隨著風電技術的進步以及人類對海上風能資源的認識不斷加深,已經有多個國家將海上風電發展作為未來風電技術發展的主要趨勢。一直以來,海上風電也是備受全球關注的重點話題。
根據知名咨詢公司BTM的最新統計,2012年,全球海上風電新增裝機量為1131MW(如表1所示),這意味著2012年海上風電的裝機增幅為140%。在歐洲,2012年新的海上風電場項目主要分布在英國、德國和比利時。除了歐洲之外,其他3個商業性海上風電場項目位于中國,分別為江蘇如東潮間帶示范風電場1期項目(20臺機組,總容量為50MW)、江蘇如東潮間帶示范風電場1期增容項目(20臺機組,總容量為50MW)以及龍源如東潮間帶試驗風電場增容項目(2臺機組,總容量為10MW)。雖說全球海上風電累計裝機容量已經達到5117MW,突破了5GW大關,但是到目前為止,海上風電裝機容量依然只占到全球總裝機容量的1.8%。而且樂觀估計,到2020年全球海上風電裝機容量也只能占到風電總裝機量的10%。從風電機組供應商而言,大部分新增項目所采用的機組都是西門子生產的,其次是REpower、金風科技、BARD和重慶海裝。2012年,有很多領先的風電機組制造商都表示計劃加強在海上的發展或推出新的機型進入海上風電市場。這些公司分別是維斯塔斯、西門子、Areva、阿爾斯通、歌美颯、聯合動力、三菱重工、現代集團和三星集團。
2012年還在建設的海上風電場項目主要分布在比利時、丹麥、德國、瑞典、英國、中國、日本和韓國,總容量超過了4000MW。一共有25個在建項目,如表2所示,其中有5個項目是示范項目,總裝機容量不到30MW。
2012年,歐洲為全球海上風電市場貢獻了大部分的份額,尤其是英國、德國和比利時表現突出。據歐洲風能協會的統計數據,歐洲在2012年共新增369臺海上風電機組,其中有293臺已經并網,其他76臺也在等待接入電網,新并網的機組分布在9個風電場,并網容量為1166MW,比2011年增長33%。截至2012年底,歐洲已經累計有1662臺風電機組安裝和并網,這些機組分別安裝在10個國家的55個海上風電場中。從海上風電總裝機量的排名來看,依次是英國(2948MW)、丹麥(921MW)、比利時(380MW)、德國(280MW)、荷蘭(247MW)、瑞典(164MW)、芬蘭(27MW)、愛爾蘭(25MW)、挪威(2MW)和葡萄牙(2MW)。2012年已經并網的9個風電場中,英國占了6個,總裝機容量為854MW,共安裝了34臺風電機組。其次是比利時、德國和丹麥。其中,德國增加的80MW并網容量屬于增容項目。
雖然2012年歐洲的海上風電裝機有大幅度的增長,而且總裝機容量已經突破5GW大關,但是這離歐盟成員國的國家可再生能源發展規劃(NREAPs)所設定的目標還有一定的差距。根據NREAPs所定目標,到2012年,歐盟成員國的累計海上風電裝機容量預計要達到5829MW,但目前還有14.3%的任務沒有完成。另外,海上風電的發展對歐洲實現2020年20%可再生能源發展目標至關重要。所以未來幾年,歐洲海上風電發展將成為歐洲風電及整個可再生能源發展的重要驅動力。
不過,總體而言,歐洲海上風電發展已經趨于成熟。自1991年全球最老的風電場Vindeby風電場項目在丹麥開始運行,直到2000年之前,全球幾乎所有的海上風電裝機都分布在歐洲,以丹麥和荷蘭為主,且單機容量都在1MW以下。2000年之后,英國的海上風電發展非常迅速,并逐漸領先其他歐洲國家,成為全球海上風電發展最快、裝機容量最多的國家。而且,從總裝機容量和發展趨勢而言,英國近幾年有望保持這一領先的地位。
根據歐洲風能協會統計數據,在歐洲最突出的風電機組供應商是西門子,其占據了歐洲海上風電裝機量58%的份額,其次是維斯塔斯(28%)、REpower(8%)、BARD(3%)、WinWind(1%)和GE(1%),Areva則大約有30MW的機組并網。
