美國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展概述（市場(chǎng)篇）

文 | 全球能源互聯(lián)網(wǎng)集團(tuán)有限公司（發(fā)展合作組織） 周鋒，黃磊，王乾坤

從全球來(lái)看，海上風(fēng)電已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展階段。截至2019年年底，全球海上風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)容量接近3000萬(wàn)千瓦。其中，美國(guó)僅有羅德島州的一個(gè)3萬(wàn)千瓦海上風(fēng)電場(chǎng)在運(yùn)。但美國(guó)海上風(fēng)能資源十分豐富，相關(guān)政策不斷出臺(tái)，一批規(guī)劃項(xiàng)目正在推進(jìn)，預(yù)計(jì)近期將有較快發(fā)展。本系列文章將圍繞美國(guó)，尤其是該國(guó)東部海域的海上風(fēng)電相關(guān)情況，從政策和市場(chǎng)兩個(gè)角度介紹其海上風(fēng)電的資源潛力、監(jiān)管政策、開(kāi)發(fā)流程、產(chǎn)業(yè)配套等。

資源與開(kāi)發(fā)潛力

根據(jù)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的報(bào)告，美國(guó)的海上風(fēng)能總資源潛力為108億千瓦，即每年潛在發(fā)電量超過(guò)44萬(wàn)億千瓦時(shí)，其中，技術(shù)可開(kāi)發(fā)潛力超過(guò)20億千瓦或每年發(fā)電量為7.2萬(wàn)億千瓦時(shí)。

從技術(shù)上來(lái)講，美國(guó)東北部，即緬因州、馬薩諸塞州、羅德島州、紐約州、新澤西州具有最好的海上風(fēng)電發(fā)展?jié)摿ΑＤ喜康姆鹆_里達(dá)州、德克薩斯州、路易斯安納州雖然擁有漫長(zhǎng)的海岸線和寬廣的大陸架，但由于海域風(fēng)速較低，所以，發(fā)展優(yōu)勢(shì)不如東北部各州明顯。

開(kāi)發(fā)情況

目前，美國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)相對(duì)活躍的地區(qū)主要集中在東部弗吉尼亞州－馬薩諸塞州的大西洋沿海區(qū)域；在美國(guó)太平洋沿岸、五大湖、南大西洋沿岸地區(qū)也有一些新規(guī)劃的海上風(fēng)電項(xiàng)目；墨西哥灣地區(qū)的海上風(fēng)電發(fā)展相對(duì)滯后。美國(guó)東部海岸線涉及緬因州、馬薩諸塞州、康涅狄格州、羅德島州、紐約州、新澤西州、馬里蘭州、弗吉尼亞州、其中，東北部（緬因州、馬薩諸塞州、羅德島州、紐約州、新澤西州）的風(fēng)速較高，風(fēng)能資源較好。

一、在運(yùn)項(xiàng)目

羅德島州的布洛克島風(fēng)電項(xiàng)目于2016年建成投運(yùn)，裝機(jī)容量為3萬(wàn)千瓦，共安裝 5 臺(tái)海上風(fēng)電機(jī)組，單機(jī)容量為6兆瓦，由沃旭能源（?rsted）、通用電氣和花旗集團(tuán)合資開(kāi)發(fā)，能夠滿足布洛克島超過(guò)90%的用電需求。

二、前期開(kāi)發(fā)項(xiàng)目

前期開(kāi)發(fā)項(xiàng)目概況。截至2019年年底，除了已投運(yùn)的1個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目，美國(guó)還有12個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入建設(shè)審批流程（提交申請(qǐng)，并制訂了建設(shè)運(yùn)營(yíng)計(jì)劃或者取得購(gòu)電合同），5個(gè)項(xiàng)目（均在太平洋沿海地區(qū)）的建設(shè)申請(qǐng)已經(jīng)提交至美國(guó)內(nèi)政部海洋能源管理局。上述18個(gè)項(xiàng)目中，15個(gè)已經(jīng)取得聯(lián)邦專屬水域租賃權(quán)，1個(gè)取得州屬水域租賃權(quán)，2個(gè)尚在申請(qǐng)州屬水域租賃權(quán)。位于州屬水域的3個(gè)項(xiàng)目分別在羅德島州、緬因州和伊利湖地區(qū)。截至2019年年底，美國(guó)東部海域處于開(kāi)發(fā)階段的海上風(fēng)電項(xiàng)目共有15個(gè)，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到683.8萬(wàn)千瓦（如表1）。

