)供給與風電并網(wǎng)需求的發(fā)展趨勢。結(jié)果顯示，2012-2015年我國風電裝機容量增長率逐年上升趨勢明顯，而風電并網(wǎng)容量增長率則趨于平緩。預計到2014年風電累計并網(wǎng)容量缺口將達到4 817.03 MW，需求缺口將愈來愈大，風電消納遠遠滯后于風電生產(chǎn)，風電產(chǎn)能“相對過?！钡木置鎸⒏訃乐亍ｈb于此，本文在政策層面上給出如下建議：（1）進一步加強國家電網(wǎng)建設(shè)。要有重點、分步驟地建設(shè)偏遠地區(qū)電網(wǎng)設(shè)施，并建立更大區(qū)域的電力市場，在區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)甚至在區(qū)域電網(wǎng)外尋找風電消納市場；（2）創(chuàng)新風電并網(wǎng)技術(shù)及應用。政府應積極支持風電開發(fā)和并入電網(wǎng)所需要的輸電投資；（3）加強風電項目風險控制。國家電力監(jiān)管部門要重視風電場與電網(wǎng)的相互影響，加強監(jiān)管力度；（4）創(chuàng)新風電利用方式。通過開發(fā)供熱、農(nóng)業(yè)提水灌溉等靈活用電負荷，促進風電就地消納和利用。

關(guān)鍵詞風電裝機；風電并網(wǎng)；供需環(huán)境；波特五力模型；STALSSVM模型

中圖分類號F062.9

文獻標識碼A

文章編號1002-2104（2014）07-0106-08

doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.07.016

受國家政策驅(qū)動及全球發(fā)展態(tài)勢的引領(lǐng)，作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一的風電產(chǎn)業(yè)，雖然起步較晚，但自2005年來實現(xiàn)了極為迅速的發(fā)展，連續(xù)5年風電裝機容量翻番式增長。2010 年中國（不包括臺灣地區(qū)）新增裝機容量18 927.99 MW，同比增長37.1%，達世界第一，占當年全球新增風電裝機的一半以上，累計風電裝機容量44 733.29 MW，超過美國成為世界風電裝機第一大國[1]；2011年新增裝機容量17 630.9 MW，占全球增量的40%，累計裝機容量62 364.2 MW，年增長39.4%，繼續(xù)保持全球領(lǐng)先地位[2]，中國風電市場在歷經(jīng)多年的快速增長后步入穩(wěn)健發(fā)展期。然而，風電產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展的同時，風電并網(wǎng)容量卻沒有比肩發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2007-2011年我國風電年均累計并網(wǎng)比例約為74.1%，且有逐年降低的趨勢，明顯低于歐美國家90%以上的并網(wǎng)比例[3]。雖然2011年“并網(wǎng)難”的問題得到了初步緩解，累計并網(wǎng)容量達到47.84 GW[4]，并網(wǎng)比例達76.71%，但全國范圍內(nèi)限電“棄風”現(xiàn)象仍然嚴重?！叭钡貐^(qū)”盡管風能資源豐富，全年上網(wǎng)電量最多，但也是“棄風”最多的地區(qū)。2011年我國部分省市風電棄風20%左右，其中蒙東、吉林、蒙西和甘肅的棄風率分別為23%、20%、18%和17%，全國10個棄風較多的省區(qū)有584個風電場平均棄風率達15%[5]，全年限電“棄風”量超過100億kWh，風電企業(yè)的相關(guān)損失達到50億元以上[4]。

可見，大規(guī)模、高速度發(fā)展的風電裝機與風電并網(wǎng)消納的矛盾已經(jīng)成為制約我國風電發(fā)展的重要“瓶頸”。風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨產(chǎn)業(yè)低水平重復建設(shè)以及“產(chǎn)能過?！钡陌l(fā)展狀態(tài)；而電網(wǎng)企業(yè)對風電并網(wǎng)的技術(shù)約束卻限制了風電的需求消納，造成了資源和能源的浪費。因此，在我國風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中，產(chǎn)業(yè)的供需環(huán)境和其未來發(fā)展態(tài)勢已經(jīng)成為有待研究的重要問題。

1相關(guān)文獻綜述

對中國風電產(chǎn)業(yè)供需方面的研究，諸多學者關(guān)注了產(chǎn)業(yè)鏈整合對風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要意義。馮偉和李穎潔[6]基于產(chǎn)業(yè)鏈角度，指出我國風電裝備制造業(yè)發(fā)展落后的主要原因在于自主創(chuàng)新不足、縱向一體化滯后、產(chǎn)業(yè)集聚不明顯，并認為風電發(fā)展需要加強國產(chǎn)化以及資源整合力度；劉琦[7]認為風電產(chǎn)業(yè)鏈既是利益鏈（包括風電場投資商、風機制造商、部件供應商、設(shè)計院、工程建設(shè)、認證機構(gòu)和地方政府等），又是價值鏈（強調(diào)風電機組研發(fā)、風電場投資和運營增值等），整合和協(xié)調(diào)發(fā)展風電產(chǎn)業(yè)鏈需要從價值鏈入手； 房田甜[8]則認為外資企業(yè)也將加入風電設(shè)備商與開發(fā)商捆綁的產(chǎn)業(yè)鏈整合。

