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中国海上风电装机量将登顶世界 能带来什么?

2021-08-12 来源:观察者网作者:李焕宇 浏览数:408

7月28日,国家能源局召开新闻发布会,称今年上半年我国风电新增并网装机1084万千瓦,其中海上风电新增装机214.6万千瓦,同比去年增长102.45%。部分媒体甚至已经根据上半年的增速推算,我国的海上风电累计装机已超过英国,跃居全球第一。

  7月28日,国家能源局召开新闻发布会,称今年上半年我国风电新增并网装机1084万千瓦,其中海上风电新增装机214.6万千瓦,同比去年增长102.45%。部分媒体甚至已经根据上半年的增速推算,我国的海上风电累计装机已超过英国,跃居全球第一。
  
  其实在海上风电领域,中国已经连续三年拿下了新增装机容量第一的宝座。据全球风能理事会(GWEC)统计,中国截至2020年的累计装机容量已达到9898兆瓦(下文均简写为MW),距第一名英国(10206MW)仅差308MW。
  
  如果再考虑到中国当年新增了3060MW的海风装机而英国仅新增了483MW,中国今年的登顶确实只是时间问题。GWEC也在今年年初表示,预计中国在2021年将超过英国,成为全球最大的海上风电安装市场。
  
  但对中国而言,在新能源的装机量上傲视世界早已不是什么新鲜事。早在2010年,中国的风电总装机就已经超过了美国成为世界第一;5年后,中国又在光伏总装机上超过了德国成功登顶。如今,随着国家提出“构建以新能源为主体的新型电力系统”,对新能源电力的讨论正在从“发电”转到“用电”。
  
  而这,正是海上风电的优势所在。
  
  海上风电:东南沿海地区可就地消纳,稳定性可比火电
  
  目前,我国新能源电力的消纳受时空因素的制约。
  
  从时间上讲,新能源电力波动性较大?!吨泄茉幢ā吩矣Χ云虮浠椅被嵛蓖踔拘幕俺?,我国风电出力主要集中在春冬两季,光伏出力主要集中在夏秋两季。随着新能源发电比例的提升,做到实时平衡难度越来越大。
  
  以陆上风光为例,2018年,新疆风电波动最长持续时间超过两天,低于风电装机容量20%的低出力最长持续时间超过8天;同年,陕西电网低于光伏装机容量20%的低出力最长持续时间超过4天。
  
  相比之下,海上风电由于不受地形、城市规划影响,享受着更多的资源量。据《中国工程科学》2021年第1期的院士文章介绍,海上风电年运行小时数最高可达4000小时以上,较陆上风电年发电量多出20%~40%。业内人士也表示,海上风电即便是在风量较低地区,运行时间也可以达到3000多小时。
  
  4000小时以上的运行时间是什么概念?根据中国电力企业联合会发布的《中国电力行业年度发展报告2021》,我国电力系统的压舱石——煤电在去年的运行时间同样是在这一区间,个别煤电大省如内蒙古的煤电利用小时数会接近5000。
  
  有足够的运行时间做保障,海上风电的波动性自然也要小于陆上风电和光伏。关于这一点,海上风电龙头之一接受了观察者网的采访,该公司资本市场部总经理潘永乐表示,海上风电的波动性小于陆上风电,且远小于光伏,毕竟风电不会因为昼夜变化导致发电量清零,甚至晚上发的电还可能更大一些。这么一来,海上风电的电网友好性无疑更加出色,电网方面也是比较愿意接受的。
  
  从空间上讲,我国太阳能(7.410, -0.10, -1.33%)和陆地风能最丰富的地区多在西部,而用能集中地区多在东部沿海,这就需要建设特高压等线路进行远距离输送。但海上风能不一样,东部沿海省份可以在离岸大概30-50公里的区域直接开发本地的海上风能,不用担心远距离输送问题。
  
  发改委能源研究所发布的《中国风电发展路线图2050》,我国的海上风能资源极为丰富,各沿海地区间的风能资源差异也远比陆地要小。其中,台湾海峡一带的风能资源最为丰富(6级以上),其次是广东、广西、海南(4-6级)。
  
