新蓝海 !海上风电运维市场有何特点,未来有哪些发展趋势?

能源盟友 2023-10-13
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在当前“碳达峰、碳中和”的发展背景下,伴随着新能源产业的高速发展,我国各类可再生能源的消费量正在稳步提升,风电逐渐成为能源市场中的重要组成部分,风机装机容量不断增长,同时风电运维产业应运而生,并且逐步形成了规模化的发展趋势。

海上风电运维市场迎来新蓝海

海上风电等新能源快速发展,为稳就业,稳外贸,稳投资,稳预期发挥了积极作用。国家能源局表示,今年以来,我国风电、太阳能发电等新能源发展势头强劲,装机规模保持快速增长,为我国经济社会发展提供更绿色的动力。截至2022年10月底,风电装机容量达到3.5亿千瓦,同比增长16.6%。前三季度,我国海上风电新增装机124万千瓦,累计装机2726万千瓦。“十四五”期间,我国规划了五大千万千瓦海上基地,沿海省市出台的海上风电发展规划规模已达8000万千瓦,这将推动海上风电实现更高速发展。

随着海上风电装机规模的大幅提升,全生命周期的风电运维正成为市场关注的焦点。受益于全球海上风电装机规模的迅速扩张,运维市场将成为无补贴时代产业发展的新“蓝海”。我国多数海上风电场的运行年限为25年,在整机厂商提供为期5年的质保服务后,运维工作则由运营方或第三方运维服务商承担。现有数据表明,在同等装机容量下,海上风电的运维成本超过陆上风电的2倍,海上风电的运维成本占其度电成本的1/4以上。据预测,全球海上风电运维市场的投资规模将以每年16%的速度增长,到2029年,总投资额将突破120亿美元。海上风电运维市场前景广阔,将成为推动我国海上风电产业发展的重要方向。

海上风电运维行业特点

①海上风电运维技术要求高,运维成本也较高

根据欧洲运行经验,海上风电机组中齿轮箱和发电机故障率较高。面对复杂恶劣的海上环境,海上风机的故障率较陆上风机高出较多。复杂多变的环境条件导致海上风电机组部件故障率上升,因此安装、运行和维护成本相对陆上机组要高出许多。海上风电场需要维持一定规模的运维技术力量投入才能保持海上风机较高的可利用率。

②海上风电运维需要维护的范围比陆上风机要大

海上风电基础与陆上不同,海上风机基础的防腐以及海上特有的靠船桩等均需要做好日常维护。特别对于风机钢结构的基础,由于盐雾、海洋附着物等海洋因素的腐蚀,对基础、设备防腐要求较高,防腐工作专业性强,工作量也大。

③海上风电运维受海洋及气候环境影响大,作业窗口期短

海上空气湿度大,盐雾浓度高,同时海上多变的气候也进一步加大了风机出故障的可能性,为保证风机的可利用率,海上风场的运维频次比较多。但是,海洋环境变幻莫测,不同海域不同月份的作业窗口期各不相同,风场可达性能受运维交通工具的影响,可能导致难以按时进行巡检。

如福建、广东沿海夏秋两季台风多,风况变化大,沿海历年大于 6 级的大风平均天数超过 100 天。春冬两季又常受到强冷空气造成的大风袭击,经常有风暴潮发生,某些浅水海湾区域风暴潮有时高达 3 米。这些气候的变化都会给运维带来影响,导致运维工作无法进行。运维作业需要避开恶劣海况和天气,在合适的窗口期才能开展工作。

④海上风电运维需使用更为专业的运维设备

海上风电场的可达性是在保证在经济和安全上可接受的天气状况下,将服务人员和配件运抵机组现场,安全到达机舱对风电机组进行检修或维护。目前可用交通工具包括直升机、专用船舶、气垫船、水陆两栖车等,但要结合海上风电场的海况、海上风电场离维护基地的距离、天气情况以及经济因素等方面来综合考虑。专业运维船舶是满足日常风场可达性需求的主要交通工具。