為建立風電產(chǎn)業(yè)良好的戰(zhàn)略發(fā)展環(huán)境，促進其健康、有序發(fā)展，中國風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑、發(fā)展模式以及風電相關(guān)政策的國際借鑒亦成為近些年來國內(nèi)外研究領(lǐng)域的熱點。Lema A， Ruby K[9]認為政策制定者面臨著風電發(fā)展“快車道”（放松管制允許風機進口，在短時間內(nèi)盡可能擴大裝機容量）和“慢車道”（通過直接和間接政策促進風機制造本土化，發(fā)展本國風機制造能力）的兩難選擇，中國選擇“慢車道”模式被證明是卓有成效的發(fā)展模式；Li J[10]認為中國亟需鞏固體制、增加資金及技術(shù)滲透來充分發(fā)揮風能潛力以滿足經(jīng)濟增長和環(huán)境保護的需求；Liu Y Q，Kokko A[11]認為國有企業(yè)在中國風電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的各個階段中扮演著重要角色；李俊峰等[12]則指出我國需要在完善價格體系、風機標準化、資源普查、電網(wǎng)建設(shè)等方面促進風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

有關(guān)風電產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的研究，基于現(xiàn)狀分析及主觀判斷居多，通過系統(tǒng)預測方法進行風電發(fā)展預測的文獻極少。謝建華等[13]通過建立灰色模型，利用2001-2004年風電裝機容量數(shù)據(jù)預測了我國2005年風電的裝機容量；路正南和張志娟[14]運用GM（1，1）灰色系統(tǒng)模型對我國未來風電裝機容量進行了科學預測，預測我國未來幾年風電裝機容量將繼續(xù)保持高速增長，至2015 年將達到3 億9 258萬kW。

上述成果得到了諸多有價值的結(jié)論，關(guān)注于中國風電產(chǎn)業(yè)鏈的整合、發(fā)展路徑、政策借鑒及未來發(fā)展預測。然而，從研究內(nèi)容上看，文獻多側(cè)重風電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的內(nèi)部系統(tǒng)或產(chǎn)業(yè)鏈的某一環(huán)節(jié)；從研究方法上看，目前對中國風電產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的預測基本采用傳統(tǒng)預測方法，預測結(jié)果的精確性不能得到滿足。相關(guān)文獻所采用的灰色系統(tǒng)預測其本質(zhì)上是一種指數(shù)增長預測，要求原始時間序列具有非負單調(diào)性，但這個條件在預測風電裝機容量上并不一定能得到滿足。因此，本文借助波特五力模型擬對我國風電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段所處競爭環(huán)境、競爭態(tài)勢及產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)進行分析，并基于改進的LSSVM（最小二乘支持向量機）模型對風電未來供需發(fā)展態(tài)勢進行預測，用以明晰風電產(chǎn)業(yè)制造供給與風電并網(wǎng)需求的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展關(guān)系。這對判斷我國風電產(chǎn)業(yè)的過剩產(chǎn)能，明確風電供需缺口，調(diào)整風電資源配置和完善風電發(fā)展規(guī)劃，都具有重要的現(xiàn)實意義和政策價值。

2中國風電產(chǎn)業(yè)供需環(huán)境分析

本部分根據(jù)波特五力模型來分析中國風電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段所處競爭環(huán)境、競爭態(tài)勢及產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，該模型將多種不同的因素匯集在一個分析框架中，包括五種力量：①產(chǎn)業(yè)內(nèi)部現(xiàn)存競爭者的競爭程度；②上游供應商生產(chǎn)零部件的能力；③產(chǎn)業(yè)面對下游市場的需求程度；④潛在競爭者的影響力；⑤潛在替代品的威脅力。通過對這五種競爭力量的分析，有助于指出產(chǎn)業(yè)競爭中的關(guān)鍵因素，并為進一步研究風電未來供需發(fā)展態(tài)勢提供背景分析。

現(xiàn)階段，中國風電產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展階段，從產(chǎn)業(yè)鏈角度風電產(chǎn)業(yè)可分為上游的風電制造產(chǎn)業(yè)和下游的風電建設(shè)運營產(chǎn)業(yè)兩部分，其中風電制造產(chǎn)業(yè)可以細分為整機制造業(yè)和零部件制造業(yè)。根據(jù)波特五力模型，發(fā)現(xiàn)不僅風電產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭激烈，需要承受新進入者的壓力，同時還要受到核心零部件生產(chǎn)和復雜市場需求的制約（見圖1）。

圖1中國風電產(chǎn)業(yè)的波特五力模型

Fig.1Porters five forces model of Chinaswind power industry

2.1風電產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭激烈

風電產(chǎn)業(yè)在我國《可再生能源法》（2006年）及各專項政策（涉及分類電價、強制上網(wǎng)、稅收優(yōu)惠、專項資金、費用分攤等）頒布實施以來，發(fā)展速度迅猛。華銳風電、金風科技和東方電氣等風電企業(yè)一直占據(jù)較高的市場份額，呈現(xiàn)寡頭壟斷的市場結(jié)構(gòu)。隨著產(chǎn)業(yè)中企業(yè)數(shù)量的增加，企業(yè)間競爭將更加激烈。主要表現(xiàn)在：

