海上風能利用及其成本分析綜述

2018-10-12 14:25:21 上海市科學技術委員會作者:葉軍、仲雅娟　點擊量：評論 (0)

以海上風能利用及其成本分析為研究對象，綜述了海上風能資源，介紹了我國海上風電的成本構成、與陸上風電的成本差異及成本變化趨勢，通過對設備購置費、建筑安裝工程費等費用的測算，明確了海上風電成本控制的關鍵點。

4) 海纜。海上環(huán)境惡劣，對海纜的制作工藝、運輸安裝、后期維護等要求很高。海纜結構特殊復雜自重和機械強度大，為了適應海底的復雜環(huán)境，海纜的設計要考慮海水的滲漏和腐蝕。相比于陸上風電場，海上風電場的海纜廠家可選性少;海纜施工難度較大，需要專業(yè)的敷纜單位來完成;后期維護費用較高，海纜造價遠高于陸上電纜。

海上風電場中，風電機組之間一般采用35 kV海纜，海上升壓站至登陸的主海纜一般選用110kV 或220 kV。35 kV 海纜每km 費用約70 萬～150 萬元( 考慮不同截面)，220 kV 海纜每km費用約400 萬元;陸上電纜每km 費用約25 萬～70 萬元，相比之下，海上風電場的電纜投資增加較多。

5) 海上升壓站。海上風電場防腐要求高，且要求設計更為緊湊，面積小。電壓等級、上部建筑結構體積重量、升壓站基礎形式對所用鋼結構工程量影響較大，升壓站建設規(guī)模的大小及所有海纜敷設路由是否合理、材料采購來源的遠近也會影響工程造價。

相比于陸上風電場，海上風電場需要選擇高可靠性、免維護的電氣設備;需要大型船機設備完成升壓站基礎及電氣設備安裝，費用較高。

海上升壓站基礎施工、安裝費用約為8000萬元;考慮到防腐、免維護等要求，海上升壓站電氣設備增加的費用約為1500 萬元。

2.2.3 項目運行期

海上風電場需要維護的設備主要包括風電機組設備、升壓站設備及平臺、海纜等。但海上風電場一般離岸距離較遠，加上臺風、風暴潮等天氣引起的大浪等不利海況條件，可達性較差，風電機組運行維護較困難，維護成本很高[8,9]。

根據(jù)項目設備在壽命期內(nèi)可靠性逐漸下降的特點，修理費率需分階段考慮，一般建設期及質保期取固定資產(chǎn)價值的0.5%，并以5～10 年為一個時間段，逐級提高修理費率至3.0%。根據(jù)歐洲海上風電場運行、維護經(jīng)驗，風電場運行維護工作量約為同等規(guī)模陸上風電場的2～4 倍，工作量較大，難度較高。

2.3 海上風電價格變化趨勢

1) 主機價格。隨著國內(nèi)一批海上風電場陸續(xù)建成投產(chǎn)，國內(nèi)獨資、合資風電設備廠家已具備批量生產(chǎn)的能力。通過收集近年來國內(nèi)部分海上風電場的風電機組投標價格可知，風電機組價格已有一定程度的降低;隨著介入海上風電項目的風電機組制造商的增多及海上風電機組的批量化生產(chǎn)，風電機組設備每kW 的價格將會持續(xù)下降。

2) 海纜價格。目前35 kV 中壓海底電纜在國內(nèi)屬于較成熟的產(chǎn)品，各中型、大型電纜生產(chǎn)廠家均有實力生產(chǎn)，市場價格相對比較穩(wěn)定。隨著海上風電及相關項目的發(fā)展，以及國內(nèi)大截面高壓海纜制造能力的提高，近5 年的海纜價格已有一個明顯的下降趨勢，220 kV 高壓海底電纜從700 萬元/km 下降到400 萬元/km。根據(jù)目前整個行業(yè)的調研情況，海纜價格有望進一步下降。

3) 建筑安裝工程費用。目前越來越多的大型施工企業(yè)進駐海上風電施工安裝領域，可用于海上施工安裝的大型船機設備數(shù)量大幅增加，海上風電施工設備及安裝能力不斷提升，部分施工企業(yè)已有一定的海上風電施工經(jīng)驗。根據(jù)目前調研情況，中交第一航務工程局有限公司、中交第三航務工程局有限公司在海上風電行業(yè)內(nèi)處于領先地位，擁有的資源較多，業(yè)績突出;中交第四航務工程局有限公司、中鐵大橋局集團有限公司等企業(yè)也擁有一定的設備及施工經(jīng)驗。

隨著國內(nèi)大批量海上風電項目的建設，以及越來越多有實力的施工企業(yè)的介入，海上施工安裝成本會有一個較為明顯的下降。通過上海、江蘇及福建等省市海上風電場的建設，隨著施工企業(yè)的施工技術逐漸成熟、建設規(guī)模擴大化、基礎形式多樣化、設計方案穩(wěn)定化、施工船機專業(yè)化等，風電項目建設成本有望降低10%～15%。

3 海上風電發(fā)展趨勢

3.1 海上風電發(fā)展迅速

截至2016 年底，英國是世界上最大的海上風電市場，裝機容量占全球的近36%;其次是德國，占29%;我國海上風電裝機容量占全球裝機容量的11%，取代了丹麥，位居第3;丹麥占8.8%，荷蘭占7.8%，比利時占5%，瑞典占1.4%;此外，還有芬蘭、愛爾蘭、西班牙、日本、韓國、美國和挪威等市場，這些市場共同促進了整個海上風電的發(fā)展。預計到2018 年，全球將新增3.9 GW 海上風電并網(wǎng)容量。