表1 美國(guó)東部正在開(kāi)發(fā)的海上風(fēng)電項(xiàng)目情況

項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商。美國(guó)的海上風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商主要為歐洲海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)公司和當(dāng)?shù)睾献骰锇榻M成的聯(lián)合體，包括丹麥的沃旭能源公司、挪威的Equinor公司。當(dāng)?shù)睾献骰锇橹饕獮轱L(fēng)電接入系統(tǒng)所在地的電力公司，如英國(guó)電網(wǎng)美國(guó)公司（National Grid）、永源能源公司（Eversource）。法國(guó)電力集團(tuán)的子公司EDF可再生能源公司，以及石油行業(yè)巨頭殼牌公司也參與了美國(guó)海上風(fēng)電的投資建設(shè)。

（接上表）

補(bǔ)貼方式和水平。美國(guó)海上風(fēng)電項(xiàng)目在州層面有兩種獲得補(bǔ)貼方式：一是通過(guò)州政府取得“海上風(fēng)電可再生能源證書(shū)”（OREC，以下簡(jiǎn)稱“證書(shū)”），出售證書(shū)獲得的收入就相當(dāng)于得到補(bǔ)貼，實(shí)際發(fā)電量在電力市場(chǎng)進(jìn)行交易；二是與當(dāng)?shù)仉娏竞炗嗁?gòu)電協(xié)議，相當(dāng)于固定上網(wǎng)電價(jià)，其中包含了對(duì)項(xiàng)目的補(bǔ)貼。從表2可以看出，美國(guó)大部分正在開(kāi)發(fā)的海上風(fēng)電項(xiàng)目選擇采用證書(shū)方式獲得補(bǔ)貼，證書(shū)價(jià)格在各州之間差異很大，在6.5～13.2美分/千瓦時(shí)之間，馬薩諸塞州葡萄園風(fēng)電項(xiàng)目的證書(shū)價(jià)格最低，是馬里蘭州的一半。

三、項(xiàng)目規(guī)劃情況

截至2019年年底，美國(guó)東部沿海各州處于規(guī)劃階段的海上風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到2286.8萬(wàn)千瓦。其中，681.6萬(wàn)千瓦項(xiàng)目的建設(shè)申請(qǐng)已提交，如表3所示。

根據(jù)美國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)（AWEA）的最新報(bào)告，截至2019年年底，美國(guó)聯(lián)邦租賃區(qū)域海上風(fēng)電總規(guī)劃裝機(jī)容量為2600萬(wàn)千瓦，主要集中在東部大西洋沿岸的紐約州、新澤西州、馬薩諸塞州、康涅狄格州、羅德島州、馬里蘭州和弗吉尼亞州等地區(qū)。該協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)到2026年，將有15個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目，總計(jì)約911.2萬(wàn)千瓦的裝機(jī)投入運(yùn)行。

產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況

一、產(chǎn)業(yè)配套總體情況

海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)配套的組成部分有：風(fēng)電機(jī)組、海上變電站及海底電纜、上岸電纜、安裝及承載船只、陸上輸電、陸上設(shè)備組裝、港口建設(shè)、施工船只及服務(wù)、海纜分布圖繪制及地理信息服務(wù)、運(yùn)行維護(hù)。現(xiàn)階段，美國(guó)本土海上風(fēng)電施工建設(shè)配套產(chǎn)業(yè)不成熟，因此，目前在美國(guó)風(fēng)電開(kāi)發(fā)市場(chǎng)中，歐洲公司聯(lián)合當(dāng)?shù)仉娏菊紦?jù)了主導(dǎo)地位。

美國(guó)本土工業(yè)沒(méi)有能力制造用于組裝建設(shè)海上機(jī)組的特種船只，但是瓊斯法案又限制了外國(guó)船只在該國(guó)海域施工作業(yè)，對(duì)海上風(fēng)電項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)帶來(lái)不利影響。美國(guó)本土的海上風(fēng)電工業(yè)配套還處于初期發(fā)展階段，除了在制造風(fēng)電機(jī)組方面（通用電氣公司）比較突出外，與海上風(fēng)電相關(guān)的制造、安裝、運(yùn)輸、基礎(chǔ)建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、人工等配套資源的本土化程度都比較低，需要經(jīng)歷一段時(shí)期來(lái)吸收歐洲海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)和物資采購(gòu)的經(jīng)驗(yàn)。除了機(jī)組、海上平臺(tái)、構(gòu)架和匯集站，海上風(fēng)電項(xiàng)目還需要將海底電纜敷設(shè)連接至沿岸的變電站，并進(jìn)一步接入電網(wǎng)。