（1）以金風科技等為代表的風電企業(yè)先行者，較早進入中國風電設(shè)備研發(fā)和制造市場，具有技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建的先發(fā)優(yōu)勢。金風科技擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的直驅(qū)永磁技術(shù)，是目前全球最大的直驅(qū)永磁風機研制企業(yè)，累計全球風電裝機容量超過15 GW（截止2012年底），在國內(nèi)約占20%的市場份額。隨著風電制造技術(shù)的不斷發(fā)展，這些企業(yè)會壟斷更多的市場資源，從而獲得更高利潤，產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭加?。?/p>

（2）以東方電氣為代表的傳統(tǒng)設(shè)備制造商，在火電設(shè)備制造不景氣的情況下，面對風電產(chǎn)業(yè)良好的發(fā)展前景和可觀的利潤，憑借著自身雄厚的技術(shù)和資金支持，對風電市場現(xiàn)存企業(yè)形成了強有力的競爭；

（3）風電企業(yè)數(shù)量眾多、市場飽和，導致產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭激烈。2007 年我國風電整機制造企業(yè)只有30 多家，在風電龍頭金風科技上市后的一年多時間里，有40 多家企業(yè)進入風機制造領(lǐng)域。這種盲目的跟風，使風電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“產(chǎn)能過?！钡木置妫a(chǎn)業(yè)內(nèi)競爭日益加劇。

2.2關(guān)鍵零部件生產(chǎn)“技術(shù)空心化”

作為產(chǎn)業(yè)鏈上游的風電零部件設(shè)備制造業(yè)，包括葉片、塔筒、軸承、齒輪箱和控制系統(tǒng)等零部件的制造。由于葉片、塔筒等零部件技術(shù)含量不高，國內(nèi)廠商除了滿足國內(nèi)風電整機制造市場的需求外，已經(jīng)具備了出口能力。國內(nèi)風機原來以低單機容量風機為主，相關(guān)零部件制造技術(shù)的突破比較容易。然而，隨著單機容量的提高，作為風機核心部分的軸承、齒輪箱和控制系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件生產(chǎn)出現(xiàn)“技術(shù)空心化”，其生產(chǎn)質(zhì)量不能滿足市場需求，發(fā)展速度也遠遠滯后于風電整機制造企業(yè)。由于關(guān)鍵零部件制造還需要從國外進口，或與國外相關(guān)生產(chǎn)廠商展開合作，風電核心零部件的供給成為制約我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。

2.3下游風電建設(shè)運營產(chǎn)業(yè)影響大

風力發(fā)電場的建設(shè)、運營和發(fā)展能力直接影響著風電產(chǎn)業(yè)的供給和消納。我國目前風電場的投資主體以國有大型電力集團為主，包括國電、華能、大唐、華電、中電投等電力集團，風力發(fā)電已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)。然而，由于風電設(shè)備制造企業(yè)的市場集中度和風電場的利潤率之間呈負相關(guān)關(guān)系[15]，我國較高的風電制造業(yè)市場集中度加劇了風電場的利潤損失。2011年五大電力企業(yè)首現(xiàn)虧損，不但風電利用小時數(shù)出現(xiàn)負增長，風電業(yè)務利潤更于該年7月虧損1.4億元，利潤環(huán)比6月降低8.2億元。風電投資項目的虧損直接損害了風電場運營商持續(xù)發(fā)展的能力，對上游風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響大。

2.4潛在競爭者影響力一般

國內(nèi)廣闊的風電市場為許多新進入者提供了機會，但風電產(chǎn)業(yè)較高的技術(shù)壁壘、政策壁壘和由資產(chǎn)不可分割性產(chǎn)生的高轉(zhuǎn)移壁壘，使?jié)撛诟偁幷哂绊懥σ话?。雖然我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景被廣泛看好，國內(nèi)政策扶持力度較強（如特許權(quán)招標制度、CDM等），但國內(nèi)風電設(shè)備制造企業(yè)眾多，使得風電市場逐漸成為買方市場。此外，國外主要風機制造商也紛紛在國內(nèi)設(shè)廠，裝機容量在國內(nèi)占據(jù)較高市場份額。Vestas、Gamesa等風電設(shè)備制造商，在近年來一直居于我國風電整機制造市場前6位。因此，潛在進入者的發(fā)展空間較小，其影響力一般。

2.5替代品威脅力較弱

雖然火電、水電仍然是我國電源消費的主導，但作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一的風電產(chǎn)業(yè)，仍具有可預期的發(fā)展前景。為實現(xiàn)我國“到2020年非化石能源占一次能源消費比重達到15%，到2020年單位GDP溫室氣體排放量比2005年減少40%-45%”的戰(zhàn)略目標，亟需大力發(fā)展可再生能源，并逐步提高可再生能源在能源消費結(jié)構(gòu)中的比例。然而，太陽能、氫能和生物質(zhì)發(fā)電在中國才剛剛起步，跟風電一樣面臨技術(shù)和成本壁壘，雖然具有很好的發(fā)展前景，但是要大規(guī)模的實現(xiàn)商業(yè)化運營還需要很長的路走，很難取代風電產(chǎn)業(yè)在中國新能源市場的地位，從而決定了風電替代品的威脅力較弱。

