海上風(fēng)電相關(guān)問題分析

文 | 曹巍

海上風(fēng)電相關(guān)問題分析

文 | 曹巍

國內(nèi)外發(fā)展概況

一、國外海上風(fēng)電發(fā)展情況

目前，歐洲海上風(fēng)電發(fā)展在全球是一枝獨(dú)秀，在全球裝機(jī)容量最多的8個(gè)國家中，歐洲占據(jù)6席。截至2015年底，歐洲海上風(fēng)電場累計(jì)裝機(jī)容量1102.7萬千瓦，占全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量的90.7%。其中，英國是海上風(fēng)電裝機(jī)容量最大國家，累計(jì)裝機(jī)容量占全球累計(jì)裝機(jī)的42%，德國是2015年新增裝機(jī)容量最快的國家，占據(jù)了當(dāng)年海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量的67%。

通過對(duì)近幾年國外主要海上風(fēng)電項(xiàng)目的綜合分析，發(fā)現(xiàn)國外海上風(fēng)電有如下的發(fā)展趨勢(shì)：

（一）海上風(fēng)電項(xiàng)目離岸距離越來越遠(yuǎn)

自2009年以來，很多項(xiàng)目已經(jīng)安裝在離岸20英里以上的水域。隨著德國海上風(fēng)電項(xiàng)目的快速發(fā)展，2015年其海上風(fēng)電項(xiàng)目的平均離岸距離達(dá)到了33英里。2015年歐洲海上風(fēng)電場平均水深達(dá)到27.2米，距離岸邊的平均距離達(dá)到27英里。

（二）海上風(fēng)電項(xiàng)目單位投資逐漸增加

隨著海上風(fēng)電場向更深的海域布局建設(shè)，將面臨復(fù)雜程度不斷提高的深海地質(zhì)條件，從而造成基礎(chǔ)施工、送出線路、運(yùn)輸安裝等成本不斷上漲，從歐洲的經(jīng)驗(yàn)來看，海上風(fēng)電項(xiàng)目單位千瓦投資呈現(xiàn)一個(gè)逐漸增加的趨勢(shì)。

表1 全球主要國家歷年海上風(fēng)電裝機(jī)情況

（三）海上風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪直徑和單機(jī)容量不斷增大

(四)海上風(fēng)電單一項(xiàng)目平均規(guī)模不斷增大

伴隨以上的發(fā)展趨勢(shì)，全球海上風(fēng)電單一項(xiàng)目正向更大裝機(jī)容量方向發(fā)展。2008年歐洲海上風(fēng)電場平均規(guī)模為6.22萬千瓦，這一數(shù)值在2009年達(dá)到7.21萬千瓦，而2010年－2015年全球海上風(fēng)電場平均規(guī)模增長了一倍以上，由15.53萬千瓦增長到33.79萬千瓦。隨著英國Dogger Bank地區(qū)數(shù)個(gè)裝機(jī)容量達(dá)120萬千瓦的海上風(fēng)電項(xiàng)目獲批，未來海上風(fēng)電場的平均規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。

（五）海上風(fēng)電運(yùn)維成本逐漸下降

隨著風(fēng)電設(shè)備設(shè)計(jì)、制造能力的提高，使得風(fēng)電機(jī)組智能化水平、抵抗鹽霧腐蝕及惡劣環(huán)境等的能力增強(qiáng)，可靠性及可利用率提高；風(fēng)電機(jī)組供應(yīng)鏈成熟度的逐漸增加、備品備件管理系統(tǒng)的進(jìn)步，為風(fēng)電場的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行提供了條件；利用成熟的遙感技術(shù)，可對(duì)風(fēng)電機(jī)組實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、在線實(shí)時(shí)診斷。上述因素的共同作用，極大地減少了運(yùn)行維護(hù)資金和人力的投入，使得海上風(fēng)電的運(yùn)維成本及度電成本呈現(xiàn)了一定的下降趨勢(shì)。

