海上風電產業“淘金熱”

中船重工集團經濟研究中心 金偉晨 徐曉麗

市 場

海上風電產業“淘金熱”

中船重工集團經濟研究中心 金偉晨 徐曉麗

經過多年的風電技術發展，陸上風力發電技術已相對成熟，但陸上風力的不穩定、位置距離用電區較遠、風電能力飽和等諸多問題慢慢體現出來，相比之下，海上風能具有平均風速高、風速穩定、距離負荷中心近、對環境的負面影響較小等諸多優勢，逐漸成為各國相繼選擇的主要替代能源之一。

國內海上風電市場空間廣闊

海上風電過去幾年在大量項目的支撐下，建設勢頭迅猛，增長穩定，與當前海洋油氣市場情況形成了強烈對比。

歐洲各國是傳統的海上風電開發大國，特別是英國、丹麥和德國是全球在海上風電開發領域起步較早的國家。據歐洲風能協會（EWEA）統計，截至2016年，歐洲共有11個國家的82個海上風電場在運行，累計發電功率達到11.5GW，占全球海上風電總量的91%。

近幾年，特別是自2010年后，我國海上風電開發發展迅猛，技術水平顯著提升，政策體系不斷完善，與海上風電開發、建設和運營維護相關的產業均得到了不同程度的發展。我國在建與已投產的風電累計發電功率已達到4.44GW，占到全球總裝機容量的17.95%，穩居世界第三位。同時，從我國的新增海上風電發電功率趨勢來看，其增長勢頭強勁，與世界第二位丹麥的差距也在不斷縮小。

相關海工裝備需求廣泛

海上風能利用的不斷增加也必將帶動產業鏈內的各相關行業發展。海上風電產業的運行，以海上風電投資企業為主導和驅動力，其總投資量在很大程度上決定了風電項目的規模和相關企業的獲利大小；以海上風電設備制造業為硬件供應，廣義上的風電設備供應應當包括風機整機供應和相關海上風電工程裝備供應。總體來說，海上風電產業鏈的運行主線為：風資源評估—風電場規劃—風電場建設—并網發電—風電場運維。

隨著項目的增加和技術難度的提升，海上風電工程裝備需求大增，具體包括：起重船/平臺、風機運輸船、風電安裝船/平臺、風電運維船、鋪纜船、供應船、調查船等一系列工程船。其中，起重船、風機運輸船、鋪纜船、調查船等與其他海工船的功能并無明顯差別，在對原有工程船進行適當改裝后可實現通用。

另外，海上風電工程裝備還包括針對海上風電場開發的特殊船舶，主要可以分為兩大類：海上風電安裝船和風電運維船。

風電安裝船。目前的主流是自升自航式船舶/平臺。上海振華重工（三航風華號）、中遠船務（Sea Challenger、Sea Installer）、靖江南洋船舶制造有限公司（華爾辰號）等已有成功的風電安裝船制造先例。從全球來看，荷蘭Ravestein船廠和IHC船廠，丹麥ORSKOV船廠具備自升式風電安裝平臺的制造能力。據統計，目前全球共有風電安裝船66艘，其中近一半由中國建造，可見中國在風電安裝船建造方面起步較早且市場廣泛，發展前景較好。

風電運維船。多數采用雙體或三體；考慮到船舶的快速性和可操作性，船體材料選用鋁質或玻璃鋼；除此之外，考慮風電設備及零件特點，應設置大面積的載貨甲板，并滿足吊裝能力需求。另外，風電運維過程時間較長，甚至需要人員留在風機上，風電運維船還需滿足人員的生活需求。風電運維船作為風電項目的輔助船舶，在最近兩年慢慢發展起來，具有較大的市場發展空間。不同的風電運維船具有不同的功能要求，但能實現諸多功能要求的風電運維船卻是當前主要的市場需求。特別是國內市場，2015年后，中國開始加大了風電運維船的接單比例，并在2017年占到了新建船舶的較大比例。

憑借風力資源豐富、開發成本下降、適宜大規模開發等特點，海上風電正成為風電發展的重要方向。統計數據顯示，目前全球已開發風能功率約為25GW，全球待開發海上風能功率約為140GW，而海上風電安裝船的數量卻遠不能滿足需求。同時，在海上風機裝機量的不斷增大和越來越多的風力機即將走出質保期的市場背景下，專業的風電運維船需求也將不斷擴大。與風電安裝船類似，海上風電場離岸距離越來越遠，海況也變得越來越復雜的現狀，風電場的維護工作要求定將越來越高，其對于風電運維設備的技術和效率提出了新的要求。

除了市場需求外，經濟性也是一個重要條件。海上風電工程裝備逐漸成為了專用安裝維護設備的核心，提升海上風電工程裝備的作業性能能夠降低海上風電開發成本。據統計，在海上風電建設項目中，風機組設備成本占比不到50%，但安裝和建設成本卻占20%以上。由此可見，要想降低成本，海上風電行業需要更新運維理念，在選擇工程裝備和工作方式時兼顧投資成本和回收效益，縮短安裝周期，提高作業效率成為了擺在所有風電開發商面前的必然課題。

挺進深海促裝備升級

從全球已建和在建的海上風電場來看，開發呈現走向遠海、邁入深海的趨勢，特別是海上風電發展水平較高的英國和德國已經開始了深海風場的開發。日前，丹麥、荷蘭和德國正在研究在英國離岸100公里的多格沙洲附近建立風力發電場，多格沙洲則作為風能集中調度中心并設置天然氣儲能系統。

就我國來說，由于我國沿海地帶的風能資源與北海相比稍差，為減小海面粗糙度，提高風資源質量，從潮間帶逐步走向近海，并進而開發深海的趨勢已經刻不容緩。

深水風場開發在即，浮式風機應運而生。隨著風電場向深遠海進軍，相應的海上風機基礎也迎來了由固定式向浮式過渡的時代。現有海上風機基礎大多采用單樁固定式，其安裝相對簡便，但適應水深局限性明顯；海上浮式風機應運而生，semi-sub式、TLP式和SPAR式的海上浮式風機基礎將成為今后海上浮式風機基礎的主要形式，適應水深也將從現在的幾十米發展到幾百甚至上千米。

單一功能將被淘汰，風電安裝趨向一體。為提高海上風電的經濟性，更是對海上風電安裝船提出了運輸安裝一體化的要求，自升自航式海上風電安裝平臺成為了當前主要的技術發展方向。但是，隨著離岸距離不斷增加、工程效率不斷提高的條件下，傳統的運輸與吊裝獨立完成的安裝方式已稍顯落后，而結合運輸與吊裝為一體的風電安裝船才能滿足當前的市場需要。

樁腿定位有待改進，浮式安裝大勢所趨。隨著大型海上風力機的不斷生產，對于海上風電安裝船的起重噸位、吊臂高度、甲板面積等也提出了新的要求；不僅如此，在工作水深進一步增加，樁腿定位方式很難滿足需求的情況下，如何實現船舶的動力定位，改善其在風浪中的運動幅度，精確控制浮態，從而完成浮式基礎的對接，也是重要的技術發展方向。

海上風場日益龐大，運維功能逐步全面。隨著海上風電場逐漸向深海進軍，以及運維量的逐漸增大，對于風電運維船的快速性、功能配套性、穩定性和基本生活條件等均提出了不同程度的要求，風電運維船的功能需求在不斷完善，如何兼顧工程要求與維修效率，必將成為風電運維船設計創新和改造建造的重要課題。