2009 年，我國東海大橋海上示范風電場建成投產(chǎn);2012 年底，我國海上風電場累計裝機量接近40 萬kW;受海域使用等因素影響，2013年，我國海上風電發(fā)展放緩;2014 年，我國海上風電新增并網(wǎng)容量約為20 萬kW，全部位于江蘇省;2015 年，我國海上風電新增裝機容量為36 萬kW;截至2016 年底，我國海上風電累計裝機容量達162 萬kW，海上風電占全國風電總裝機容量的比重為0.96%。

3.2 電價政策

德國實現(xiàn)海上項目零補貼中標;荷蘭開啟零補貼項目招標會。2018年3月19日，“大瀑布”(Vattenfall)在荷蘭Hollandse Kust Zuid I/II 海上風電項目的第一輪競標中以零補貼中標，該項目成為荷蘭首個、歐洲第4 個零補貼電價的海上風電項目。近年來，歐洲海上風電市場中的風電補貼水平大幅下降，海上風電的價格競爭力不斷提升，尤其是在國家制定了減排目標的市場。

2014 年6 月5 日，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布了《關于海上風電上網(wǎng)電價政策的通知》，對2017 年以前( 不含2017 年) 投運的非招標的海上風電項目，近海風電上網(wǎng)電價為0.85 元/kWh，潮間帶風電上網(wǎng)電價為0.75 元/kWh。

2016 年年底，國家發(fā)展和改革委員會再次發(fā)布通知，為繼續(xù)鼓勵海上風電發(fā)展，規(guī)定海上風電標桿電價不作調整[10]。

3.3 規(guī)劃政策

為了鼓勵和引導海上風電健康持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)能源結構調整，國家出臺了一系列政策，為海上風電的發(fā)展提供支持。國家能源局印發(fā)的《海上風電開發(fā)建設管理辦法》《全國海上風電開發(fā)建設方案(2014～2016) 的通知》《風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等，提出了海上風電發(fā)展規(guī)劃、項目核準、海域海島使用、環(huán)境保護、施工及運行等環(huán)節(jié)的管理和技術質量的具體要求。

3.4 供應鏈成本降低

供應鏈面臨降本壓力，將促使技術進步，推動更深層次的全球化與行業(yè)整合。海上風電項目的中標價格走低、項目規(guī)模增加、風電場開發(fā)條件更為嚴峻，令海上風電供應鏈產(chǎn)業(yè)面臨巨大壓力，也促使供應商調整戰(zhàn)略，以保持競爭優(yōu)勢。塔筒、風電機組基礎的規(guī)模加大，也對安裝船的起重能力提出更高要求[11]。

我國海上風電機組基本已實現(xiàn)國產(chǎn)化，隨著海上風電的迅猛發(fā)展，面對大量風電機組的批量生產(chǎn)、吊裝、運行，國內(nèi)風電機組廠家競爭越來越激烈，機組和零部件價格會逐漸下降。另外，海上升壓站、高壓海纜等價格隨著產(chǎn)業(yè)化程度的提高，也顯現(xiàn)下降趨勢。隨著施工技術逐漸成熟，

海上風電施工成本也將大幅降低。

3.5 施工運維逐步成熟

由于我國海上風電建設處于起步階段，因而缺乏專業(yè)的施工隊伍，施工能力較弱。隨著大批海上風電項目的開工建設，我國海上風電建設施工隊伍的能力將越來越強，并逐漸形成一批專業(yè)的施工團隊。同時，根據(jù)市場的需要，未來將出現(xiàn)一大批專業(yè)的運維團隊，專門從事風電機組、塔筒及基礎、升壓站、海纜等設備的預防性維護、故障維護和定檢維護。海上風電的裝備標準和認證體系也將逐步完善。海上風電項目在今后的快速發(fā)展中，相關配套產(chǎn)業(yè)也將不斷完善[12]。

4 結論

海上風電的發(fā)展取決于可靠的海上風電開發(fā)技術，并需配備與之匹配的海上風電機組，以及海上風電場的建造、維護能力。海上風電場是長期投資，度電成本的降低取決于風電機組本體質量及預防性維護。

通過海上風電示范項目，特許權項目的開發(fā)、建設，我國海上風電的全產(chǎn)業(yè)鏈已初步形成，海上風電建設成本已有了一定程度的下降。

綜上所述，隨著“十三五”期間國內(nèi)將大批量進行海上風電的建設，海上風電成本中，風電機組、海纜、施工安裝等成本將會有顯著的下降，海上風電總體造價下降是可以預期的。

參考文獻

[1] 國家能源局. 國家能源局關于印發(fā)《風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的通知[R]. 北京, 2017.

[2] 張鑫凱. 福建區(qū)域海上大容量風電機組方案選取分析[J].風能, 2017, (7): 42 - 48.

[3] 張德. 風能資源數(shù)值模擬及其在中國風能資源評估中的應用研究[D]. 蘭州: 蘭州大學, 2009.

[4] 溫培剛, 趙黛青, 廖翠萍, 等. 影響海上風電成本收益的重要因素分析及政策建議[J]. 特區(qū)經(jīng)濟, 2012, (8): 224 - 226.

[5] 陳皓勇, 譚科, 席松濤. 海上風電的經(jīng)營期成本計算模型[J].電力系統(tǒng)自動化, 2014, 38(13): 135 - 139.

[7] 林志遠. 海上風電項目的投資成本分析[J]. 風能, 2014, (4): 48 - 51.

[8] 北極星電力網(wǎng). 透過風機、海纜、升壓站、安裝等設備看海上風電成本構成和價格趨勢[EB/OL]. http://news.bjx.com.cn/html/20171225/869696.shtml, 2017.