海上风电成新能源投资“热点”,大型风机和海底电缆开启红火周期

一点风能 2022-03-22

新能源海底电缆能源

3536 字丨阅读本文需 9 分钟

长期以来,海上风力发电场一直受到欧洲人的青睐。第一个风力发电场是1991年在“风能之都”丹麦的海岸外建造的。在欧洲水域,超过5400台并网涡轮机的发电量约为25千兆瓦,占目前全球海上风电发电量的70%以上。

到2025年,海上风电将占全球风能总量的1/5。不仅仅在欧洲,世界各地越来越多的国家正在制定海上风电发展计划新愿景。

根据全球风能委员会(GWEC)的数据,去年,海上风能投资首次超过海上石油和天然气。

据世界风电权威媒体《风能月刊》去年9月发布的一份报告,预计2021年至2025年间,全球将安装超过70吉瓦(GW)的海上风电装机容量,这意味着其在所有风能中的份额将从目前的6.5%飙升至21%。

越南漫长海岸线带来风力发电优越性

越南是亚洲极有潜力的海上风能市场之一,其3000公里的漫长海岸线可带来的风力资源估计为475GW。据越南媒体23日报道,根据《第八个电力规划草案》,到2030年,越南将海上风电容量从1GW增加到4GW。

根据世界银行的越南海上风电路线图,到2030年,越南的海上风电装机容量将达到5—19GW,为国家创造约600亿美元的总附加值。

越南希望根据《第八个电力规划草案》在未来大幅削减燃煤发电量,而风力发电被认为是填补这一空白的理想选择。

此外,在亚洲,被GWEC预测为快速增长的海上风电市场也包括日本,该国在2020年安装了65兆瓦(MW)的海上风电场。政府和业界在2020年底就其海上风能愿景达成一致,计划在2030年将国内海上风电装机量扩大至10GW,到2040年达到45GW。

美国首个大型海上风电场开工建设

虽然美国拥有发达的陆上风电产业,但其首个海上风电设施——30MW的布洛克岛风电场直到2016年底才开始商业运营。

据美国消费者新闻与商业频道近日报道,被称为美国“第一个商业规模的海上风电场”的项目已于18日破土动工,标志着美国刚刚起步的海上风电行业又向前迈进了一步。

据报道,这一名为Vineyard Wind1的海上风电场,位于马萨诸塞州科德角附近的玛莎葡萄园岛24公里外的水域,预计发电量达800MW,将在2023年开始向电网供电,每年估计可减少超过160万吨碳排放量,相当于每年减少32.5万辆道路汽车的排放量。

2021年3月,美国能源部、内政部和商务部表示,希望到2030年推出30GW的海上风电,希望此举能创造数千个工作岗位并释放数十亿美元的投资。

我国加紧布局海上风电

世界各国都在加速布局海上风电,我国也不甘人后。

2007年,中国海油在渤海湾建成了中国第一台海上风机,同年11月26日投入运行,并网接入绥中36-1油田,这是中国第一台海上风电机组。

中国海上浮式风电目前处于工程化示范阶段,演示验证项目相继装机运行测试,如三峡集团和明阳集团联合自主研发制造的全球首台抗台风型海上浮式风电机组于2021年在广东阳江安装成功,中国海装工程化示范项目于今年初建设完成。中国大唐集团有限公司、中国广核集团有限公司、国家电力投资集团有限公司也加速进入海上浮式风电市场,中远海浮式风电成为热点。明阳智慧能源集团股份公司等整机厂商已提出研发16兆瓦级大型浮式风电机组,加速推动工程化示范与商业化应用。

“中国海油也在积极开展产业融合创新,实现资源综合利用,提升海洋资源开发效益与效率。”车久玮说,“将钻井平台改造变身为海上风电安装平台是缓解风电安装资源紧张的一条新路。”据了解,2021年11月,国内首艘由钻井平台改造的“护卫”号海上风电施工安装平台顺利完成首台风机安装工作,为国内深水区海上风电风机安装施工提供了创新性案例。

相关数据显示,2030年前我国海上浮式风电每度电的成本约合0.3—0.4元/千瓦时,与平均上网电价持平。预计2030年前,我国海上浮式风电可正式进入商业开发阶段

海上风电发展空间巨大

根据世界银行估计,全球海上风电可开发潜力为710亿千瓦,70%以上位于适合发展浮式风电的深水海域。美国科学家的一项研究显示,在北大西洋300万平方公里的海面上的风能,可以满足目前全球的能源需求,发展空间巨大。

传统海上风机通过塔筒和导管架等固定在海床之上,难以在水深大于60米或者海床情况复杂的海域建造。因此,适合深远海上风电的海上浮式风电原型机于2007年在意大利问世。海上浮式风机,地形适应性高,单机装机容量更大,可以更高效地利用深远海更高的风速资源。

目前全球已建成各类试验、工程化、商业化的海上浮式风电项目十余个,总装机容量13.5万千瓦。韩国、英国海上浮式风机项目规划容量超过100万千瓦。2021年,全球最大的4.8万千瓦英国海上浮式风电Kincardine项目成功并网,表明大规模商业化海上浮式风电开发已初步具备可行性。从海上浮式风电项目规划情况来看,单项目装机容量呈现上升趋势。爱尔兰、瑞典、韩国等国规划项目装机容量已突破了140万千瓦。