綜上，通過對“風電零部件供給-風電整機制造-風電場運營開發(fā)”整個風電供需鏈的分析，認為現(xiàn)階段制約我國風電產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的最大障礙，并不在于風電的制造、生產(chǎn)和運營，而是受制于風電并網(wǎng)的約束。由于國家電網(wǎng)對可再生能源并網(wǎng)缺乏積極性，使得2008年全國風電企業(yè)因電網(wǎng)限電損失的電量約為2.96億千瓦時，2011年限電量已超過15億千瓦時，約占風電總發(fā)電量的12%，所以全國各地出現(xiàn)大規(guī)模風電“棄風”現(xiàn)象就不足為奇了，而其中五大發(fā)電集團累計棄風更是占到棄風總量的90%以上。風電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“產(chǎn)能過?！钡木置?，不過是由于風電消納不暢而造成的“相對過?！?。因此，為進一步明晰中國風電產(chǎn)業(yè)供給與風電并網(wǎng)消納能力的發(fā)展關(guān)系，判斷風電供需缺口和產(chǎn)能“相對過?！钡那闆r，有必要通過系統(tǒng)的預測方法，對風電未來供需發(fā)展態(tài)勢進行預測。

3中國風電產(chǎn)業(yè)供需發(fā)展預測

為解決我國風電供需發(fā)展預測的具體問題，本部分基于風電裝機和并網(wǎng)容量的原始數(shù)據(jù)，采用一種基于平穩(wěn)時間序列和自適應的LSSVM（Stationary Time series and Adaptive LSSVM，STALSSVM）模型。該模型建立在統(tǒng)計學習理論[16-17]和結(jié)構(gòu)風險最小化原則之上，在解決小樣本、非線性及高維模式識別中具有諸多優(yōu)勢，能夠根據(jù)有限的樣本信息在模型的復雜性和學習能力之間尋求最佳折衷，以期獲得最好的泛化能力。由于在風電裝機及并網(wǎng)預測中，樣本數(shù)據(jù)量少且數(shù)據(jù)呈非線性使得預測困難，因此運用STALSSVM模型能夠使運算結(jié)果更準確。以下內(nèi)容根據(jù)模型計算過程，按照時間序列平穩(wěn)性檢驗、自適應滯后階數(shù)計算、模型訓練和預測、預測性能評價和結(jié)果分析等步驟展開。

3.1時間序列平穩(wěn)性檢驗

本部分將1993-2011年中國風電裝機新增容量、累計容量及風電并網(wǎng)新增容量、并網(wǎng)累計容量作為原始數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)來源于中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會（CWEA）相關(guān)報告、中國新能源與可再生能源年鑒及中國風電發(fā)展報告[1-2，4]。為提高預測精度，構(gòu)造出風電裝機容量增長率和風電并網(wǎng)容量增長率兩組增量數(shù)據(jù)，首先對各組數(shù)據(jù)進行平穩(wěn)性檢驗，選擇平穩(wěn)的時間序列進行模型訓練和預測。

根據(jù)各變量單位根ADF檢驗和LLC檢驗所得相關(guān)值（見表1），結(jié)果顯示中國風電累計裝機容量和累計并網(wǎng)容量是不平穩(wěn)時間序列，其他變量為平穩(wěn)時間序列。為方便LSSVM輸入向量的構(gòu)造，本文選擇取值范圍較為集中的平穩(wěn)時間序列——風電裝機增長率和并網(wǎng)增長率，將這兩組數(shù)據(jù)集作為預測模型的輸入向量，并依此預測中國2012-2015年的風電裝機增長率和并網(wǎng)增長率。

2中國風電產(chǎn)業(yè)供需環(huán)境分析

本部分根據(jù)波特五力模型來分析中國風電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段所處競爭環(huán)境、競爭態(tài)勢及產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，該模型將多種不同的因素匯集在一個分析框架中，包括五種力量：①產(chǎn)業(yè)內(nèi)部現(xiàn)存競爭者的競爭程度；②上游供應商生產(chǎn)零部件的能力；③產(chǎn)業(yè)面對下游市場的需求程度；④潛在競爭者的影響力；⑤潛在替代品的威脅力。通過對這五種競爭力量的分析，有助于指出產(chǎn)業(yè)競爭中的關(guān)鍵因素，并為進一步研究風電未來供需發(fā)展態(tài)勢提供背景分析。

現(xiàn)階段，中國風電產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展階段，從產(chǎn)業(yè)鏈角度風電產(chǎn)業(yè)可分為上游的風電制造產(chǎn)業(yè)和下游的風電建設(shè)運營產(chǎn)業(yè)兩部分，其中風電制造產(chǎn)業(yè)可以細分為整機制造業(yè)和零部件制造業(yè)。根據(jù)波特五力模型，發(fā)現(xiàn)不僅風電產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭激烈，需要承受新進入者的壓力，同時還要受到核心零部件生產(chǎn)和復雜市場需求的制約（見圖1）。

