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翟恩地:對中國海上風(fēng)電平價時代技術(shù)創(chuàng)新的思考

中國海洋工程咨詢協(xié)會海上風(fēng)電分會發(fā)布時間:2020-04-28 09:36:47

  近年來,中國海上風(fēng)電發(fā)展迅速,取得了一系列可喜的成績。截至2019年年底,我國海上風(fēng)電新增裝機(jī)約240萬千瓦,累計(jì)裝機(jī)約684萬千瓦,招標(biāo)未建設(shè)項(xiàng)目共2132.5萬千瓦,容量巨大。

  然而2020年1月23日,財(cái)政部、國家發(fā)改委、國家能源局緊急聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》,明確從2022年開始,中央財(cái)政不再對新建海上風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)貼。加上在此之后各省地方政府接力國家補(bǔ)貼意愿不明確,使得剛進(jìn)入商業(yè)化階段不久,還處于起步階段的中國海上風(fēng)電承受巨大壓力。

  為了趕上0.85元/千瓦時的電價,中國海上風(fēng)電進(jìn)入了裝機(jī)高峰,但海上風(fēng)電吊裝能力仍受安裝船和風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)能的制約。根據(jù)中國海洋工程咨詢協(xié)會海上風(fēng)電分會統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2020年中國海上風(fēng)電安裝船預(yù)期量為33艘,隨著小兆瓦機(jī)組逐漸退出市場,可用船舶或?qū)⒚黠@小于這一數(shù)值。2021年中國海上風(fēng)電安裝船預(yù)期量是40艘,假設(shè)一條船一年吊裝35至40臺風(fēng)機(jī),每臺風(fēng)機(jī)容量是6MW,理論上吊裝總?cè)萘繉⒔?00萬千瓦。風(fēng)電機(jī)組主軸承等大部件產(chǎn)能受制于國外供應(yīng)商,即使不考慮今年疫情影響,根據(jù)中國海洋工程咨詢協(xié)會海上風(fēng)電分會的統(tǒng)計(jì),預(yù)計(jì)至少800萬千瓦項(xiàng)目將結(jié)轉(zhuǎn)至2021年之后。結(jié)合各省已招標(biāo)未建設(shè)的容量,可以看到未來建設(shè)任務(wù)仍然很重。

  中國海上風(fēng)電只有達(dá)到平價,才能與火電和其他可再生能源公平競爭。依靠補(bǔ)貼,行業(yè)永遠(yuǎn)無法規(guī)模化發(fā)展。

  1、中歐海上風(fēng)電發(fā)展對比分析

  歐洲在海上風(fēng)電行業(yè)涉入較早,開發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富,具有先進(jìn)的工程裝備技術(shù)和成功的行業(yè)發(fā)展模式。歐洲海上風(fēng)電的發(fā)展趨勢或許能夠給我們以啟示。

  通過歐洲申報(bào)電價的下降趨勢圖可以看出,英國的電價下降趨勢最快,從2017年到2023年,六年間的電價降幅達(dá)到49.5%,年平均降幅為8.3%;而丹麥的電價下降趨勢最慢,從2013年到2021年,八年間降幅達(dá)到40%,年平均降幅為5%。其余各國電價下降趨勢介于兩者之間。

  中國海上風(fēng)電起步較晚,近幾年才開始高速發(fā)展。如果海上風(fēng)電電價下降幅度能夠達(dá)到5%~8.3%,與歐洲水平相當(dāng),那代表著我們的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)相當(dāng)快,這個降幅是歐洲海上風(fēng)電經(jīng)過了二十年的發(fā)展后,直到最近幾年才實(shí)現(xiàn)的。

  若在“十四五”期間,我們的海上風(fēng)電電價下降幅度能夠達(dá)到上述水平,那說明我們在海上風(fēng)電降本增效上能達(dá)到甚至能超越歐洲的進(jìn)步速度。

  除了電價下降趨勢對比,我們還可以對比投資成本趨勢。整個歐洲海上風(fēng)電平均投資成本從2015年的33750元/千瓦降到2018年的18750元/千瓦,成本下降了約44%;在此期間,陸上風(fēng)電的平均投資成本從15000元/千瓦降到了10500元/千瓦,成本下降幅度近30%。

  而2015年,我國海上風(fēng)電才剛剛進(jìn)入商業(yè)化階段,整個海上風(fēng)電行業(yè)僅處于起步階段。即使在這樣的情況下,我們用了短短幾年,海上風(fēng)電平均投資成本從2015年的19000元/千瓦降到2018年的16500元/千瓦,成本下降了達(dá)到13%的水平。雖然跟歐洲相比還有很大差距,但我們正發(fā)力追趕。

