海上風電相關問題分析

文 | 曹巍

海上風電相關問題分析

文 | 曹巍

國內外發展概況

一、國外海上風電發展情況

目前，歐洲海上風電發展在全球是一枝獨秀，在全球裝機容量最多的8個國家中，歐洲占據6席。截至2015年底，歐洲海上風電場累計裝機容量1102.7萬千瓦，占全球海上風電裝機容量的90.7%。其中，英國是海上風電裝機容量最大國家，累計裝機容量占全球累計裝機的42%，德國是2015年新增裝機容量最快的國家，占據了當年海上風電新增裝機容量的67%。

通過對近幾年國外主要海上風電項目的綜合分析，發現國外海上風電有如下的發展趨勢：

（一）海上風電項目離岸距離越來越遠

自2009年以來，很多項目已經安裝在離岸20英里以上的水域。隨著德國海上風電項目的快速發展，2015年其海上風電項目的平均離岸距離達到了33英里。2015年歐洲海上風電場平均水深達到27.2米，距離岸邊的平均距離達到27英里。

（二）海上風電項目單位投資逐漸增加

隨著海上風電場向更深的海域布局建設，將面臨復雜程度不斷提高的深海地質條件，從而造成基礎施工、送出線路、運輸安裝等成本不斷上漲，從歐洲的經驗來看，海上風電項目單位千瓦投資呈現一個逐漸增加的趨勢。

表1 全球主要國家歷年海上風電裝機情況

（三）海上風電機組風輪直徑和單機容量不斷增大

(四)海上風電單一項目平均規模不斷增大

伴隨以上的發展趨勢，全球海上風電單一項目正向更大裝機容量方向發展。2008年歐洲海上風電場平均規模為6.22萬千瓦，這一數值在2009年達到7.21萬千瓦，而2010年－2015年全球海上風電場平均規模增長了一倍以上，由15.53萬千瓦增長到33.79萬千瓦。隨著英國Dogger Bank地區數個裝機容量達120萬千瓦的海上風電項目獲批，未來海上風電場的平均規模將進一步擴大。

（五）海上風電運維成本逐漸下降

隨著風電設備設計、制造能力的提高，使得風電機組智能化水平、抵抗鹽霧腐蝕及惡劣環境等的能力增強，可靠性及可利用率提高；風電機組供應鏈成熟度的逐漸增加、備品備件管理系統的進步，為風電場的持續穩定運行提供了條件；利用成熟的遙感技術，可對風電機組實行遠程監控、在線實時診斷。上述因素的共同作用，極大地減少了運行維護資金和人力的投入，使得海上風電的運維成本及度電成本呈現了一定的下降趨勢。

國內海上風電發展情況

截至2015年底，我國已建成海上風電項目累計裝機容量101.8萬千瓦，其中潮間帶裝機容量61.53萬千瓦（60.4%）、近海裝機容量40.27萬千瓦（39.6%）。

目前我國海上風電項目主要為潮間帶項目，且成規模的項目很少，僅有如東潮間帶示范項目和上海東海大橋近海項目，其余均為實驗風電場或各風電機組制造商安裝的實驗樣機。具體如表3所示。

隨著水庫大壩的不斷隆起，下游河道開始日漸干涸。一只只烏龜蜷縮在龜裂、僵硬的土地上艱難爬行、奄奄一息。忽然，一只野鶴翩躚而至，用細長的喙叼起一只烏龜向上游飛去，奮力飛躍大壩，將烏龜扔到水中。隨后，更多的野鶴飛來，紛紛叼起烏龜，將它們叼到上游的水域中。烏龜得救了，在水中歡快地游動，野鶴們在水面上盤弋低旋，鳴叫聲此起彼伏。一陣陣聲情并茂的天簌交匯之后，群群野鶴才向南方飛去。這是一場動物之間的傳奇盛舉，它為我的家鄉九臺，播下了善良和愛的神奇。

整體上來講，受困于上網電價偏低、成本高企、用海爭議等因素，中國海上風電發展緩慢，2010年首批特許權招標100萬千瓦海上風電項目目前仍處于擱淺狀態。2014 年6月國家發改委出臺海上風電標桿上網電價后，一定程度上推動了海上風電發展，但電價水平仍低于開發企業預期，與投資風險相比，缺乏吸引力，多數企業秉持“積極關注、謹慎實施”的態度。

為推動海上風電發展，國家能源局于2014年12月，發布《關于印發全國海上風電開發建設方案（2014-2016）的通知》，列入開發方案44個項目，總容量1053萬千瓦。國家能源局開發方案通知中的44個項目，目前僅14個項目完成核準，其余項目均處于前期工作階段，大多數項目仍未進行可行性研究工作。

海上風電建設主要影響因素主要有：

（一）風電機組選型

海上風電在機型選擇上，并不是單機容量越大越好，應結合技術成熟度、價格水平及風電場風能資源特點等進行綜合分析選擇，使單位電度投資達到最優水平，以實現預期的經濟效果。同時，海上風電機組進行機型選擇時還需考慮一些特殊的要求，如機組需具有一定的抗臺風、防鹽霧、防潮、防腐、防雷暴等性能；受海上運行環境復雜，維修困難的影響，擬選風電機組在可靠性、易維護性等方面也要具有一定的保證。