圖1中國風電產(chǎn)業(yè)的波特五力模型

Fig.1Porters five forces model of Chinaswind power industry

2.1風電產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭激烈

風電產(chǎn)業(yè)在我國《可再生能源法》（2006年）及各專項政策（涉及分類電價、強制上網(wǎng)、稅收優(yōu)惠、專項資金、費用分攤等）頒布實施以來，發(fā)展速度迅猛。華銳風電、金風科技和東方電氣等風電企業(yè)一直占據(jù)較高的市場份額，呈現(xiàn)寡頭壟斷的市場結(jié)構(gòu)。隨著產(chǎn)業(yè)中企業(yè)數(shù)量的增加，企業(yè)間競爭將更加激烈。主要表現(xiàn)在：

（1）以金風科技等為代表的風電企業(yè)先行者，較早進入中國風電設(shè)備研發(fā)和制造市場，具有技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建的先發(fā)優(yōu)勢。金風科技擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的直驅(qū)永磁技術(shù)，是目前全球最大的直驅(qū)永磁風機研制企業(yè)，累計全球風電裝機容量超過15 GW（截止2012年底），在國內(nèi)約占20%的市場份額。隨著風電制造技術(shù)的不斷發(fā)展，這些企業(yè)會壟斷更多的市場資源，從而獲得更高利潤，產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭加?。?/p>

（2）以東方電氣為代表的傳統(tǒng)設(shè)備制造商，在火電設(shè)備制造不景氣的情況下，面對風電產(chǎn)業(yè)良好的發(fā)展前景和可觀的利潤，憑借著自身雄厚的技術(shù)和資金支持，對風電市場現(xiàn)存企業(yè)形成了強有力的競爭；

（3）風電企業(yè)數(shù)量眾多、市場飽和，導致產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭激烈。2007 年我國風電整機制造企業(yè)只有30 多家，在風電龍頭金風科技上市后的一年多時間里，有40 多家企業(yè)進入風機制造領(lǐng)域。這種盲目的跟風，使風電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“產(chǎn)能過?！钡木置?，產(chǎn)業(yè)內(nèi)競爭日益加劇。

2.2關(guān)鍵零部件生產(chǎn)“技術(shù)空心化”

作為產(chǎn)業(yè)鏈上游的風電零部件設(shè)備制造業(yè)，包括葉片、塔筒、軸承、齒輪箱和控制系統(tǒng)等零部件的制造。由于葉片、塔筒等零部件技術(shù)含量不高，國內(nèi)廠商除了滿足國內(nèi)風電整機制造市場的需求外，已經(jīng)具備了出口能力。國內(nèi)風機原來以低單機容量風機為主，相關(guān)零部件制造技術(shù)的突破比較容易。然而，隨著單機容量的提高，作為風機核心部分的軸承、齒輪箱和控制系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件生產(chǎn)出現(xiàn)“技術(shù)空心化”，其生產(chǎn)質(zhì)量不能滿足市場需求，發(fā)展速度也遠遠滯后于風電整機制造企業(yè)。由于關(guān)鍵零部件制造還需要從國外進口，或與國外相關(guān)生產(chǎn)廠商展開合作，風電核心零部件的供給成為制約我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。

2.3下游風電建設(shè)運營產(chǎn)業(yè)影響大

風力發(fā)電場的建設(shè)、運營和發(fā)展能力直接影響著風電產(chǎn)業(yè)的供給和消納。我國目前風電場的投資主體以國有大型電力集團為主，包括國電、華能、大唐、華電、中電投等電力集團，風力發(fā)電已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)。然而，由于風電設(shè)備制造企業(yè)的市場集中度和風電場的利潤率之間呈負相關(guān)關(guān)系[15]，我國較高的風電制造業(yè)市場集中度加劇了風電場的利潤損失。2011年五大電力企業(yè)首現(xiàn)虧損，不但風電利用小時數(shù)出現(xiàn)負增長，風電業(yè)務利潤更于該年7月虧損1.4億元，利潤環(huán)比6月降低8.2億元。風電投資項目的虧損直接損害了風電場運營商持續(xù)發(fā)展的能力，對上游風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響大。

2.4潛在競爭者影響力一般

國內(nèi)廣闊的風電市場為許多新進入者提供了機會，但風電產(chǎn)業(yè)較高的技術(shù)壁壘、政策壁壘和由資產(chǎn)不可分割性產(chǎn)生的高轉(zhuǎn)移壁壘，使?jié)撛诟偁幷哂绊懥σ话?。雖然我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景被廣泛看好，國內(nèi)政策扶持力度較強（如特許權(quán)招標制度、CDM等），但國內(nèi)風電設(shè)備制造企業(yè)眾多，使得風電市場逐漸成為買方市場。此外，國外主要風機制造商也紛紛在國內(nèi)設(shè)廠，裝機容量在國內(nèi)占據(jù)較高市場份額。Vestas、Gamesa等風電設(shè)備制造商，在近年來一直居于我國風電整機制造市場前6位。因此，潛在進入者的發(fā)展空間較小，其影響力一般。