  按照政策規(guī)定,2018年底前核準(zhǔn)的海上風(fēng)電項(xiàng)目,如在2021年底前完成并網(wǎng),上網(wǎng)電價為0.85元/千瓦時。2019年、2020年新核準(zhǔn)的項(xiàng)目實(shí)行每年每千瓦降0.05元的價格。而沿海主要省份脫硫煤標(biāo)桿電價低至0.39-0.45元/千瓦時,若以此為平價標(biāo)準(zhǔn),海上風(fēng)電降本壓力非常大。

  2、中國海上風(fēng)電平價可行性分析

  2019年中國海上風(fēng)電新增裝機(jī)約240萬千瓦,主要集中分布在江蘇,其次為廣東、福建、山東等省。

  以廣東省為例,脫硫煤標(biāo)桿電價是0.453元/千瓦時,若按照歐洲的電價每年下降幅度5%~8.3%來計(jì)算,廣東最快可在2023~2024年間實(shí)現(xiàn)平價,最慢要到2026~2027年間實(shí)現(xiàn)平價。

  同理,江蘇、福建、山東最快均將在2024~2025年間實(shí)現(xiàn)平價。當(dāng)然,要降低電價并不僅是在技術(shù)方面的創(chuàng)新,還有商務(wù)創(chuàng)新、政策支持等。那我們能否最快在2023~2024年間真的實(shí)現(xiàn)平價?畢竟歐洲經(jīng)過了二十年技術(shù)的積累才達(dá)到今天的降幅水平,讓我們來進(jìn)一步分析。

  以當(dāng)前廣東某風(fēng)場為例,假定容量是40萬千瓦,平均風(fēng)速8.2米/秒,離岸距離28公里,水深為45米,年等效小時數(shù)為3300小時左右,投資成本約18000元/千瓦,運(yùn)營成本含大部件約397元/千瓦。在項(xiàng)目全投資回報(bào)率為8%的條件下,支撐電價應(yīng)為0.72元/千瓦時。想要達(dá)到脫硫煤標(biāo)桿電價0.453元的水平,那么我們除了商務(wù)創(chuàng)新和政策支持外,就要通過技術(shù)創(chuàng)新來降本增效,使得年等效發(fā)電小時數(shù)增加、投資成本和運(yùn)營成本降低。即便以項(xiàng)目全投資回報(bào)率按6%測算(資本金回報(bào)率不低于8%),要想支撐0.453元/千瓦時的電價,則要降低14%的投資成本,降低11%的運(yùn)維成本,同時在年等效發(fā)電小時數(shù)上要提升15%,預(yù)計(jì)我國在“十四五”末能夠?qū)崿F(xiàn)這些目標(biāo)。而要按項(xiàng)目全投資回報(bào)率8%測算,則要降低24%的投資成本,降低16%的運(yùn)維成本,同時在年等效發(fā)電小時數(shù)上要提升30%,若想在在“十四五”期間內(nèi)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)還相當(dāng)困難。

  同理,假設(shè)投資回報(bào)率按6%測算,江蘇海上風(fēng)電要想達(dá)到平價,需要在目前的基礎(chǔ)上,降低27%的投資成本,降低18%的運(yùn)維成本,在年等效小時數(shù)上要提升20%;福建需要降低22%的投資成本,降低17%的運(yùn)維成本,在年等效小時數(shù)上要提升20%;山東需要降低22%的投資成本,降低15%的運(yùn)維成本,在年等效小時數(shù)上要提升20%。

  在投資成本下降方面,歐洲現(xiàn)在達(dá)到了43%的水平,我們在過去幾年也達(dá)到了13%的水平。但要想邁向平價,要求降幅達(dá)到14%~27%,還要同時降低10%~18%運(yùn)維成本,并提高15%~20%的發(fā)電量。要想在“十四五”期間內(nèi)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),就需要整機(jī)商在產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破、供應(yīng)鏈要實(shí)現(xiàn)主要大部件國產(chǎn)化、整個風(fēng)電場設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)優(yōu)化并能夠?qū)崿F(xiàn)智能場群控制,設(shè)計(jì)院和整機(jī)商協(xié)同實(shí)現(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)載荷整體化設(shè)計(jì)、新型基礎(chǔ)施工技術(shù)突破、施工公司從安裝船、吊裝技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)施工窗口期大幅提高,中壓、高壓柔性直流遠(yuǎn)距離送出的技術(shù)突破,整機(jī)商在運(yùn)維方面要提升整機(jī)的可靠性、提升運(yùn)維效率將運(yùn)維成本下降,只有通過技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)以上的目標(biāo)才能夠?qū)崿F(xiàn)平價。這一切,都需要我們?nèi)袠I(yè)的共同努力。

