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漂浮式風電商業化進展如何?

2023-05-18 10:16:24 新能源風電觀察

海風向深遠海發展成為未來趨勢。近海資源較為飽和+風能利用效率高,海風向深遠海發展趨勢較為明顯。深遠海建設漂浮式風電具備成本優勢,漂浮式風電前景廣闊。

海上風電在深遠海發展趨勢下,漂浮式是必然方向

海上風電向深遠海發展是必然趨勢。由于海上風電通常更靠近能源消耗中心且風資源情況優于陸上風電,海上風電步入快速增長期。但由于近海開發資源有限、生態約束強、其他經濟活動需求大、場址較為分散,海上風電向深遠海發展是必然趨勢。相較于近海風電,深遠海域具有風資源條件更優、開發潛力巨大、限制性因素少等優勢。根據Principle Power統計,全球超過80%的海上風能資源潛力都蘊藏在水深超過40m的海域。隨著海上風電從淺近海走向深遠海,基礎形式從重力式、多腳架、高樁承臺、單樁,逐漸演變為導管架基礎、漂浮式基礎。從經濟性角度出發,當水深大于60m時,多采用漂浮式。

自2009年由挪威Equinor公司開發的全球首臺兆瓦級漂浮式海上風電樣機安裝以來,葡萄牙、日本、英國、法國、西班牙、韓國、挪威、中國等國先后投運了漂浮式海上風電項目。據我們不完全統計,截至2022年,全球累計共有202.55MW漂浮式風電項目投運,其中英國/挪威/葡萄牙分別累計投運80/66/27MW,占比39%/33%/13%。已投運的漂浮式風電項目中,浮式基礎有單樁式、半潛式、駁船式三種,占比分別為52%、46%、2%。

漂浮式風電蓄勢待發,遠期規劃目標達44GW+

據已披露項目,2023-2025年已有530MW確定性漂浮式風電項目將投運,裝機規模及單機容量相較歷史均有一定提升。目前全球最大的漂浮式海上風電項目Hywind Tampen已于2022年投運7臺單機容量為8.6MW的風機,剩下4臺預計2023年投運;我國首個商業化漂浮式海上風電項目——中電建萬寧漂浮式海上風電試驗項目一期工程已獲批核準,進入實施階段。

目前多國已宣布漂浮式裝機規劃。截至2030年,歐洲累計漂浮式風電裝機規模或超20GW,韓國累計規模或達9GW。截至2035年,美國累計漂浮式風電裝機規模或達15GW。

根據我們預測,2022-2025年期間全球漂浮式新增裝機為0.1GW、0.2GW、0.3GW、1.2GW,其中韓國、意大利、中國新增裝機規模位列前三,分別為700MW、256MW、234MW。預計2030年全球漂浮式新增裝機將達7.9GW,2022-2025年、2025-2030年全球新增漂浮式裝機年復合增速為175%、45%。

2025年漂浮式風電建設成本有望降至2.3萬元/kw。深遠海趨勢下漂浮式風電是風資源開發的關鍵,經濟性為核心制約因素,分結構來看:1)風機機組:我們預計風機單體容量將從2021年的5-6MW增長至2025年的16-18MW,大型化可降本約40%,降本后占比約18%;2)浮式基礎:我們認為降低用鋼量為降本關鍵,預計至2025年可降本約60%,占比約27%;3)系泊系統:我們認為短期內使用“配重+輕系泊線”和公共錨點設計為主要降本路徑,預計至2025年可降本約50%,占比約20%;4)海纜:我們認為海纜電壓等級的提升和附件的國產化為主要降本路徑,預計至2025年可降本約30%,占比約9%;5)安裝施工:我們認為施工流程規模化為主要降本路徑,預計至2025年可降本約60%,占比約22%。

2027年漂浮式風電系泊系統全球市場空間可達48億元,2023-2027年CAGR達58.04%。核心假設:1)根據GWEC預測數據,2023-2031年全球海上漂浮式風電裝機量將從101MW增長至9900MW;2)我們預測建設成本由2023年的4萬元/kw逐步降低至2027年的1.8萬元/kw,由降本經濟性測算我們假設系泊系統成本占比保持19%不變。商業化進程方面:我國海南萬寧項目或將成為世界首個商業化項目,目前已完成了清表工作,計劃一期200MW將于2025年建成并網,二期800MW將于2027年建成并網。

綜合資源端、政策端和經濟性來看

綜合資源端、政策端和經濟性來看,我們認為漂浮式風電有望成為海上風電由近海向深遠海轉變趨勢下的主要發展方向。根據GWEC數據,2030年全球漂浮式風電累計裝機量將達到16.5GW,是2020年的近970倍。