2.5替代品威脅力較弱

雖然火電、水電仍然是我國電源消費的主導，但作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一的風電產(chǎn)業(yè)，仍具有可預期的發(fā)展前景。為實現(xiàn)我國“到2020年非化石能源占一次能源消費比重達到15%，到2020年單位GDP溫室氣體排放量比2005年減少40%-45%”的戰(zhàn)略目標，亟需大力發(fā)展可再生能源，并逐步提高可再生能源在能源消費結(jié)構(gòu)中的比例。然而，太陽能、氫能和生物質(zhì)發(fā)電在中國才剛剛起步，跟風電一樣面臨技術(shù)和成本壁壘，雖然具有很好的發(fā)展前景，但是要大規(guī)模的實現(xiàn)商業(yè)化運營還需要很長的路走，很難取代風電產(chǎn)業(yè)在中國新能源市場的地位，從而決定了風電替代品的威脅力較弱。

綜上，通過對“風電零部件供給-風電整機制造-風電場運營開發(fā)”整個風電供需鏈的分析，認為現(xiàn)階段制約我國風電產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的最大障礙，并不在于風電的制造、生產(chǎn)和運營，而是受制于風電并網(wǎng)的約束。由于國家電網(wǎng)對可再生能源并網(wǎng)缺乏積極性，使得2008年全國風電企業(yè)因電網(wǎng)限電損失的電量約為2.96億千瓦時，2011年限電量已超過15億千瓦時，約占風電總發(fā)電量的12%，所以全國各地出現(xiàn)大規(guī)模風電“棄風”現(xiàn)象就不足為奇了，而其中五大發(fā)電集團累計棄風更是占到棄風總量的90%以上。風電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“產(chǎn)能過剩”的局面，不過是由于風電消納不暢而造成的“相對過?！?。因此，為進一步明晰中國風電產(chǎn)業(yè)供給與風電并網(wǎng)消納能力的發(fā)展關(guān)系，判斷風電供需缺口和產(chǎn)能“相對過剩”的情況，有必要通過系統(tǒng)的預測方法，對風電未來供需發(fā)展態(tài)勢進行預測。

3中國風電產(chǎn)業(yè)供需發(fā)展預測

為解決我國風電供需發(fā)展預測的具體問題，本部分基于風電裝機和并網(wǎng)容量的原始數(shù)據(jù)，采用一種基于平穩(wěn)時間序列和自適應的LSSVM（Stationary Time series and Adaptive LSSVM，STALSSVM）模型。該模型建立在統(tǒng)計學習理論[16-17]和結(jié)構(gòu)風險最小化原則之上，在解決小樣本、非線性及高維模式識別中具有諸多優(yōu)勢，能夠根據(jù)有限的樣本信息在模型的復雜性和學習能力之間尋求最佳折衷，以期獲得最好的泛化能力。由于在風電裝機及并網(wǎng)預測中，樣本數(shù)據(jù)量少且數(shù)據(jù)呈非線性使得預測困難，因此運用STALSSVM模型能夠使運算結(jié)果更準確。以下內(nèi)容根據(jù)模型計算過程，按照時間序列平穩(wěn)性檢驗、自適應滯后階數(shù)計算、模型訓練和預測、預測性能評價和結(jié)果分析等步驟展開。

3.1時間序列平穩(wěn)性檢驗

本部分將1993-2011年中國風電裝機新增容量、累計容量及風電并網(wǎng)新增容量、并網(wǎng)累計容量作為原始數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)來源于中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會（CWEA）相關(guān)報告、中國新能源與可再生能源年鑒及中國風電發(fā)展報告[1-2，4]。為提高預測精度，構(gòu)造出風電裝機容量增長率和風電并網(wǎng)容量增長率兩組增量數(shù)據(jù)，首先對各組數(shù)據(jù)進行平穩(wěn)性檢驗，選擇平穩(wěn)的時間序列進行模型訓練和預測。

根據(jù)各變量單位根ADF檢驗和LLC檢驗所得相關(guān)值（見表1），結(jié)果顯示中國風電累計裝機容量和累計并網(wǎng)容量是不平穩(wěn)時間序列，其他變量為平穩(wěn)時間序列。為方便LSSVM輸入向量的構(gòu)造，本文選擇取值范圍較為集中的平穩(wěn)時間序列——風電裝機增長率和并網(wǎng)增長率，將這兩組數(shù)據(jù)集作為預測模型的輸入向量，并依此預測中國2012-2015年的風電裝機增長率和并網(wǎng)增長率。

2中國風電產(chǎn)業(yè)供需環(huán)境分析

本部分根據(jù)波特五力模型來分析中國風電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段所處競爭環(huán)境、競爭態(tài)勢及產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，該模型將多種不同的因素匯集在一個分析框架中，包括五種力量：①產(chǎn)業(yè)內(nèi)部現(xiàn)存競爭者的競爭程度；②上游供應商生產(chǎn)零部件的能力；③產(chǎn)業(yè)面對下游市場的需求程度；④潛在競爭者的影響力；⑤潛在替代品的威脅力。通過對這五種競爭力量的分析，有助于指出產(chǎn)業(yè)競爭中的關(guān)鍵因素，并為進一步研究風電未來供需發(fā)展態(tài)勢提供背景分析。