有一點值得注意,歐洲海上風電市場以前基本被西門子、維斯塔斯、REpower和BARD占據的格局有望朝著多元化的市場趨勢發展。隨著海上風電機組的不斷開發與推出,未來幾年,Areva、歌美颯以及中國的幾大風電機組制造商都試圖在這個市場一試拳腳。另外,從風電機組的海域分布來看,目前的絕大部分海上項目還是分布在北海附近,其次是大西洋和波羅的海,而地中海在短期內還沒有建設重要項目的跡象。
相比歐洲和亞洲把海上風電作為各自能源計劃的重要部分,美國的海上風電卻仍處于起步階段。直到2012年底,美國還未安裝一臺自己的海上風電機組,這與其在陸上風電方面取得的成績形成了鮮明對比。一直以來,海上風電項目高昂的建設與運輸成本、利益相關方的阻撓、海上風電機組安裝技術、聯邦政府與州級政府之間的管轄沖突等都是造成美國海上風電發展緩慢的重要原因。不過,美國的海上風電發展在這兩年開始有了一些起色。


表1 2011年-2012年全球海上風電裝機統計(數據來源:BTM)
2010年底,隨著美國第一個海上風電項目——鱈魚岬海上風電場項目的獲批,其海上風電開發進入到一個新的時期。該項目位于美國馬薩諸塞州南塔基灣,預計安裝130臺西門子單機容量為3.6MW的風電機組,總裝機容量為468MW。2011年4月,美國能源部和內政部共同發布了《國家海上風電戰略:創建美國海上風電產業》,該戰略計劃到2020年美國海上風電容量將達到10GW,到2030年達到54GW。除了宏大的海上風電發展規劃,在該發展戰略中,還明確了5050萬美元的海上風電技術研發資助計劃,包括支持創新型風電機組設計工具和硬件的開發、支持限制海上風電部署的關鍵行業部門和因素的基礎研究與定向環境研究、以及資助下一代風電機組傳動系統的開發和改進。2012年,美國能源部又啟動了一項1.8億美元的投資計劃,以通過研發創新技術支持美國海上風電項目發展,主要集中在海上風電機組的安裝、海上風電機組與電網的連接等方面。
目前,美國共建有13個海上風電項目,分別位于大西洋、太平洋、大湖地區和墨西哥灣,裝機容量5100MW,但大部分項目都尚未開工建設。這些項目分別是鱈魚岬海上風電場、布魯克島海上風電場、風能中心海上風電場、緬因州“海風”試點項目、水之風海上風電場、大西洋城海上風電場、大西洋中部海上風電場、長島-紐約海上風電場、弗吉尼亞海上風電技術進步項目、破冰船海上風電場、海灣海上風電場、格蘭德河(南北)項目、“浮標”太平洋示范項目、大西洋風能網項目。在這13個項目中,有3個已經簽訂了購電協議。
2013年5月31日,美國首座漂浮式海上風電機組樣機VolturnUS在緬因州佩諾布斯科特河上并網,這也是世界上首個采用混凝土漂浮平臺的風電機組。這一樣機的安裝無疑成為美國海上風電發展史上的重要里程碑。
雖然在海上風電發展方面與歐洲還存在很大差距,但是亞洲的海上風電已經形成一股重要力量,在全球海上風電發展上打破了以往歐洲傳統市場獨占鰲頭的格局。從2000年起,中國、日本和韓國就開始建立自己的海上風電項目,但前幾年發展都比較緩慢,只是零散地建了幾個測試項目。近幾年,這些國家的海上風電發展步伐整體來說有所加快。2012年,亞洲的海上風電裝機項目也主要分布在中國、日本和韓國。這些項目依然還是以一些試驗示范項目或是測試項目為主。
中國:據中國風能協會的統計數據,2012年中國海上風電新增裝機46臺,容量達到127MW,其中潮間帶裝機量為113MW。中國海上風電發展方面的主要成就集中在江蘇如東潮間帶1期50MW增容項目和如東潮間帶50MW試驗增容項目上。從海上風電裝機的總量來說,中國已是全球第四大海上風電市場,僅次于英國、丹麥和比利時,而這距離中國的首臺商業化的海上風電機組安裝時間還只有4年。不過,從海上風電裝機總量來看,中國海上風電市場占有率還很低。雖然2010年江蘇推出首個海上風電特許權招標項目,但這兩年中國海上風電產業取得的進展不大。