國內(nèi)海上風(fēng)電發(fā)展情況

截至2015年底，我國已建成海上風(fēng)電項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)容量101.8萬千瓦，其中潮間帶裝機(jī)容量61.53萬千瓦（60.4%）、近海裝機(jī)容量40.27萬千瓦（39.6%）。

目前我國海上風(fēng)電項(xiàng)目主要為潮間帶項(xiàng)目，且成規(guī)模的項(xiàng)目很少，僅有如東潮間帶示范項(xiàng)目和上海東海大橋近海項(xiàng)目，其余均為實(shí)驗(yàn)風(fēng)電場或各風(fēng)電機(jī)組制造商安裝的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。具體如表3所示。

隨著水庫大壩的不斷隆起，下游河道開始日漸干涸。一只只烏龜蜷縮在龜裂、僵硬的土地上艱難爬行、奄奄一息。忽然，一只野鶴翩躚而至，用細(xì)長的喙叼起一只烏龜向上游飛去，奮力飛躍大壩，將烏龜扔到水中。隨后，更多的野鶴飛來，紛紛叼起烏龜，將它們叼到上游的水域中。烏龜?shù)镁攘耍谒袣g快地游動(dòng)，野鶴們?cè)谒嫔媳P弋低旋，鳴叫聲此起彼伏。一陣陣聲情并茂的天簌交匯之后，群群野鶴才向南方飛去。這是一場動(dòng)物之間的傳奇盛舉，它為我的家鄉(xiāng)九臺(tái)，播下了善良和愛的神奇。

整體上來講，受困于上網(wǎng)電價(jià)偏低、成本高企、用海爭議等因素，中國海上風(fēng)電發(fā)展緩慢，2010年首批特許權(quán)招標(biāo)100萬千瓦海上風(fēng)電項(xiàng)目目前仍處于擱淺狀態(tài)。2014 年6月國家發(fā)改委出臺(tái)海上風(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)后，一定程度上推動(dòng)了海上風(fēng)電發(fā)展，但電價(jià)水平仍低于開發(fā)企業(yè)預(yù)期，與投資風(fēng)險(xiǎn)相比，缺乏吸引力，多數(shù)企業(yè)秉持“積極關(guān)注、謹(jǐn)慎實(shí)施”的態(tài)度。

為推動(dòng)海上風(fēng)電發(fā)展，國家能源局于2014年12月，發(fā)布《關(guān)于印發(fā)全國海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)方案（2014-2016）的通知》，列入開發(fā)方案44個(gè)項(xiàng)目，總?cè)萘?053萬千瓦。國家能源局開發(fā)方案通知中的44個(gè)項(xiàng)目，目前僅14個(gè)項(xiàng)目完成核準(zhǔn)，其余項(xiàng)目均處于前期工作階段，大多數(shù)項(xiàng)目仍未進(jìn)行可行性研究工作。

海上風(fēng)電建設(shè)主要影響因素主要有：

（一）風(fēng)電機(jī)組選型

海上風(fēng)電在機(jī)型選擇上，并不是單機(jī)容量越大越好，應(yīng)結(jié)合技術(shù)成熟度、價(jià)格水平及風(fēng)電場風(fēng)能資源特點(diǎn)等進(jìn)行綜合分析選擇，使單位電度投資達(dá)到最優(yōu)水平，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果。同時(shí)，海上風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行機(jī)型選擇時(shí)還需考慮一些特殊的要求，如機(jī)組需具有一定的抗臺(tái)風(fēng)、防鹽霧、防潮、防腐、防雷暴等性能；受海上運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，維修困難的影響，擬選風(fēng)電機(jī)組在可靠性、易維護(hù)性等方面也要具有一定的保證。