現(xiàn)階段，中國風電產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展階段，從產(chǎn)業(yè)鏈角度風電產(chǎn)業(yè)可分為上游的風電制造產(chǎn)業(yè)和下游的風電建設(shè)運營產(chǎn)業(yè)兩部分，其中風電制造產(chǎn)業(yè)可以細分為整機制造業(yè)和零部件制造業(yè)。根據(jù)波特五力模型，發(fā)現(xiàn)不僅風電產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭激烈，需要承受新進入者的壓力，同時還要受到核心零部件生產(chǎn)和復雜市場需求的制約（見圖1）。

圖1中國風電產(chǎn)業(yè)的波特五力模型

Fig.1Porters five forces model of Chinaswind power industry

2.1風電產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭激烈

風電產(chǎn)業(yè)在我國《可再生能源法》（2006年）及各專項政策（涉及分類電價、強制上網(wǎng)、稅收優(yōu)惠、專項資金、費用分攤等）頒布實施以來，發(fā)展速度迅猛。華銳風電、金風科技和東方電氣等風電企業(yè)一直占據(jù)較高的市場份額，呈現(xiàn)寡頭壟斷的市場結(jié)構(gòu)。隨著產(chǎn)業(yè)中企業(yè)數(shù)量的增加，企業(yè)間競爭將更加激烈。主要表現(xiàn)在：

（1）以金風科技等為代表的風電企業(yè)先行者，較早進入中國風電設(shè)備研發(fā)和制造市場，具有技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建的先發(fā)優(yōu)勢。金風科技擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的直驅(qū)永磁技術(shù)，是目前全球最大的直驅(qū)永磁風機研制企業(yè)，累計全球風電裝機容量超過15 GW（截止2012年底），在國內(nèi)約占20%的市場份額。隨著風電制造技術(shù)的不斷發(fā)展，這些企業(yè)會壟斷更多的市場資源，從而獲得更高利潤，產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭加劇；

（2）以東方電氣為代表的傳統(tǒng)設(shè)備制造商，在火電設(shè)備制造不景氣的情況下，面對風電產(chǎn)業(yè)良好的發(fā)展前景和可觀的利潤，憑借著自身雄厚的技術(shù)和資金支持，對風電市場現(xiàn)存企業(yè)形成了強有力的競爭；

（3）風電企業(yè)數(shù)量眾多、市場飽和，導致產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭激烈。2007 年我國風電整機制造企業(yè)只有30 多家，在風電龍頭金風科技上市后的一年多時間里，有40 多家企業(yè)進入風機制造領(lǐng)域。這種盲目的跟風，使風電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“產(chǎn)能過剩”的局面，產(chǎn)業(yè)內(nèi)競爭日益加劇。

2.2關(guān)鍵零部件生產(chǎn)“技術(shù)空心化”

作為產(chǎn)業(yè)鏈上游的風電零部件設(shè)備制造業(yè)，包括葉片、塔筒、軸承、齒輪箱和控制系統(tǒng)等零部件的制造。由于葉片、塔筒等零部件技術(shù)含量不高，國內(nèi)廠商除了滿足國內(nèi)風電整機制造市場的需求外，已經(jīng)具備了出口能力。國內(nèi)風機原來以低單機容量風機為主，相關(guān)零部件制造技術(shù)的突破比較容易。然而，隨著單機容量的提高，作為風機核心部分的軸承、齒輪箱和控制系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件生產(chǎn)出現(xiàn)“技術(shù)空心化”，其生產(chǎn)質(zhì)量不能滿足市場需求，發(fā)展速度也遠遠滯后于風電整機制造企業(yè)。由于關(guān)鍵零部件制造還需要從國外進口，或與國外相關(guān)生產(chǎn)廠商展開合作，風電核心零部件的供給成為制約我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。

2.3下游風電建設(shè)運營產(chǎn)業(yè)影響大

風力發(fā)電場的建設(shè)、運營和發(fā)展能力直接影響著風電產(chǎn)業(yè)的供給和消納。我國目前風電場的投資主體以國有大型電力集團為主，包括國電、華能、大唐、華電、中電投等電力集團，風力發(fā)電已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)。然而，由于風電設(shè)備制造企業(yè)的市場集中度和風電場的利潤率之間呈負相關(guān)關(guān)系[15]，我國較高的風電制造業(yè)市場集中度加劇了風電場的利潤損失。2011年五大電力企業(yè)首現(xiàn)虧損，不但風電利用小時數(shù)出現(xiàn)負增長，風電業(yè)務利潤更于該年7月虧損1.4億元，利潤環(huán)比6月降低8.2億元。風電投資項目的虧損直接損害了風電場運營商持續(xù)發(fā)展的能力，對上游風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響大。