  3、海上風(fēng)電對地方經(jīng)濟(jì)意義重大

  廣東、江蘇、浙江、山東等沿海省份,既是負(fù)荷中心,財(cái)政實(shí)力也較強(qiáng),補(bǔ)貼資金并不會帶來過重負(fù)擔(dān)。有了“省補(bǔ)”的助力,海上風(fēng)電將迎來持續(xù)健康發(fā)展,每年將拉動上千億元的投資,創(chuàng)造出數(shù)萬個就業(yè)崗位,從而為地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。

  發(fā)展海上風(fēng)電為推動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來機(jī)遇。過去幾年,海上風(fēng)電對沿海省區(qū)的地方經(jīng)濟(jì)拉動作用已經(jīng)得到了驗(yàn)證。特別是廣東陽江、揭陽、江蘇如東等地具備建設(shè)海上風(fēng)電母港的優(yōu)良條件,依托海上風(fēng)電開發(fā),通過產(chǎn)業(yè)配套及產(chǎn)業(yè)組合,能夠?qū)崿F(xiàn)海上風(fēng)電全生命周期產(chǎn)業(yè)價格的集合,形成千億元級產(chǎn)業(yè)集群。

  發(fā)展海上風(fēng)電有助于促進(jìn)前沿技術(shù)創(chuàng)新。由于海上風(fēng)電涉及眾多當(dāng)代高端裝備制造頂尖技術(shù),海上風(fēng)電的快速發(fā)展能夠推動我國在長柔葉片、高端軸承、齒輪箱和大功率發(fā)電機(jī)等前沿技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破。同時,開展具有前瞻性的海洋測風(fēng)、海洋基礎(chǔ)、海洋施工、整機(jī)等前沿研究測試,對我國實(shí)施海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略、新型海洋經(jīng)濟(jì)開發(fā)具有重要帶動作用。

  發(fā)展海上風(fēng)電能夠加速沿海地區(qū)能源轉(zhuǎn)型。東部沿海作為我國的經(jīng)濟(jì)中心,沿海省份的總能耗占全國的50%左右,且主要依賴化石能源。要實(shí)現(xiàn)我國的能源轉(zhuǎn)型,這些地區(qū)必須率先調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。加快海上風(fēng)電開發(fā),會為這些地區(qū)盡快實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型提供良好支撐。

  發(fā)展海上風(fēng)電利于國家能源安全。目前,我國能源對外依存度達(dá)到21%,原油和天然氣更是分別突破70%、45%,不僅會給我國帶來政治風(fēng)險(xiǎn),也危及到國家的經(jīng)濟(jì)安全。海上風(fēng)能資源儲量大,適合大規(guī)模開發(fā)、就近消納,充分挖掘這些資源,能夠有效提高我國的能源供給安全系數(shù)。

  沿海各省非水可再生能源發(fā)展需要海上風(fēng)電。通過統(tǒng)計(jì)沿海各省在2019年的電力缺口,可以看出廣東省的電力缺口最大,為1969.7億瓦時。通過分析發(fā)現(xiàn),在包括光伏、陸上風(fēng)電等眾多可再生能源形式中,海上風(fēng)電由于貼近負(fù)荷中心,出力穩(wěn)定,對廣東省電力缺口彌補(bǔ)貢獻(xiàn)最大。除了廣東外,海上風(fēng)電對電力缺口貢獻(xiàn)較大省份的還有江蘇、浙江、山東。隨著國內(nèi)可再生能源加速進(jìn)入平價時代,若海上風(fēng)電可以在“十四五”實(shí)現(xiàn)平價,就能與其他能源實(shí)現(xiàn)競爭,那么廣東、江蘇、浙江、山東四省會出現(xiàn)更大的海上風(fēng)電消納需求。預(yù)計(jì)“十四五”期間,四省的海上風(fēng)電增量約1200萬~1600萬千瓦。

  江蘇和廣東是目前海上風(fēng)電發(fā)展的主戰(zhàn)場,如果這兩個省份釋放出接力海上風(fēng)電補(bǔ)貼信號的話,對于前途未卜的中國海上風(fēng)電而言,毫無疑問是一劑強(qiáng)心劑。

  在“國補(bǔ)”難以為繼的客觀形勢下,希望地方政府能高瞻遠(yuǎn)矚,按照中央要求,接力補(bǔ)貼,為海上風(fēng)電發(fā)展?fàn)I造穩(wěn)定的政策環(huán)境和技術(shù)創(chuàng)新時間,助力其在“十四五”期間實(shí)現(xiàn)平價,讓人們用上更多的可再生能源。

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