值得注意的是,其間,中國各大風電機組制造商紛紛潛心機組研發,并在江蘇、山東、福建等省以及國外試水試驗樣機,為將來海上風電批量應用做好了較好的技術準備。如聯合動力2012年12月在山東濰坊的6MW雙饋型海上風電機組并網,湘電風能2012年4月首臺5MW直驅型海上風電機組在福建吊裝,重慶海裝風電的首臺5MW雙饋型海上風電機組于2012年10月在江蘇如東吊裝,另外還有北車風電的3MW雙饋型海上風電機組在2012年7月下線,遠景的3.6MW半直驅型海上風電機組于2012年在丹麥并網。2013年3月,東汽5.5MW海上風電機組在江蘇如東潮間帶試驗風電場啟用,金風科技的6MW直驅型海上風電機組、明陽風電的5MW超緊湊型雙葉片風電機組也將于近期下線。應該說,目前中國海上風電的發展還處于一個蓄勢待發的積淀期,很多整機制造商在規劃與電價機制尚不明朗的背景下充分做好機組方面的準備,以期海上風電市場打開后分得一杯羹。

表2 2013年全球在建海上風電場項目(數據來源:BTM)

表3 全球海上測試風電場分布(數據來源:BTM)
日本:自從福島核泄露事故以后,日本一直在尋求可以替代核能的可再生能源,海上風電成為首選。2013年,日本開始試運行額定功率為2MW的海上風電機組,嘗試走能源多樣化道路,并不斷改進風電機組技術。日本新能源與產業技術發展機構不斷潛心于海上風電機組研發與試驗,旨在趕上丹麥、英國等風電發展強國。日本新能源產業方面的專家也認為,發展大功率海上風電機組可以比陸上風電機組獲得更好的市場份額。根據日本風電協會發布的裝機目標,到2051年,日本可能會安裝7.5GW固定式基礎的海上風電機組,另外還將安裝總容量為17.5GW漂浮式海上風電機組。2012年在亞洲建立的4個小型海上風電示范項目中,有2臺海上測試機組安裝在日本,有一臺采用的是漂浮式基礎平臺。
韓國:依托在制造業和重工業方面的基礎,韓國近兩年也在加速發展本國的海上風電業務。據悉,韓國政府2012年已經承諾花費3.73億韓元用于發展海上風電,而且還會繼續投資以幫助該國實現2022年可再生能源發電占總發電量10%的目標。對于該國企業進行海上風電設備的研發,韓國政府提出到2016年發展400MW海上風電示范項目和2017年-2019年實現2GW海上風電發展的目標。2013年3月,韓國SK工程建設公司和韓國電力公司向韓國蔚山市政府提交了一項提議,以求在蔚山海岸建設韓國最大的海上風電場。如果通過,該項目有望在2015年開工,2017年投入運營。這個該國最大的海上風電場項目總裝機容量預計為196MW,將包含28臺單機容量為7MW的機組。除此之外,韓國三星集團、現代集團、斗山重工、大宇重工等知名重型制造企業也紛紛開始走出國門,進入歐洲、美國等傳統市場。
總體來看,目前全球海上風電主要還是集中在歐洲,尤其是英國、丹麥和德國等傳統風電發展強國。而亞洲已經作為廣泛的示范區域開始在全球舞臺上嶄露頭角,尤其是中國、日本和韓國。
一方面,由于過去可利用的海上風電機組有限,海上風電產業在機組交付時間上也會更長。但是,現在這種情況正在改觀,因為有越來越多的制造商在設計和測試更大容量規模的海上樣機。全球已有9款單機容量超過3MW的機組已經進入海上風電場的商業化運作中,分別是西門子、維斯塔斯、REpower、Bard、Areva、華銳風電、上海電氣、重慶海裝和湘電風能。另一方面,風電機組大型化成為技術發展主流的趨勢更加明顯。特別是隨著海上風電逐漸成為一種發展趨勢,大型化機型更加適應海上風電發展的各種需要。2011年-2012年成為世界風電巨頭集中發布大型風電機組、特別是大型海上風電機組的年份。這些機組很多還需要1年-2年的示范項目之后,才會投入生產線批量生產。由于在歐洲大部分此類機組要到2015年英國33GW的Round3項目開始時才能大批量生產,因此也被稱為“下一代風電機組”。
隨著海上風電的不斷發展,一些問題也開始凸顯。一是在某些關鍵市場還未建立有利的法規制度體系;二是海上風電每千瓦時面臨成本下調的挑戰。而且,隨著項目往深海區域推進的趨勢,海上風電成本會增加,風電機組的安裝難度也會上升。未來幾年,全球海上風電相關配套設備產業會越來越受制約,譬如安裝維護船、海底電纜等。不過,雖然存在各種挑戰,海上風電在未來5年還是會取得進一步的發展,主要是在北歐地區,特別是英國和德國,還有遠東地區,包括中國、韓國和日本。
2012年全球海上風電發展統計與分析
本刊記者 蘇曉
