行业透析▏“风声”再起，海上风电将是下一个新能源风口

靶诘主 · 发表于每日资讯 2022-11-22 14:08:00

“二氧化碳排放力争于2030年达到峰值，努力争取2060年实现碳中和”，是我国提出的两个阶段碳减排奋斗目标。对此，中国工程院院士杨裕生指出“在大量使用化石能源且能源消耗不断增长的条件下，2030年二氧化碳排放要达到峰值必须从三方面努力：大力发展可再生能源、减少化石能源使用、实行全民总动员的节能减排。而要想在2060年前实现碳中和，还要着力开辟新的清洁能源。”

美国积极布局海上风能
重返《巴黎协定》后，拜登正在积极践行他的“碳中和”承诺。除了大力发展电动车，海上风能也成为拜登政府的政策关注点。日前，拜登政府公布了雄心勃勃的海上风电项目计划，计划到2030年部署30吉瓦的海上风力发电装机，为1000多万美国家庭提供电力，并减少7800万吨的二氧化碳排放。
为实现上述目标，拜登政府计划每年投入120亿美元，加快东海岸海上风电项目的审批速度、投资研发，并向工业提供低息贷款、升级美国港口，还将通过能源部为海上风电项目提供贷款等。
目前，美国只有两个小型海上风力发电项目在运营，一个是位于罗德岛附近的30兆瓦的BlockIsland风力发电场，另一个在弗吉尼亚海岸附近的两个涡轮机试验项目。总体而言，美国在发展可再生能源技术方面落后于欧洲国家。
美国政府还表示，目前正准备进行新泽西海上风电项目的正式环境分析。该项目计划于2024年投入运营，届时装机容量将达到每年1100兆瓦，足够为50万个家庭供电。
“拜登认为发展海上风能意味着巨大的机会，不仅可以应对气候变化的威胁，还可以利用它作为创造数百万个高薪工作。”美国总统拜登的气候顾问GinaMcCarthy称。

全球抢滩海上风能市场
因海上发电技术和装备的日益成熟，风电已成为最具经济性的新能源发电。在“碳中和”背景下，多个国家都在扩大海上风能布局。
得益于政府补贴和当地气候条件，北欧国家如英国、丹麦和德国很长时间内都在主导海上风电产业，并期望长期在海上风电领域占据上风。目前欧洲已经有24吉瓦的运营能力，仅英国一国的目标到2030年就要达到40吉瓦的装机。
去年12月，立陶宛政府拨款750万欧元，为该国首个700兆瓦海上风电项目做准备，资金将用于环境影响评估以及其他要开展的研究和调查，周期为2021年到2023年。
欧盟的目标是，到2050年装机容量达到300吉瓦，短期目标是到2030年达到60吉瓦。
亚洲也在迎头赶上。韩国方面计划，海上风电规模在2030年达到12吉瓦。此前，韩国政府宣布了一项“绿色新政”，将在2025年前投入160万亿韩元（约合人民币9300亿元）用于清洁能源产业的建设。
“我们的目标很明确，就是要利用我们三面环水的地理优势，在2030年之前成为世界排名前五的海上风能发电国家。”韩国总统文在寅表示。
日本官方媒体称，日本也计划在2040年成为世界第三大海上风能生产国。
全球工程和咨询公司奥雅纳的东亚能源主管彼得·汤普森（PeterThompson）发文预期，未来10年亚洲海上风电市场将快速增长，其中韩国预计为7.9吉瓦，日本为7.4吉瓦，越南为5.2吉瓦。
克拉克森研究的中期预测表明，2021年海上风电投资水平有望再创新高。截至目前，全球已投产海上风场达160个，合计共31吉瓦，包括7200座海上风机。到2025年底，全球将有15000座风机作业于350多个海上风场，其投产规模将达到近90吉瓦。

中国海上风电建设加速推进
根据克拉克森研究数据统计，2020年全球海上风电的资本支出首次超过海上油气，且资本正不断从海上油气转向海上风电及其相关产业链。这其中，全球50%的海上风电项目在中国。基于补贴退坡、电价下调、平价上网等因素的影响，中国海上风电自2020年开始便进入“抢装”状态。有分析预计，按照当前投资企业的开工建设节奏，今年新增并网海上风电装机可能在600万千瓦左右，累计装机将达1500万千瓦左右。
在“双碳”政策的驱动下，地方对于海上风电的重视前所未有。江苏是海上风电发展规模最大的省份，业内预计“十四五”期间，江苏省风电每年分别将有2.2GW以上的新增装机空间。2020年风电装机增速全国第一位的广西，今年出台了《广西海上风电项目业主竞争性配置办法（征求意见稿）》，准备全面进军海上风电产业。山东今年3月下线了首台海上智能风机，也意味着该省将很快实现海上风电零的突破。
在“抢装”驱动下，施工船机成本“一涨再涨”，工程造价逆势上涨，对项目收益形成重要影响。比如振江股份旗下海工平台“振江号”就非常紧俏，业内保守估计今年振江号的租赁费用在1.8亿元左右，毛利率在70%以上，完成业绩承诺应不困难。
由于海上风电投资门槛高，目前项目开发主体以华能、国家电投、国家能源集团等中央企业为主。
今年3月24日，由中国铁建港航局集团承建的华能大连庄河海上风电场址IV1项目正式开工，这也标志着我国北方海域单体容量最大的海上风电项目进入全面施工阶段。
目前亚洲单机容量最大10MW海上风电机组在福建批量交付。其中，三峡集团长乐海上风电场A区项目是东方电气10兆瓦海上风电机组首个批量项目，将安装10台10MW海上抗台风型风电机组。福能集团福建长乐海上风电场C区200兆瓦项目，将安装20台东方电气10兆瓦海上抗台风型风电机组。两个项目均计划于今年10月前投运。