海上風(fēng)電項(xiàng)目風(fēng)電機(jī)組選型主要根據(jù)安全等級(jí)、基礎(chǔ)造價(jià)等情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較確定。目前國內(nèi)潮間帶（主要位于江蘇）及部分近海風(fēng)電項(xiàng)目，地質(zhì)條件簡單，基礎(chǔ)型式以單樁為主、基礎(chǔ)造價(jià)較低，選擇較為成熟的相對(duì)較小容量國產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組更具有經(jīng)濟(jì)性。但從長遠(yuǎn)來講，未來大多數(shù)近海風(fēng)電項(xiàng)目由于離岸較遠(yuǎn)、水深較深、海底地質(zhì)條件復(fù)雜，基礎(chǔ)型式多為高樁承臺(tái)、基礎(chǔ)造價(jià)較高，選擇單機(jī)容量較大的風(fēng)電機(jī)組更具有經(jīng)濟(jì)性。

目前國產(chǎn)大容量海上風(fēng)電機(jī)組主要集中于潮間帶項(xiàng)目，其余為試驗(yàn)風(fēng)電機(jī)組，尚無大規(guī)模近海風(fēng)電項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行業(yè)績。國內(nèi)近海風(fēng)電項(xiàng)目一般選擇成熟度、可靠性和運(yùn)行記錄較好的進(jìn)口風(fēng)電機(jī)組。根據(jù)上述分析，現(xiàn)階段國內(nèi)潮間帶及部分近海風(fēng)電項(xiàng)目可選用成熟的國產(chǎn)2.5兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組，多數(shù)近海風(fēng)電項(xiàng)目適宜選擇4兆瓦及以上大容量進(jìn)口海上風(fēng)電機(jī)組。

但即使機(jī)組容量相同，不同廠商生產(chǎn)的機(jī)型，除了機(jī)組造價(jià)不同外，在葉輪直徑、輪轂高度、塔筒重量、對(duì)基礎(chǔ)的要求等方面均有差異，造成不同機(jī)型對(duì)應(yīng)的微觀選址布置、發(fā)電量、項(xiàng)目投資等方面均不相同。

（二）風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)

風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)投資主要取決于采用何種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式。海上風(fēng)電可研階段一般情況下僅布置2條－4條勘探線，勘探鉆孔未覆蓋所有機(jī)位，可能存在未發(fā)現(xiàn)的不利地質(zhì)狀況。可研階段項(xiàng)目擬選機(jī)位條件下，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案需隨地質(zhì)條件揭露情況進(jìn)行調(diào)整，無法保證不會(huì)變動(dòng)，對(duì)項(xiàng)目的影響具體表現(xiàn)在無法精確計(jì)算設(shè)計(jì)樁長、無法明確樁基是否需進(jìn)行嵌巖施工，造成基礎(chǔ)施工方法的不確定、施工工期不易保證等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致項(xiàng)目投資存在較大的不確定性和一定的投資風(fēng)險(xiǎn)。加大可研階段的鉆孔數(shù)量和勘探工作量可在一定程度上降低基礎(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)，但勢(shì)必將進(jìn)一步增加項(xiàng)目投資，且無法完全避免風(fēng)險(xiǎn)。

表3 截至2015年底中國已建海上風(fēng)電項(xiàng)目情況

（三）海域征遷

目前部分海上風(fēng)電項(xiàng)目存在與漁業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)共用海域的情況，國內(nèi)相關(guān)規(guī)定對(duì)于征海補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)均較低，與漁民養(yǎng)殖產(chǎn)生的實(shí)際效益有較大差距，最終的補(bǔ)償成本不易確定，且沿海部分省份對(duì)于海域使用權(quán)正在進(jìn)行招拍掛的改革，改革后征海成本也可能會(huì)有所上升。

（四）施工吊裝

施工企業(yè)方面，目前中國海上風(fēng)電主要施工企業(yè)為中鐵大橋局、中交三航局、龍?jiān)凑袢A和華電重工。其中龍?jiān)凑袢A現(xiàn)有裝備及已購置并將于近期到位的設(shè)備可適用于潮間帶及近海風(fēng)電施工，但近海施工經(jīng)驗(yàn)較少；中鐵大橋局、中交三航局和華電重工裝備情況較好，具備4兆瓦－6兆瓦近海大型海上風(fēng)電機(jī)組施工能力，但施工經(jīng)驗(yàn)較少。