  其实,我国资源的生产区远离主要消费区这一情形不仅是对新能源而言,对水电、火电而言同样如此,而海上风电可以实现“就地消纳”。
  
  对于“就地消纳”的优势,《中国能源报》援引中国工程院院士余贻鑫的话称,“风光”发电(指光伏和陆上风电,观察者网注)具有强烈的间歇性、多变性和不确定性,它们不能独立向负荷地区供电。根据电力系统的运行原理,西部送端系统的风电和光伏发电需要与当地的火电、水电等出力可控机组打捆成比较平稳的功率,再输送给终端的电力用户??悸堑秸庑┏杀?,就地开发与消纳一度“风光”电的全社会供电成本优势显著。
  
  余院士还指出,“风光”就地开发与消纳可以降低中东部省份的电能对外依存度,“电从身边来”是提高电力系统韧性、保障供电安全的根本保证。
  
  不仅如此,相比陆上风电和光伏,海上风电还不用担心土地问题。风电龙头远景能源高级副总裁田庆军认为,海上风电是沿海经济发达地区实现碳中和的必然选择。未来“电从身边来”会成为一种趋势,长距离的“外来电”只能作为一种补充,各个省份必须重新思考如何自给自足。沿海经济发达地区用能体量大,土地资源稀缺,陆上风光资源不能有效解决“双碳”目标,海上风电是必然选择。
  
  他说,国家电网相关负责人透露,未来电网60%以上的新能源上网将来自中东南部,尤其是海上集中式风电。在田庆军看来,海上风电具备成为新煤炭、新石油的战略先决条件。
  
  明阳智能潘永乐认为,从自然禀赋上讲,海上风电解决了新能源原来面临的一个瓶颈,因此它不会仅仅承担一个救火的作用,从中长期来看,可以替代煤电承担发电主力的角色。据他介绍,目前中国在离海岸100公里以内的范围内可供开发的海上风能资源量有200万MW,基本可以在很大程度上替代煤电。
  
  另外,深海范围的海上风电开发也已启动。据阳江广播电台5月报道,由我国自主研发拥有完全知识产权的首台漂浮式海上风电机组在明阳智能阳江产业基地下线,这是全球第一台抗台风型海上漂浮式风机,单机功率5.5MW,风轮直径达到158米,每年可以为3万户家庭提供绿色清洁能源。
  
  潘永乐表示,漂浮式机组可以在岸上完成组装,无需海上和水下建造工程,直接整体托运到目标海域,让大规模部署海上风电成为可能,是引领我国海上风电行业走向深海的重大成果。
  
  大型海上风机国产化:成本越来越低
  
  当然,对于已经在建设新型电力系统的中国来说,不管是看似多么美好的新能源,成本始终是一道绕不过去的坎。而海上风电在这方面也有足够的底气,因为风机正变得越来越大。
  
  大型化是海上风电降低成本的核心。
  
  九方智投的研究报告解释称,在收入端,大容量机组意味着更大的扫风面积和更高的轮毂高度,机组切入风速更低,单位容量在同一位置的利用小时数更高。同时,在成本端,使用大容量机组可以大幅减少风电场的机组台数,从而有效降低分摊到单位容量的原材料、基础、吊装、线路和土地等投资成本,并降低后期运维和管理成本。
  
  西部证券研报援引通用电气的测算结果称,按照中国海域水深25米、风速9米/秒、规模为400MW风电场的情况进行估算,与安装6MW机组相比,安装12MW机组每千瓦可降低27.89%的造价成本。而从2007-2019年,我国海上风电的主流机型从1.5MW提升到5-6MW,对应的海上风电造价从2.67万元/千瓦下降到1.57万元/千瓦,造价下降41%。
  
  目前,明阳智能已经研发出国内功率最大的11MW海上风机,东方电气也研发出了10MW的风机。
  
  潘永乐介绍,国内现在已经具备了推广大型风机的条件,等到明年国家补贴取消,海上风电进入平价阶段后,厂商出于进一步降本的考虑也会主动去推广更大的风机。他还补充道,现在的新增招标都是8-10MW的机器。
  