当齿轮箱、发电机或完整机舱等大部件发生故障时,需使用大型起重船或专业平台船进行大部件的维护和更换。

⑤备品备件的供应

不同风机厂商的海上风电机组的供应链成熟度各不相同,在风电机组出现故障时,损坏的零部件和相关材料未必能确保准时供货。目前,海上风电场的备品备件管理模式主要有:主机厂家建立备件库存模式、发电企业自建备件库存模式以及第三方集中库存联储模式 3 种。

海上风电场的运营商试图在靠近风电场的岸上库存足够的零部件以备替换之需,也可结合海上风电特点,海陆分库存放,但相比于陆上风电,还需考虑到海上的盐雾、湿度、温度等的腐蚀影响,备品备件库和风电场的距离又有一定的要求。当风机需要更换零部件时备品备件的存放点离风场越近,更换就越及时。但除去考虑备品备件的库存点远近外,是否有好的天气允许海上作业更换零部件也是需要考虑的因素。

综合上述几点,海上风电运维难度、广度、复杂度等均远高于陆上风电运维,要求行业内企业需要具有海上风电服务人员储备、海上风电服务装备储备、备品备件储备、项目经验储备、智慧运维系统建设储备等一系列综合服务能力,才能够在后续开展海上风电服务过程中具备竞争优势。

海上风电建设及海上风电运维发展趋势

① 海上风电行业整体进入平价时代,平均度电成本仍有一定下降空间

据 CWEA统计,当前中国海上风电项目的平均度电成本已经下降到约 0.33元/千瓦时,并且在发电量提升、主机、塔筒、基础、海缆等设备降价、建筑安装工程、运维服务等方面的综合影响下,未来平均度电成本仍有一定下降空间。

以海上风机近期中标价格的变动情况为例,近年来风机(含塔筒)的中标价格有较为明显的下降。

CWEA 对不同海域的“十四五”和“十五五”期间中国海上风电度电成本的走势进行了预测,预计从 2022 年年底到 2030 年,中国海上风电度电成本将整体降低 19%~23%,从目前的 0.33 元/千瓦时下降至 0.25 元/千瓦时左右。

目前福建、广东、江苏、山东等海上风电建设较多的省份,标杆煤电价格分别为 0.3932 元/千瓦时、0.453 元/千瓦时、0.391 元/千瓦时、0.3949 元/千瓦时,随着海上风电平均度电成本的不断下降,海上风电的经济效益将逐渐提升,海上风电建设将进入更加市场化发展周期。

②海上风电建设发展趋势

A.海上风电单机容量朝大型化发展

海上风电风机大型化已成为行业未来发展的最新趋势。海上风电发展最成熟的欧洲 2021 年海上风电新增装机平均风机容量达到 8.5MW,我国目前新增的海上风电机组中,8-8.9MW 的单机容量风机占比接近一半。2021 年度我国海上风电新增装机容量仍以 8MW 以下为主,而 2022 年度 8MW 及以上容量风机装机已成为市场主流,大型化发展趋势较为明显,并且新增装机容量中位数提升显著。

B.新增装机朝深远海空间发展

随着风电单机装机容量的不断提升,海上风电场选址也朝深远海前进。目前我国的海上风电项目主要以近海项目为主,但随着我国近海风力资源开发规模的不断增大,当前可使用的近海风力资源也将会越来越少,因而海上风电项目不断向深远海开拓。从政策规划上看,全国多地已经陆续推出深远海风电建设规划,积极布局深远海风电示范项目。随着深远海示范项目的逐步发展,未来海上风电建设平均离岸距离也将进一步上升,有利于拓展海上风电建设项目空间,促进海上风电行业发展。

