海上風(fēng)能利用及其成本分析綜述
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(jié)構(gòu)特殊復(fù)雜自重和機械強度大,為了適應(yīng)海底的復(fù)雜環(huán)境,海纜的設(shè)計要考慮海水的滲漏和腐蝕。相比于陸上風(fēng)電場,海上風(fēng)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(yuǎn)高于陸上電纜。
海上風(fēng)電場中,風(fēng)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(fēng)電場的電纜投資增加較多。
5) 海上升壓站。海上風(fēng)電場防腐要求高,且要求設(shè)計更為緊湊,面積小。電壓等級、上部建筑結(jié)構(gòu)體積重量、升壓站基礎(chǔ)形式對所用鋼結(jié)構(gòu)工程量影響較大,升壓站建設(shè)規(guī)模的大小及所有海纜敷設(shè)路由是否合理、材料采購來源的遠(yuǎn)近也會影響工程造價。
相比于陸上風(fēng)電場,海上風(fēng)電場需要選擇高可靠性、免維護的電氣設(shè)備;需要大型船機設(shè)備完成升壓站基礎(chǔ)及電氣設(shè)備安裝,費用較高。
海上升壓站基礎(chǔ)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(shè)備增加的費用約為1500 萬元。
2.2.3 項目運行期
海上風(fēng)電場需要維護的設(shè)備主要包括風(fēng)電機組設(shè)備、升壓站設(shè)備及平臺、海纜等。但海上風(fēng)電場一般離岸距離較遠(yuǎn),加上臺風(fēng)、風(fēng)暴潮等天氣引起的大浪等不利海況條件,可達性較差,風(fēng)電機組運行維護較困難,維護成本很高[8,9]。
根據(jù)項目設(shè)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(shè)期及質(zhì)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(fēng)電場運行、維護經(jīng)驗,風(fēng)電場運行維護工作量約為同等規(guī)模陸上風(fēng)電場的2~4 倍,工作量較大,難度較高。
2.3 海上風(fēng)電價格變化趨勢
1) 主機價格。隨著國內(nèi)一批海上風(fēng)電場陸續(xù)建成投產(chǎn),國內(nèi)獨資、合資風(fēng)電設(shè)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(fēng)電場的風(fēng)電機組投標(biāo)價格可知,風(fēng)電機組價格已有一定程度的降低;隨著介入海上風(fēng)電項目的風(fēng)電機組制造商的增多及海上風(fēng)電機組的批量化生產(chǎn),風(fēng)電機組設(shè)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(fēng)電及相關(guān)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(diào)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(fēng)電施工安裝領(lǐng)域,可用于海上施工安裝的大型船機設(shè)備數(shù)量大幅增加,海上風(fēng)電施工設(shè)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(fēng)電施工經(jīng)驗。根據(jù)目前調(diào)研情況,中交第一航務(wù)工程局有限公司、中交第三航務(wù)工程局有限公司在海上風(fēng)電行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位,擁有的資源較多,業(yè)績突出;中交第四航務(wù)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(shè)備及施工經(jīng)驗。
隨著國內(nèi)大批量海上風(fēng)電項目的建設(shè),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(fēng)電場的建設(shè),隨著施工企業(yè)的施工技術(shù)逐漸成熟、建設(shè)規(guī)模擴大化、基礎(chǔ)形式多樣化、設(shè)計方案穩(wěn)定化、施工船機專業(yè)化等,風(fēng)電項目建設(shè)成本有望降低10%~15%。
3 海上風(fēng)電發(fā)展趨勢
3.1 海上風(fēng)電發(fā)展迅速
截至2016 年底,英國是世界上最大的海上風(fēng)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(fēng)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(fēng)電的發(fā)展。預(yù)計到2018 年,全球?qū)⑿略?.9 GW 海上風(fēng)電并網(wǎng)容量。
2009 年,我國東海大橋海上示范風(fēng)電場建成投產(chǎn);2012 年底,我國海上風(fēng)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(fēng)電發(fā)展放緩;2014 年,我國海上風(fēng)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(fēng)電新增裝機容量為36 萬kW;截至2016 年底,我國海上風(fēng)電累計裝機容量達162 萬kW,海上風(fēng)電占全國風(fēng)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(biāo);荷蘭開啟零補貼項目招標(biāo)會。2018年3月19日,“大瀑布”(Vattenfall)在荷蘭Hollandse Kust Zuid I/II 海上風(fēng)電項目的第一輪競標(biāo)中以零補貼中標(biāo),該項目成為荷蘭首個、歐洲第4 個零補貼電價的海上風(fēng)電項目。近年來,歐洲海上風(fēng)電市場中的風(fēng)電補貼水平大幅下降,海上風(fēng)電的價格競爭力不斷提升,尤其是在國家制定了減排目標(biāo)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(guān)于海上風(fēng)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(biāo)的海上風(fēng)電項目,近海風(fēng)電上網(wǎng)電價為0.85 元/kWh,潮間帶風(fēng)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(fēng)電發(fā)展,規(guī)定海上風(fēng)電標(biāo)桿電價不作調(diào)整[10]。
3.3 規(guī)劃政策
為了鼓勵和引導(dǎo)海上風(fēng)電健康持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,國家出臺了一系列政策,為海上風(fēng)電的發(fā)展提供支持。國家能源局印發(fā)的《海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)管理辦法》《全國海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)方案(2014~2016) 的通知》《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等,提出了海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃、項目核準(zhǔn)、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(shù)質(zhì)量的具體要求。
3.4 供應(yīng)鏈成本降低
供應(yīng)鏈面臨降本壓力,將促使技術(shù)進步,推動更深層次的全球化與行業(yè)整合。海上風(fēng)電項目的中標(biāo)價格走低、項目規(guī)模增加、風(fēng)電場開發(fā)條件更為嚴(yán)峻,令海上風(fēng)電供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)面臨巨大壓力,也促使供應(yīng)商調(diào)整戰(zhàn)略,以保持競爭優(yōu)勢。塔筒、風(fēng)電機組基礎(chǔ)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(fēng)電機組基本已實現(xiàn)國產(chǎn)化,隨著海上風(fēng)電的迅猛發(fā)展,面對大量風(fēng)電機組的批量生產(chǎn)、吊裝、運行,國內(nèi)風(fēng)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(shù)逐漸成熟,
海上風(fēng)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(fēng)電建設(shè)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(fēng)電項目的開工建設(shè),我國海上風(fēng)電建設(shè)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(fēng)電機組、塔筒及基礎(chǔ)、升壓站、海纜等設(shè)備的預(yù)防性維護、故障維護和定檢維護。海上風(fēng)電的裝備標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系也將逐步完善。海上風(fēng)電項目在今后的快速發(fā)展中,相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)也將不斷完善[12]。
4 結(jié)論
海上風(fēng)電的發(fā)展取決于可靠的海上風(fēng)電開發(fā)技術(shù),并需配備與之匹配的海上風(fēng)電機組,以及海上風(fēng)電場的建造、維護能力。海上風(fēng)電場是長期投資,度電成本的降低取決于風(fēng)電機組本體質(zhì)量及預(yù)防性維護。
通過海上風(fēng)電示范項目,特許權(quán)項目的開發(fā)、建設(shè),我國海上風(fēng)電的全產(chǎn)業(yè)鏈已初步形成,海上風(fēng)電建設(shè)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(fēng)電的建設(shè),海上風(fēng)電成本中,風(fēng)電機組、海纜、施工安裝等成本將會有顯著的下降,海上風(fēng)電總體造價下降是可以預(yù)期的。
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責(zé)任編輯:蔣桂云
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