海上風電項目風電機組選型主要根據安全等級、基礎造價等情況進行經濟性比較確定。目前國內潮間帶（主要位于江蘇）及部分近海風電項目，地質條件簡單，基礎型式以單樁為主、基礎造價較低，選擇較為成熟的相對較小容量國產風電機組更具有經濟性。但從長遠來講，未來大多數近海風電項目由于離岸較遠、水深較深、海底地質條件復雜，基礎型式多為高樁承臺、基礎造價較高，選擇單機容量較大的風電機組更具有經濟性。

目前國產大容量海上風電機組主要集中于潮間帶項目，其余為試驗風電機組，尚無大規模近海風電項目的實際運行業績。國內近海風電項目一般選擇成熟度、可靠性和運行記錄較好的進口風電機組。根據上述分析，現階段國內潮間帶及部分近海風電項目可選用成熟的國產2.5兆瓦海上風電機組，多數近海風電項目適宜選擇4兆瓦及以上大容量進口海上風電機組。

但即使機組容量相同，不同廠商生產的機型，除了機組造價不同外，在葉輪直徑、輪轂高度、塔筒重量、對基礎的要求等方面均有差異，造成不同機型對應的微觀選址布置、發電量、項目投資等方面均不相同。

（二）風電機組基礎

風電機組基礎投資主要取決于采用何種基礎結構型式。海上風電可研階段一般情況下僅布置2條－4條勘探線，勘探鉆孔未覆蓋所有機位，可能存在未發現的不利地質狀況。可研階段項目擬選機位條件下，樁基礎設計方案需隨地質條件揭露情況進行調整，無法保證不會變動，對項目的影響具體表現在無法精確計算設計樁長、無法明確樁基是否需進行嵌巖施工，造成基礎施工方法的不確定、施工工期不易保證等現象，最終導致項目投資存在較大的不確定性和一定的投資風險。加大可研階段的鉆孔數量和勘探工作量可在一定程度上降低基礎風險，但勢必將進一步增加項目投資，且無法完全避免風險。

表3 截至2015年底中國已建海上風電項目情況

（三）海域征遷

目前部分海上風電項目存在與漁業、養殖業共用海域的情況，國內相關規定對于征海補償的標準均較低，與漁民養殖產生的實際效益有較大差距，最終的補償成本不易確定，且沿海部分省份對于海域使用權正在進行招拍掛的改革，改革后征海成本也可能會有所上升。

（四）施工吊裝

施工企業方面，目前中國海上風電主要施工企業為中鐵大橋局、中交三航局、龍源振華和華電重工。其中龍源振華現有裝備及已購置并將于近期到位的設備可適用于潮間帶及近海風電施工，但近海施工經驗較少；中鐵大橋局、中交三航局和華電重工裝備情況較好，具備4兆瓦－6兆瓦近海大型海上風電機組施工能力，但施工經驗較少。

在安裝裝備方面，國內現有近海專業海上風電安裝船僅有3條，其中龍源振華、中鐵大橋局和華電重工各1條，若按照國家能源局海上風電建設方案，約需30條海上安裝船，現有施工裝備有較大缺口。在全球海上風電安裝船短缺的背景下，租借成本較高。

在國內施工企業近海風電施工技術不成熟、施工裝備短缺的情況下，若項目所處海域地質條件復雜、基礎施工難度大，或出現大規模海上風電建設，造成設備競爭激烈的情況，風電機組安裝的人工費及施工機械使用費將大幅增加，大部分開發企業可能面臨無船安裝的情況，這將進一步影響施工工期，造成建設期利息增加，產生投資風險。

結論

國內潮間帶及部分地質條件簡單的近海風電項目基礎型式為單樁基礎，單位基礎投資相對較低，適宜選用相對較小容量的國產風電機組，多數近海風電項目基礎型式為高樁承臺，單位基礎投資相對較高，適宜選用大容量風電機組。但目前國產大容量海上風電機組尚無大規模近海風電項目的實際運行業績，近海風電項目一般會選擇進口風電機組。隨著國內海上風電的發展，進口風電機組需求可能進一步增大，風電機組價格可能出現一定變化。

安裝工程在面臨施工企業技術不成熟及施工設備相對短缺的情況時，在建設前期項目公司通過與施工企業充分溝通、協調，并結合安裝效率隨建設進行逐步提高的情況，安裝工期基本可控。龍源集團擁有獨屬的海上風電施工企業及專業安裝船，相對其他開發企業具有安裝機具及建設工期的保障優勢。

但基礎和征海拆遷的不可預見性，可能造成投資增加，將對項目效益產生一定影響，且影響程度無法準確預估。更為重要的是，目前我國仍處于海上風電發展初期，國內的海上風電機組多數通過陸上風電機組改進而成，尚未經過長期的運行試驗周期，設計工藝也未得到很好的論證，使得風電機組的故障率較高，不但影響發電利用小時數，還會在項目出質保期后面臨較大運維成本壓力。

綜上所述，近海風電項目電價明確、設備價格及安裝費用基本可控，而風電機組基礎、征海拆遷費用、風電機組長期可靠性存在的較大不確定性，是影響近海風電項目經濟效益的關鍵因素。

（作者單位：國電能源研究院）