③海上风电运维发展趋势

A.海上风电智慧运维管理技术进一步发展

随着大数据、云计算、物联网以及 5G 技术的进步,应用新兴互联网技术提高风机运行的稳定性和风电场发电效益成为风电行业趋势,海上风电的运维模式正朝着数字化、智能化和精准化的方向发展。智慧运维管理技术是指借助人工智能、大数据和物联网技术,实现海上风电场运维数字化、智能化升级的一种平台化技术手段,其主要包括气象预报与预警、风电机组状态分析与故障预警、运维资源合理分配等方面。

海上风电智慧运维旨在促进项目全生命周期内运维成本的降低和发电效率的提升,最终实现海上风电场运营效益的提高。如今,建设智慧运维管理技术已成为行业共识。

a.气象预报与预警:通过海洋气候预测模型,综合海洋观测数据、气象信息,智能分析海上运维作业环境,更精准的预测出海窗口期。

b.状态分析与故障预警:通过多数据源采集风电机组运行过程数据,并进行智能化分析和计算(包括 SCADA 数据、风功率预测数据、状态监测数据、预防性试验数据,以及历史维护记录、异常运行记录、故障检修记录、缺陷记录等数据),以对设备的运行状态进行判断、各类估值进行智能预警等,有效提高海上风电的运维效率。

c.运维资源调度与规划:基于风功率预测、运维船舶的可达性、机组运行状态和健康状态的数据分析,进行运维决策的优化,实现人员/船舶的运维时间和路线的合理规划、调度与监控,提供安全稳固的运维服务,保证风电运维各环节的协同高效作业,运维资源的合理分配。

B.海上风电运维服务将更加独立化和专业化

我国海上风电已经逐步进入平价上网阶段,对于海上风电场业主来说,抵消补贴退坡,降本增效将成为接下来发展的重中之重。尤其是伴随着海上风机 装机规模的扩大、老旧风电机组占比提高导致的故障率上升,风电机组全生命 周期内运维工作的重要性不断凸显。

风电场业主对运维服务的技术能力、专业 度、服务质量的要求越来越高,海上风电运维服务将更加独立化和专业化。相 比风电机组整机厂商和风电场业主,第三方运维商更加专注于风电运维业务, 在运维专业度、服务质量方面具有优势,在运维装备管理的专业化、技术服务 的全面性、服务方案的多样化方面更具优势。未来随着更多的风机出质保,专 业的第三方运维服务商将获取更多的运维市场份额。

在风电场集中的区域,聚集了大量不同品牌、不同类型的风机,具有公正、 客观属性的第三方运维服务商更容易实施区域化集中调度和运维,综合能力优 质的第三方能够提供更丰富、更个性化的服务内容,对于风电场业主而言,把 风场交给有实力的第三方运维是比较可行的降本增效途径。

中国风电运维行业重点企业

1、龙源电力

龙源电力是中国最早开发风电的专业化公司,率先开拓了我国海上、低风速、高海拔等风电领域,率先实现我国风电“走出去”,不断引领行业发展和技术进步。

公司2022年实现营业收入398.62亿元,同比下降0.03%,来自风电分部的营业收入为272.48亿元,营收占比超过65%。

2、三峡能源

长江电力创立于2002年,主要从事水力发电、配售电以及海外电站运营、管理、咨询,智慧综合能源及投融资业务,主要产品有海上风电、陆上风电、光伏发电。

2022年,公司实现营业收入238.12亿元,同比增长45.04%,2022年度,公司完成发电量483.50亿千瓦时,同比增长46.21%。其中,风电发电量339.48亿千瓦时,同比增长48.97%;公司上网电量470.31亿千瓦时,其中风电上网电量 328.78亿千瓦时。

3、节能风电

中节能风力发电股份有限公司,成立于2006年,位于北京市,是一家以从事电力、热力生产和供应业为主的企业。公司经营范围包括风力发电项目的开发、投资管理、建设施工、运营维护等。

公司2022年实现营业收入52.4亿元,同比增长29.28%。分产品来看,2022年度公司主营业务中,电力收入52.09亿元,同比增长47.88%,占营业收入的99.40%。

文章来源: ​思瀚产业研究院 ,国际船舶网,研精毕智

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