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痛點|海上風電平價元年:上網電價腰斬,全鏈條如何降本增效
來源:澎湃新聞 時間:2022/1/20 12:40:11 用手機瀏覽

2022年中國海上風電進入平價時代。
“原本預期的平價緩沖期并未如期出現,海上平價元年大量項目已經開始啟動,開發商的IRR(內部收益率)要求沒有下降,但上網電價基本是腰斬的水平,降低度電成本的壓力落在了整機廠商和主要業務鏈條企業身上!毙陆痫L科技股份有限公司(金風科技,002202)海上業務單元副總經理于晨光在接受澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者采訪時表示。
于晨光說,在保障質量可靠性前提下,既要滿足客戶收益率要求,又要實現高質量的平價項目開發,主機商壓力巨大。他強調,雖然海上風電已經到了平價時代,但實現真正意義上的平價還需要兩三年時間。

作為實現“雙碳”目標的主力軍之一,海上風電市場需求強勁。國家能源局數據顯示,2021年中國海上風電裝機規模已經躍居世界第一。從資源稟賦來看,中國擁有超過1.8萬公里的海岸線,海上風能資源豐富,可用海域面積達300萬平方公里,且集中在中東部及南部等能源負荷中心區。
2021年10月17日,多家風電企業在“風電伙伴行動”計劃中提出,力爭在2025年將近海和深遠海風電度電成本分別降至0.4元和0.5元。
在降本壓力和行業愿景面前,明陽智慧能源集團股份公司總工程師(明陽智能,601615)賀小兵對澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者表示,風電領域需要包括整機廠商在內的全產業鏈共同努力實現整體的提質增效,通過綜合方式降低度電成本,加速平價化進程。
尋覓全鏈條降本空間
2010年6月8日,上海東海大橋34臺3MW海上風電機組并網運行,標志著中國風電邁出了向海上進擊的步伐。盡管經過了十多年的發展沉淀,但相比歐洲國家,國內海上風電仍處于發展初期,實現降本增效需花費更多氣力。
與陸上風電不同,海上風電成本構成來源更多元,降本涉及的環節更復雜。
數據顯示,在海上風電成本構成中,風機葉片、傳動系統以及塔筒分別占比為6%、18%、8%,安裝成本為20%,海上電力設施以及海上風電基座等成本占比25%,其余還包括前期勘察、工程維護管理、保險等費用。
面對平價時代超過50%的上網電價降幅,整機廠商必須進行全鏈條降本。
于晨光表示,風機降本很多方面是相互影響的,由于海上風電鏈條較長,降本要從整體出發。在主機方面,首先要通過技術驅動,進行減重,包括新材料的替代、新工藝的應用、控制的優化。比如,關鍵部件葉片重量下降后,載荷就會降低,傳動鏈、塔架和基礎的材料用量等都會下降,對降本有較大支撐。
主機在整個成本占比中達35%左右,是整機廠商降本的關鍵突破口,但也是海上風電出現事故的集中地。于晨光強調,風電是一場長跑,主機要為客戶承擔25年穩定可靠的發電任務,不能單純追求成本下降。只有設計合理、質量過硬,才能在后期運維中降低費用,可靠性的提升也是降低成本的關鍵路徑之一。
中國南北各地、不同海域資源,特點各不相同,機型方案、安裝船要求等需因地制宜。2021年12月15日,金風科技全資子公司廣東金風與中天科技集團(中天科技,600522)全資子公司中天海洋工程簽約,共同打造新一代自升式海上風電安裝船。

于晨光表示,本次合作旨在打造高端海上風電安裝船,承接福建、廣東一帶的大型風機、深遠海等項目,特別是10MW(1MW=1000KW,1KW=1000W)以上容量、240米以上葉輪直徑機組的安裝。福建、廣東等地水深、離岸距離遠、海床條件復雜等資源稟賦決定了它必須要用大容量機組,金風科技這次合作設計的安裝船在吊高、吊重,以及船體尺寸上做大幅改進。同時,實現可變載荷,解決深海涌浪大、施工難等問題。
海上風電項目開發較為復雜,需要面對臺風、鹽霧等環境工程問題,海冰、海浪、航道等水面工程問題,海流、潮流、侵蝕、海洋生物、鹽分、地形及地質等水下工程問題。
2021年12月28日,國內電力氣象領域首個“院士工作站”落戶上海。激光雷達專家匡定波院士的團隊與國家電投上海能源科技發展有限公司合作,將航空航天技術的激光雷達技術應用于海上風能資源探測。
疊加目前,我國海上風電逐步向深遠海發展,海上風電場選址建設、施工及運維等各項需求日漸凸顯,海上精準測風、風電場的優化布局成為降本關鍵環節。
規;、大型化、綠色化增效
“雙碳”目標下,海上風電實現平價雖難,但作為清潔能源還需不斷擴大占比,同時,規;彩呛I巷L電增效的最直接路徑。
目前,中國已確定2025年海上風電省級目標總和超過50GW(1GW=1000MW)。廣東省能源局力爭到2025年底實現18GW海上風電平價上網;福建省漳州市提出50GW的海上風電大基地開發方案;國家能源局已批復廣西海上風電規劃裝機容量7.5GW。此外,江蘇、浙江、山東等地也都出臺了海上風電發展規劃。
另外,從風能儲量數據上來說,我國深遠海地區風能儲量是近海的三倍以上,深遠海風電的開發具有非常大的潛力。
賀小兵表示,從近海到遠海,漂浮式風機的安裝打開了深度利用海風資源的新篇章。據彭博新能源金融預測,“十四五”期間,中國海上風電累計裝機規模將達46.8GW,新增裝機達37.8GW。