目前,全球海上浮式风电的发展处于技术突破阶段,多种技术路线正在同步探索。

美国、荷兰、西班牙等国都在加快研发海上浮式风电项目。挪威最新研制的漂浮式多涡轮海上风电系统,将数十台1兆瓦的风机设置在一张大的金属“帆”上,设计寿命为50年,以期加速浮式海上风电和深远海上风电的经济性。

日本多家公司则计划联合开展张力腿式(TLP)浮动大兆瓦级风机技术研究,目标在2030年左右实现该技术的商业化应用。日本Toa制造公司等公司联合成立了海上浮式风电基础产业链联盟,旨在开发一条海上浮式风电基础产业链,降低各个方面的成本。

中国海油研究总院新能源电气工程师车久玮表示,海上浮式风电和深远海上风电对油气公司的吸引力,主要在于其传统的油气浮式平台技术和装备可以最大程度地转化到海上风电项目的建设中,特别是海洋工程、深水开发和钻井技术,这使得在未来碳税和能源转型背景下盈利压力较大的深水油气行业有了一条切实可行的转型之路。

大型风机将成主流趋势

从风机价格来看,2021年初至今国内风机价格进入快速下行通道:2020 年 Q1 风电招标均价约为 3507元/KW,而 2021Q1 招标均价降至 2860 元/KW,同比下降 18%;到 2021年年中风机主流报价区间大致在 2200-2400 元/kW。

国企电气风电,在11月的中标机组价格,招标价已降至2000元/KW。

从结果来看,这些都是风机大型化带来的风电机组成本下降,传递到的招标价格反馈,也是平价上网和装机量需求提升的必经之路。

而风机大型化主要通过三条路径实现这一点:

从规格尺寸上来看,风机外形、大部件没有显著变化,仅在关键部分的输出功率或载荷上存在差异,例如发电机、增速机、叶片等,因此能够摊薄单位零部件的用量和采购成本。大型化后,机量数下降,件数体积变大。

目前单GW风机的铸件耗量已经从2.5万吨下降至2万吨(20%),塔筒配套量已经从12万吨下降至8万吨(33%)。大型化和轻量化带来的成本下降为风机价格下降让出了足够的空间,也成为风机价格持续下降的主要原因。

可以看到,随着塔筒、桩基大型化后,单价虽然有所提升,但是,对应的单MW价格,则是显著下降的,降本增效的效应十分明显。

且塔筒和桩基作为风机大型化的顶梁柱,将会十分受益于大型化发展,成本和量的下降,并不阻挡单售价的升高,对于厂商和电站是两利的生意(吃亏的是减少的零部件厂商)。

数据来看,带来的单位收入提升,也是十分明显的。2021年1-6月,塔筒、桩基单位收入同比增长在24%、23%。

这还仅仅是4MW的大型风机,未来对应6-10MW的更大型风机,将会有更显著的变化。

另一方面,大型化带来风机效率的提升,主要是叶片转动带来的。

一般来说,在同等风速情况下,叶片更长,扫风面积更大,发电量也相应增大;塔筒越高、切变值越大,风能利用价值也就越大。

尤其随着近年来国内风电的大规模开发,风电场选址逐渐转向低风速资源分布区,大叶片和高塔筒的应用可有效降低对最低风速的要求,提升风机利用小时数,增加有效发电量。

据金风科技测算,以3MW机组为例,若叶片加长5m,扫风面积可增加0.81m2/kW,年利用小时数可提升208小时;在切变为0.13的情况下,3MW机组的塔筒每增高5m,年利用小时数可提升26小时。

相对来说,海上风电由于还没达到平价,风机大型化带来的小时利用数提高,将会显著的提高效率

海上电价含税大概在0.85元/kWh,综合成本在4000-8000元/kW(5-200km);国内海上风电机组的单位造价约为8000/kW(8元/W),陆上约为4000 元/kW,基本是2 倍的关系;国外进口海上机组单位造价超过12000 元/kW。

为了平价上网,风机大型化势在必行。

海上风电发展推动海底电缆需求旺盛

随着海洋风电的发展以及水下输电网络的不断完善,传统单一海底电力电缆和海底通信电缆已经越来越不能满足海缆系统的功能需要,因此能同时进行电能和通讯信号传输的光纤复合海缆成了最佳选择。

预计在预测期内,海底电缆系统市场的树脂浸渍合成材料 (RIS) 部分将以最高的复合年增长率增长。

树脂浸渍合成材料(RIS)是市场中的前沿技术,其类似于树脂浸渍纸技术,不同之处在于套管芯是使用合成纺织品而不是传统纸作为电容层之间的间隔物盘绕起来的,RIS材料还具有与典型的干式/RIP 套管相同的出色耐火性、防爆性能和其他优点。日立能源是现阶段全球RIS绝缘海底电缆的主要供应商之一。

新思界产业研究中心出具的《2022年全球及中国海底电缆产业深度研究报告》显示,全球海底电缆市场规模或将从2022年的141亿美元,增长到2026年的235亿美元,复合年增长率将达到10.8%。在预测期内,亚洲的海上风电装机量将增加,其次是北美地区,亚洲地区的海上风电装机量大增降为全球海底电缆市场的发展做出贡献。

文章来源:科技日报,丫丫港股圈,新思界网

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