在安裝裝備方面，國內(nèi)現(xiàn)有近海專業(yè)海上風(fēng)電安裝船僅有3條，其中龍?jiān)凑袢A、中鐵大橋局和華電重工各1條，若按照國家能源局海上風(fēng)電建設(shè)方案，約需30條海上安裝船，現(xiàn)有施工裝備有較大缺口。在全球海上風(fēng)電安裝船短缺的背景下，租借成本較高。

在國內(nèi)施工企業(yè)近海風(fēng)電施工技術(shù)不成熟、施工裝備短缺的情況下，若項(xiàng)目所處海域地質(zhì)條件復(fù)雜、基礎(chǔ)施工難度大，或出現(xiàn)大規(guī)模海上風(fēng)電建設(shè)，造成設(shè)備競爭激烈的情況，風(fēng)電機(jī)組安裝的人工費(fèi)及施工機(jī)械使用費(fèi)將大幅增加，大部分開發(fā)企業(yè)可能面臨無船安裝的情況，這將進(jìn)一步影響施工工期，造成建設(shè)期利息增加，產(chǎn)生投資風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)論

國內(nèi)潮間帶及部分地質(zhì)條件簡單的近海風(fēng)電項(xiàng)目基礎(chǔ)型式為單樁基礎(chǔ)，單位基礎(chǔ)投資相對(duì)較低，適宜選用相對(duì)較小容量的國產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組，多數(shù)近海風(fēng)電項(xiàng)目基礎(chǔ)型式為高樁承臺(tái)，單位基礎(chǔ)投資相對(duì)較高，適宜選用大容量風(fēng)電機(jī)組。但目前國產(chǎn)大容量海上風(fēng)電機(jī)組尚無大規(guī)模近海風(fēng)電項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行業(yè)績，近海風(fēng)電項(xiàng)目一般會(huì)選擇進(jìn)口風(fēng)電機(jī)組。隨著國內(nèi)海上風(fēng)電的發(fā)展，進(jìn)口風(fēng)電機(jī)組需求可能進(jìn)一步增大，風(fēng)電機(jī)組價(jià)格可能出現(xiàn)一定變化。

安裝工程在面臨施工企業(yè)技術(shù)不成熟及施工設(shè)備相對(duì)短缺的情況時(shí)，在建設(shè)前期項(xiàng)目公司通過與施工企業(yè)充分溝通、協(xié)調(diào)，并結(jié)合安裝效率隨建設(shè)進(jìn)行逐步提高的情況，安裝工期基本可控。龍?jiān)醇瘓F(tuán)擁有獨(dú)屬的海上風(fēng)電施工企業(yè)及專業(yè)安裝船，相對(duì)其他開發(fā)企業(yè)具有安裝機(jī)具及建設(shè)工期的保障優(yōu)勢(shì)。

但基礎(chǔ)和征海拆遷的不可預(yù)見性，可能造成投資增加，將對(duì)項(xiàng)目效益產(chǎn)生一定影響，且影響程度無法準(zhǔn)確預(yù)估。更為重要的是，目前我國仍處于海上風(fēng)電發(fā)展初期，國內(nèi)的海上風(fēng)電機(jī)組多數(shù)通過陸上風(fēng)電機(jī)組改進(jìn)而成，尚未經(jīng)過長期的運(yùn)行試驗(yàn)周期，設(shè)計(jì)工藝也未得到很好的論證，使得風(fēng)電機(jī)組的故障率較高，不但影響發(fā)電利用小時(shí)數(shù)，還會(huì)在項(xiàng)目出質(zhì)保期后面臨較大運(yùn)維成本壓力。

綜上所述，近海風(fēng)電項(xiàng)目電價(jià)明確、設(shè)備價(jià)格及安裝費(fèi)用基本可控，而風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)、征海拆遷費(fèi)用、風(fēng)電機(jī)組長期可靠性存在的較大不確定性，是影響近海風(fēng)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素。

（作者單位：國電能源研究院）