二、參與海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的公司情況

通用電氣和西門子歌美颯在提供機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)的輔助設(shè)施方面占據(jù)主導(dǎo)地位。海纜和匯集站方面則競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，參與者包括ABB、西門子、住友商事株式會(huì)社（Sumimoto）、普睿司曼（Prysmian）等，F(xiàn)red Olsen Windcarrier公司擁有最好的展放海纜船只、專業(yè)技術(shù)人員和工人。

在新英格蘭地區(qū)及中部大西洋地區(qū)的幾個(gè)州中，新澤西州具備港口建設(shè)方面的優(yōu)勢(shì)。新澤西州有多個(gè)適合海上風(fēng)電配套作業(yè)的港口，特別是近期擴(kuò)建的保羅斯伯勒（Paulsboro，地名）港口，是近50年第一個(gè)位于特拉華（Delaware）河流上游的海運(yùn)港口。康涅狄格州聯(lián)合開(kāi)發(fā)商沃旭能源共同開(kāi)發(fā)建設(shè)了新倫敦港口。紐約州則是投資2億美元用于擴(kuò)建該州的沿海港口，便于海上風(fēng)電配套作業(yè)。葡萄園風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商在羅德島州建設(shè)了布里奇波特港口。布里奇波特港口和新倫敦港口都是理想的海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)配套作業(yè)港口，因?yàn)樵谕ㄍ@些港口的水道上都沒(méi)有橋梁，使得大型運(yùn)輸船只出入港口時(shí)不受高度的限制。

表2 美國(guó)東部各州風(fēng)電補(bǔ)貼方式及水平

表3 美國(guó)東部各州風(fēng)電規(guī)劃與提交申請(qǐng)的項(xiàng)目容量

表4 有關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)美國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)模的預(yù)測(cè)

例如，羅德島州的布洛克島風(fēng)電項(xiàng)目是以EPC總包的方式完成的，其中，大型石油天然氣總包公司，以及大型海洋基礎(chǔ)設(shè)施承包商都紛紛參與到海上風(fēng)電的競(jìng)標(biāo)中。如：SNC-蘭萬(wàn)靈（SNC-Lavalin）集團(tuán)、嘉科（Jacob）工程公司、殼牌、Quanta公司、美國(guó)福陸（Fluor）公司、麥克德莫特（Mcdermott）國(guó)際公司、博威（Black&Veatch）工程顧問(wèn)有限公司、Petrafac公司等。布洛克島海上風(fēng)電項(xiàng)目的機(jī)組是由通用電氣公司提供，它同時(shí)也負(fù)責(zé)這些機(jī)組投運(yùn)后15年內(nèi)的運(yùn)行維護(hù)工作。機(jī)組的鋼構(gòu)架由海灣島制造（Gulf Island Fabrication）公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)，專業(yè)潛水服務(wù)（Specialty Diving Services）公司負(fù)責(zé)組裝。整個(gè)機(jī)組基礎(chǔ)的安裝建設(shè)由Weeks Maring和Manson兩家公司組成的合資公司負(fù)責(zé)完成。陸上和水下的環(huán)境影響評(píng)估報(bào)告由Tech Environmental公司完成。施工監(jiān)理由Tetra Tech公司負(fù)責(zé)。海上保修檢驗(yàn)服務(wù)由LOC 休斯頓公司負(fù)責(zé)。

發(fā)展前景展望

對(duì)比美國(guó)能源部（DOE）、美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)能源信息署（EIA）、國(guó)際能源署（IEA）、彭博新能源財(cái)經(jīng)（BNEF）等5家機(jī)構(gòu)的最新研究成果可以看出，各家關(guān)于美國(guó)未來(lái)海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)模的預(yù)測(cè)結(jié)果差異很大，總體判斷是：未來(lái)十年是美國(guó)海上風(fēng)電的起步階段，預(yù)計(jì)2030年后進(jìn)入大規(guī)模開(kāi)發(fā)階段。有關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)美國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)模的預(yù)測(cè)如表4所示。