  去年,陆上风电率先实现平价,已经把成本降到非常低的水平。据《上海证券报》报道,国投甘肃新能源与三一重能近日完成国投瓜州北大桥第七风电场B区项目采用的是6.25MW的风电机组,项目成本控制在4500元/千瓦以下,年等效小时数3400时左右,据此测算等效小时平准化度电成本(LCOE)为0.098元/度,有望成为我国首个度电成本低于0.1元/度的风电项目。
  
  海上风电现阶段的成本还比较高。目前,海上风电的标杆电价为0.85元/度,每度电享受着0.4元左右的补贴。不过,由于海上风电的电机可以做得比陆上风电要大得多,因此海上风电的降价空间也要更大,未来可以追平陆上风电的电价。
  
  潘永乐向观察者网表示,中国的海上风电还处在一个起步的阶段,正在经历从补贴到平价的过程。如果要追平陆上风电价格(0.1元/度左右)的话,起码需要每年1-2万MW的装机规模做支撑,这个数字相当于去年中国新增陆地风电装机量的四分之一。
  
  尽管中国去年新增的海上风电装机量相比这一数字还有不少差距,但这并不遥远。一方面,中国每年的新增海上风电装机量都在增长,2019年还是2395MW,2020年已经到了3060MW,而风机的大型化还在加速这一过程。
  
  另一方面,中国现有的海上风电装机能力其实还要受安装船数量不足的制约,因为无论风机的大小,安装船一次只能装一台风机。但反过来看,就算安装船数量保持不变,只要把要安装的风机功率从6MW提到8MW,一年下来的新增装机量也可以提升50%。
  
  除了大型化,国产化降本也在有序推进当中。潘永乐称,如果说中国风电在几年前还在追赶,那么到今年是可能实现超越的。比如我国的陆上风电基本上已经全部实现了国产化,海上风电还有个别核心零部件仍在进口,但在他看来这只是一个过程:
  
  “因为中国的制造能力,不管在任何行业,都是这样的一个规律,一开始模仿学习,然后逐步追赶,最后超越。”
  
  明年“断奶”,海上风电进入调整期?
  
  不过,对于仍享受着国家补贴的海上风电而言,明年的“断奶”是一场大考。
  
  2020年1月3日,国家财政部组织召开了一次可再生能源领域的通气会,宣布2021年之后将取消海上风电国家补贴,大大超出了业界对海上风电平价的预计。
  
  田庆军认为,3-5年内中国所有海域基本都可以实现平价,到十四五末部分地区度电成本可以做到3毛钱;潘永乐也表示,现在舆论主要是2-3年实现平价,但停补后明年就要做平价了,所以他们只能以最快的速度做到平价,展现企业的核心竞争力;中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩甚至说道,2022-2023年,中国海上风电将迎来最困难时期。
  
  那么,海上风电会在迎来“断崖式”的调整期吗?
  
  潘永乐认为,取消补贴不会对海上风电的装机增长产生太大影响,业界强调“调整期”,也有希望政府能尽快出台其他有利政策的意思在里面。
  
  他以陆上风电为例,称今年是陆上风电的平价第一年,尽管宣布停补的时候也有过不少关于风电要进入“调整期”的焦虑,但从数据上看,今年不管是新增的招标规?;故遣⑼?、建设口径,都是在去年高位的基础上继续增长。
  
  比如今年上半年陆地风电新增招标量就超过了3万MW,相比去年有了很大增长,同陆上风电抢装潮的2019年全年规模相当;新增并网达到1万多MW,比去年同期增长了4千多MW。鉴于这些数据,以及他们所掌握的情况,明阳智能对于明年的海上风电装机量保持乐观。
  
  同为绿电,海上风电制氢前景如何?
  
  由于目前氢能以及燃料电池车的热度再次升温,以及明阳集团董事长张传卫曾在做客央视时多次提及了海上风电制氢的前景,有着临近市场无需长途运输这一优势的海上风电的制氢前景同样受到关注。
  
  对此潘永乐表示,他们认为氢是作为一种储能形态出现的。等到未来可再生能源装机规模越来越大的时候,氢的利用一定是一种趋势,不过在现阶段还是一种前瞻性的布局。
  
  另外对海上风电而言,它最大的优势就是有着几乎为零成本的海水,因此若要让海上风电进军制氢,还需要海水制氢等关键技术。

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