影响海上风电开发的主要因素
我国拥有超过1.8万km的大陆海岸线，据中国风能资源普查数据显示，5～50m水深、70m高度的海上风电可开发资源量约为5亿千瓦，对比三峡电站总装机容量2250万千瓦，如果能够充分利用开发，理想情况下，相当于20个三峡电站的规模。考虑到70m以上的技术开发能力，随着开发技术的不断突破，实际海上风电的可开发资源量将会越来越多。
根据规定，海上风电离岸距离应不少于10km。受到海洋功能区规划限制以及海洋自然保护区划定的生态红线区限制，近海实际可开发量远小于理论开发量。目前近海风电开发技术较为成熟，成本较低，宜优先开发，以20%～30%的理论开发量计算，近海5～25m水深可开发规模为3800万～5700万千瓦，相当于两个三峡电站的规模。
海上风速高，风机单机容量大，年运行小时数最高可达4000h以上，海上风电效率较陆上风电年发电量多出20%～40%，具有更高的能源效益。海上风电具有风能资源稳定、不占用土地、消纳条件良好等独特优势。而且由于海上风电场远离陆地，建设可以不受城市规划影响，也不必担心噪音、电磁干扰等对居民的影响。
东部沿海开发海上风电，靠近我国东部负荷中心，更加方便电力就地消纳，避免了远距离电力传输造成的大规模投资。
我国绝大部分陆地风能、太阳能资源分布在西北部，北部和西北部煤炭资源占全国的76%，西南部水能资源占全国的80%，而中东部负荷需求则占全国的70%以上。能源基地大多远离负荷中心，最大距离达到3000km，目前主要运输方式还是要靠特高压技术。
沿海地区的海上风电开发，从地理位置上看，其紧邻东部负荷中心，电力输送便捷，能够减轻“西电东送”通道建设压力，而且海上风电与“西电东送”的水电还能在出力上形成季节互补，从而更加有力的推动东部沿海地区经济发展。
海上风电首先需要突破的就是大容量海上风力发电机组技术。单机机组功率是衡量海上风电技术与装备水平的关键性指标。目前，10MW及以上风电机组成为各制造商的战略机型，国外已经实现12MW全球单机功率最大的海上风电机组。预计到2030年，海上风电单机功率将达15～20MW。
国内已实现的最大功率机组达到了8MW，10MW海上风机已经开始试验运行。虽然距离国外还有一定的距离，但是也正在逐步缩小与欧美的差距。

深海风电开发技术是发展趋势

深海风电开发技术也是衡量海上风电技术与开发能力的一项重要指标。我国近海风电开发技术较为成熟，但是深远海域风电开发技术水平还有待提高。
一般认为离岸距离50km或海深50m可认为是深远海风电场。深远海域风能资源丰富，开发制约因素相对较少，是未来海上风电的发展趋势，但同时也对机组可靠性、运维能力提出了更高要求。
欧洲深海风电技术水平最好，目前海上风电离岸最远的风电场，距离均超过100km。海上风机的技术路线正在逐渐从固定式风机过渡到浮式风机。研究表明，水深大于50m时，浮式风机更具经济性优势。目前，浮式风机技术主要掌握在欧美和日本手里。
随着深远海风电的开发，海上风机的技术路线正在逐渐从固定式风机研发过渡到浮式风机的研发。相对于固定式风机，浮式风机适用于深远海，这意味着所处海域有更强劲、更稳定的风能，可发展更大规模的风场，从而可降低发电成本。
目前，海上风电送出技术主要有2种：一种是交流送出，另外一种是直流送出。对于离岸小于70km、容量小于400MW的近海风电，通常采用交流送出，通过海上升压站将35kV升至110kV或220kV，经由交流电缆，送至陆上集控中心并入交流电网。

相比较，直流送出更多的是应用于大容量、远海风电场。因为交流送出方式容易受到输送距离的限制，难以适应大规模深远海海上风电送出的输电要求。直流送出方式下，海上风电机组发出的交流电经海上升压站升压后汇集至海上换流站，通过换流后以直流的形式经直流海缆送至陆上换流站，再通过逆变并入交流电网。

海上风电优势明显。可以预测，在能源转型背景下，“十四五”期间，我国海上风电仍将延续快速发展态势，海上风电将向大容量、大机组、远海岸、深水区发展，并逐步成为沿海城市清洁能源供给的中坚力量，因为其符合了碳中和对能源发展的要求。
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