2.4潛在競爭者影響力一般

國內(nèi)廣闊的風電市場為許多新進入者提供了機會，但風電產(chǎn)業(yè)較高的技術(shù)壁壘、政策壁壘和由資產(chǎn)不可分割性產(chǎn)生的高轉(zhuǎn)移壁壘，使?jié)撛诟偁幷哂绊懥σ话?。雖然我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景被廣泛看好，國內(nèi)政策扶持力度較強（如特許權(quán)招標制度、CDM等），但國內(nèi)風電設(shè)備制造企業(yè)眾多，使得風電市場逐漸成為買方市場。此外，國外主要風機制造商也紛紛在國內(nèi)設(shè)廠，裝機容量在國內(nèi)占據(jù)較高市場份額。Vestas、Gamesa等風電設(shè)備制造商，在近年來一直居于我國風電整機制造市場前6位。因此，潛在進入者的發(fā)展空間較小，其影響力一般。

2.5替代品威脅力較弱

雖然火電、水電仍然是我國電源消費的主導，但作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一的風電產(chǎn)業(yè)，仍具有可預期的發(fā)展前景。為實現(xiàn)我國“到2020年非化石能源占一次能源消費比重達到15%，到2020年單位GDP溫室氣體排放量比2005年減少40%-45%”的戰(zhàn)略目標，亟需大力發(fā)展可再生能源，并逐步提高可再生能源在能源消費結(jié)構(gòu)中的比例。然而，太陽能、氫能和生物質(zhì)發(fā)電在中國才剛剛起步，跟風電一樣面臨技術(shù)和成本壁壘，雖然具有很好的發(fā)展前景，但是要大規(guī)模的實現(xiàn)商業(yè)化運營還需要很長的路走，很難取代風電產(chǎn)業(yè)在中國新能源市場的地位，從而決定了風電替代品的威脅力較弱。

綜上，通過對“風電零部件供給-風電整機制造-風電場運營開發(fā)”整個風電供需鏈的分析，認為現(xiàn)階段制約我國風電產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的最大障礙，并不在于風電的制造、生產(chǎn)和運營，而是受制于風電并網(wǎng)的約束。由于國家電網(wǎng)對可再生能源并網(wǎng)缺乏積極性，使得2008年全國風電企業(yè)因電網(wǎng)限電損失的電量約為2.96億千瓦時，2011年限電量已超過15億千瓦時，約占風電總發(fā)電量的12%，所以全國各地出現(xiàn)大規(guī)模風電“棄風”現(xiàn)象就不足為奇了，而其中五大發(fā)電集團累計棄風更是占到棄風總量的90%以上。風電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“產(chǎn)能過?！钡木置?，不過是由于風電消納不暢而造成的“相對過?！?。因此，為進一步明晰中國風電產(chǎn)業(yè)供給與風電并網(wǎng)消納能力的發(fā)展關(guān)系，判斷風電供需缺口和產(chǎn)能“相對過剩”的情況，有必要通過系統(tǒng)的預測方法，對風電未來供需發(fā)展態(tài)勢進行預測。

3中國風電產(chǎn)業(yè)供需發(fā)展預測

為解決我國風電供需發(fā)展預測的具體問題，本部分基于風電裝機和并網(wǎng)容量的原始數(shù)據(jù)，采用一種基于平穩(wěn)時間序列和自適應的LSSVM（Stationary Time series and Adaptive LSSVM，STALSSVM）模型。該模型建立在統(tǒng)計學習理論[16-17]和結(jié)構(gòu)風險最小化原則之上，在解決小樣本、非線性及高維模式識別中具有諸多優(yōu)勢，能夠根據(jù)有限的樣本信息在模型的復雜性和學習能力之間尋求最佳折衷，以期獲得最好的泛化能力。由于在風電裝機及并網(wǎng)預測中，樣本數(shù)據(jù)量少且數(shù)據(jù)呈非線性使得預測困難，因此運用STALSSVM模型能夠使運算結(jié)果更準確。以下內(nèi)容根據(jù)模型計算過程，按照時間序列平穩(wěn)性檢驗、自適應滯后階數(shù)計算、模型訓練和預測、預測性能評價和結(jié)果分析等步驟展開。

3.1時間序列平穩(wěn)性檢驗

本部分將1993-2011年中國風電裝機新增容量、累計容量及風電并網(wǎng)新增容量、并網(wǎng)累計容量作為原始數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)來源于中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會（CWEA）相關(guān)報告、中國新能源與可再生能源年鑒及中國風電發(fā)展報告[1-2，4]。為提高預測精度，構(gòu)造出風電裝機容量增長率和風電并網(wǎng)容量增長率兩組增量數(shù)據(jù)，首先對各組數(shù)據(jù)進行平穩(wěn)性檢驗，選擇平穩(wěn)的時間序列進行模型訓練和預測。

根據(jù)各變量單位根ADF檢驗和LLC檢驗所得相關(guān)值（見表1），結(jié)果顯示中國風電累計裝機容量和累計并網(wǎng)容量是不平穩(wěn)時間序列，其他變量為平穩(wěn)時間序列。為方便LSSVM輸入向量的構(gòu)造，本文選擇取值范圍較為集中的平穩(wěn)時間序列——風電裝機增長率和并網(wǎng)增長率，將這兩組數(shù)據(jù)集作為預測模型的輸入向量，并依此預測中國2012-2015年的風電裝機增長率和并網(wǎng)增長率。