1.資源端:全球80%海上風資源位于水深超過60m海域

全球80%海上風資源位于水深超過60m海域,我國深遠海與風資源接近淺近海的4倍。

全球:根據《海上漂浮式風機發展調研及分析》,全球80%海上風資源位于水深超過60m海域。

我國:根據《漂浮式海上風電關鍵技術與發展趨勢》,我國深遠海域可開發面積約67萬平方千米,風電資源開發量約2000GW,接近淺海資源量的4倍。就我國東南沿海地區而言,深遠海領域的風能在風速、風功率密度和湍流等方面都比近淺海更具優勢。

漂浮式風電突破了水深和海床條件的限制,可以安裝至具有強風的x遠洋深處,風能利用大幅提升。近海海上風電開發資源有限、生態約束強、其他經濟活動需求大、場址較為分散,所用的基礎主要為單樁式和導管架式,對水深有嚴格的要求。漂浮式風電可以突破這種限制,漂浮式基礎支撐上部風機,通過系泊系統與海床相連,受水深影響小,擺脫復雜海床地形及地質條件約束,適用范圍更廣,擺脫了海上漁場、航線的束縛,可獲得更多風能資源。

2.政策端:專屬經濟區有望1-2年內釋放200+GW增量

我國從2013年至今相繼出臺政策,推動海上漂浮式風電技術的技術研發和發展規劃。

技術研發:2013年,國家“863”計劃支持并啟動兩個漂浮式風電關鍵技術研發項目。2016-2018年國家有關部門又相繼發布三份文件,要求將深海風能利用提上日程;開展“海上浮式風電機組以及各種基礎形式”的技術攻關;研發深海浮式風電機組,掌握遠距離水深大型海上風電場設計、建設和運維等關鍵技術,推進深海風電發展。

發展規劃:我們預計我國專屬經濟區海風近1-2年有望釋放200GW+資源量。根據中國電建(7.320,-0.14,-1.88%)華東勘測設計研究院的統計,短期內按照大部分省份開發到離岸100km,江蘇、廣東、浙江等省份開發到離岸120-140km的范圍,我們保守估算專屬經濟區內近1-2年有望釋放200GW+資源量;中長期伴隨技術進步降本的實現和更遠區域(離岸150-400km)的開發,我們預計可開發資源體量空間能夠更上一個大的臺階。

3.經濟性:單機容量、單體規模的提升和技術進步為降本主要抓手

理論上,當水深超過60m后,漂浮式風機將比固定式風機更具經濟優勢。1)根據《海上漂浮式風機關鍵技術研究進展》數據,當水深超過60m后,漂浮式海上風機將比固定式海上風機更具有工程經濟性,并隨著水深增加而愈加凸顯經濟優勢。2)漂浮式風電可以與其他應用結合,促進其他行業發展。例如對遠洋油氣開采平臺、可燃冰開采平臺、海底礦能開采設施等提供就近的電力輸送,將漂浮式風機與遠洋養殖業相結合可以為遠洋養殖魚箱提供主體結構的同時也為相關設備提供電力,將漂浮式風電與制氫結合可以避免電力的遠距離輸送問題。

經濟性是漂浮式風電能否商業化的關鍵,由于尚未形成產業規模,目前單位造價約4-5萬元/kw,高于固定式海上風電,未來有較大降本空間。

目前單位造價:1)國外:根據Equinor數據,2022年建成的Hywind Tampen作為全球上首個商業化運行的漂浮式風電場,對應的投資成本約4萬元/kw;2)國內:根據《專屬經濟區,中國海上風電發展的下一階段》和海裝“扶搖號”環評報告,我國目前已經建成投運的漂浮式風電項目三峽“引領號”單位造價為44364元/kw,海裝“扶搖號”單位造價為48387元/kw。

造價的原因:1)浮體建造、吊裝拖航施工以及動態電纜的制造和施工等浮式海上風電特有的環節尚未形成產業規模。2)漂浮式風機大多處于示范和試點階段,單件制造成本較高。3)目前漂浮式風電樣機設計相對保守,冗余度較高,進一步增加了建造成本。

現在只是小試牛刀,“十五五”期間才是大看點

雖然現在漂浮式海風還沒有大規模產業化,但未來規模可期。根據中國對海風的規劃,海風資源規劃空間400GW,其中近海100GW,深遠海300GW,而目前中中國海風累計裝機量約30GW,發展空間超過10倍。

根據GWEC測算,十四五期間全球漂浮式海上風電項目新增裝機約達到1GW,中國預計能達到200MW。十五五期間全球預計能達到約10GW,中國預計在十五五期間預計可以達到3GW。最近的項目是2022年12月海南萬寧100萬千瓦漂浮式項目開工啟動。

成本方面,目前固定式海風的收益率約6%,近海中國已非常成熟,深遠海示范項目成本都比較高,目前漂浮式海風造價約是固定海上風電的4倍,其中成本占比最高的是浮體,占比約30%;其次是系泊系統,占比約20%;然后風機占14%;海纜占6%。

漂浮式風電從目前看還是遠期故事。與光伏鈣鈦礦類似,技術發展的不確定性、成本能否快速下降是市場需要關注的核心。




責任編輯: 李穎

標簽:漂浮式風電,商業化進展