根據全球風能理事會預測,海上風電風機功率在2025年將達到15-17MW。越大的葉輪意味著越好的捕風能力,海上風機大型化將帶來更多的發電量。據了解,同樣條件下,若葉輪直徑增加到原來2倍,風機發電量將是原來的3倍左右。
同時,據RystadEnergy推算,若1GW海上風電項目,采用14MW風電機組將比采用10MW風電機組節省1億美元的投資。
在“2021北京國際風能大會暨展覽會”上,整機商推出的大部分風電機組都在4.0MW及以上。單機規模方面,金風科技、明陽智能、浙江運達風電有限公司(運達股份,300772)和中國船舶集團海裝風電股份有限公司(中國海裝)等均推出了10MW以上的風電機組。
此外,于晨光強調海上風電產業鏈還需要圍繞“綠色、可持續”進行增效。
一方面,在實現“雙碳”目標背景下,產業鏈綠色化轉型成為行業發展共識。
以風機為例,數據顯示,2025年我國預計將有超1000萬千瓦風機到達“壽命”終點。2020年1月,丹麥風力發電機制造商維斯塔斯風力技術集團(維斯塔斯)宣稱,將在2040年前生產“零廢風機”。 維斯塔斯表示,“零廢”是指通過負責任的生產和消耗(包括回收、再利用和復原)來保護材料和資源,而不需要焚化或填埋。
一年后,西門子歌美颯可再生能源科技(中國)有限公司(西門子歌美颯)宣布了相似承諾,到2030年葉片實現可完全回收,到2040年銷售風電機組實現100%可回收。
另一方面,隨著全球市場對于環保理念的貫徹,多方設置進口產品綠色標準。于晨光表示,金風科技風電整機出口量占中國風電機組出口總量60%,在大規模出口訂單面前,直觀感受到了發展綠色產業鏈對于通過綠色認證順利進入國外市場的重要性。
隨著海上風電的發展,能源咨詢機構伍德麥肯茲在《中國海上風電市場展望,2021年-2030年》中預測,到2030年,中國海上風電的平準化度電成本(LCOE)將比2021年下降46%。
直面痛點
“海上風電裝備幾乎每個環節,多多少少都有‘卡脖子’技術和補短板的空間!敝袊こ淘涸菏繙珡V福表示,和先進國家相比,我國海上風電高端精密軸承研究起步較晚、工程技術總體水平需要提升、適應大規模深遠海工程技術實踐經驗還需豐富。

進入平價時代,海上風電要想實現降本增效,還需直面當下發展痛點。
從技術角度來看,葉片是風機將風能轉化為機械能的重要部件之一,也是獲取較高風能利用系數和經濟效益的基礎。受成本限制,國內風機葉片仍以玻璃纖維或碳;旌瞎に嚍橹,但在風機大型化趨勢下,葉輪直徑越來越長,玻璃纖維復合材料性能已經趨于極限。
國外海上風機長葉片多采用碳纖維復合技術,旨在提升葉片性能,減少葉片重量。碳纖維及其工藝設備,目前在國內屬于高端產品,產量較少,成本較高。在平價時代,通過葉片市場需求量拉動碳纖維產業產能提升,將進一步降低碳纖維的成本,為海上平價注入動能。
另外,軸承作為風電整機的核心零部件之一,有較高的技術要求需要在軸承材料、生產工藝制造上有進一步的提升。
賀小兵表示,通過國產大風機的技術引領,國產大軸承取得了突破性進展,在海上大風機產品上得到了應用。通過關鍵技術的突破和驗證,國產大軸承或將為海上風電平價提供可靠的性能保證。
從發展趨勢來看,海上風電與海洋牧場、海上油氣、海水淡化,氫能、儲能多種能源綜合開發利用融合發展,有助于提升海域利用效率,提升項目整體效應,是海上風電的重要發展方向,但目前降本成效還不明顯。
于晨光強調海上風電融合發展一定是未來趨勢。不過,其也在采訪中直言,盡管整個行業都在提“氫從海上來”、“海洋牧場”等概念,但誰來消納“氫”,以及通過養殖什么海產品能夠真正實現降本,還在探索中。
另外,風機大型化對于海纜的電壓等級要求或將提升,如陣列電纜電壓容量從33kV上升到66kV。電壓升高將帶動截面面積提升,疊加發展遠海風電場,距離陸地越來越遠,單個項目的送出纜距離會被拉長,海纜整體成本恐難下降。
賀小兵表示,今年,伴隨著風機大型化帶來的單位千瓦成本明顯下降、技術進步帶來的風機效率和發電量的提升、零部件國產化比例進一步提高,供應規模有效增長等因素的共同影響,風電行業平價化進程明顯加快,對產業、行業乃至整個社會的清潔能源供給、保障都是一個良性發展的過程。
除了行業自身努力之外,國家能源發展目標、脫碳政策、相關標準也在影響著海上風電順利進入平價時代。于晨光表示,2023年下半年開始,海上風電有望迎來新一波安裝高潮期,且這一次持續周期會更長。


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