中国的能源需求继续快速增长,煤炭(70%)和石油(19%)满足了大部分需求。电力供应主要由煤炭主导,尽管水电已经做出了重要贡献。然而,政府一直致力于降低能源强度,增加可再生能源的使用。将大量的风力发电能力连接到能源匮乏的东部沿海地区的挑战,以及能源多样化的愿望,导致人们越来越重视将海上风力作为一种接近需求的潜在新可再生能源。事实上,政府已经设定了雄心勃勃的目标,即到2015年安装5千兆瓦的海上风电装机容量,到2020年安装30千兆瓦的海上风电装机容量,这将超过其他国家的装机容量。然而,中国海上风电产业的发展面临诸多挑战。
中国海上风电的雄心和挑战
中国可在水深5至25米的海域开发200吉瓦海上风能,在水深25至50米的海域可开发300吉瓦海上风能[一世]。在这一范围内,政府的部署目标如下:到2015年达到5千兆瓦,到2020年达到30千兆瓦,这将使其成为全球海上风力发电的领导者。
但30亿瓦的发电量仅占2012年该国总发电量(1144亿瓦)的2.6%。此外,目前4,693千瓦时的电力需求预计到2020年将达到8,000千瓦时,到2030年将达到10,000千瓦时(国际能源机构,2011年)。但即便是这个每年500万千瓦的看似温和的建设速度,也将高于目前全球海上风力发电能力。
尽管中国目前的电力供应主要来自燃煤发电站,近年来水力发电的份额也在增加,但开发更清洁能源的压力越来越大。2006年,中国政府通过《可再生能源法》(renewable energy Law, REL)为可再生能源制定了雄心勃勃的目标,要求到2020年可再生能源占一次能源的15%(国家能源局,2013年):海上风能将是解决方案的一部分。
大多数风电对可再生能源部件的贡献将继续来自陆上风,从2006年的安装量为2.5GW的装机容量到2012年以上超过75GW,或者CAGR 76%(二)。海上风力容量逐渐增加,但需要时间,而且可能比预期慢。实际上,如果未满足2015年和2020年的目标,则不会令人惊讶;中国的国家能源政府已承认可能会错过其2015年的5GW海上目标。
截至2013年底,装机容量仅超过425兆瓦,其中大部分是潮间带(通常在距海岸1英里以内),而不是真正的近海。此外,部署的速度在过去几年中有所下降,2013年仅增加了39兆瓦的装机容量[3],这与上述陆上风力的增长速度形成鲜明对比。目前,一些1千兆瓦的近海项目正在开发中[IV]。
2014年在建项目 | |||
福建莆田南里岛离岸项目 | 400兆瓦 | 龙源 | 在海岸附近 |
富士莆田海湾海上风店 | 300MW | 福建Zhongmin | 在海岸附近 |
江苏如东潮间带工程 | 200兆瓦 | 龙源 | 互相潮汐 |
江苏大丰租赁厂项目 | 200兆瓦 | 龙源 | 互相潮汐 |
江苏如东海上项目 | 150兆瓦 | 中国广东核电 | 互相潮汐 |
上海东海大桥二期工程 | 116兆瓦 | 上海东海风能 | 在海岸附近 |
广东珠海桂山项目 | 200兆瓦 | 中国南方电网 | 在海岸附近 |
政策& Feed-in-Tariffs
中国的海上风电场(通常小于15公里)靠近海岸,与英国第1轮和第2轮风电场类似,后者的典型资本支出在120万英镑/兆瓦至150万英镑/兆瓦之间(BWEA和Garrad Hassan, 2009年a)。碳信托(Carbon Trust)审查的分析表明,狗万滚球app下载中国的部署成本与之相似,在130万英镑/兆瓦至140万英镑/兆瓦左右。而在英国,过去5年成本上升,原因是远离海岸的农场条件更具挑战性,与海洋的接触条件也更困难,资本支出翻了一番,达到300万英镑/兆瓦。因此,任何对中国未来成本的评估都必须考虑到海上风电场选址的变化。
虽然显然海上风的挑战更大,但中国的许多问题都与项目的招标进程有关,其中开发商提交了低价以赢得招标,但作为规划和预设的实际成本。已清楚,开发商一直不愿赶到施工阶段。
最近宣布关税(适合)的饲料确实有助于为开发商提供一些清晰:
- 对于非招标的海上风电项目,上网电价取决于项目是在潮间带还是在海上。2017年之前(不包括2017年)运营的海上风电项目的上网电价为每千瓦时0.85元(0.08英镑)(含税),而潮间带风电项目的上网电价为每千瓦时0.75元(0.07英镑)。
- 对于2017年以后运营的海上风电项目,上网电价将根据海上风电项目的技术进步和成本变化,结合特许招标条件确定。
中国工业研究公司CI Consulting的分析师在一份报告中表示,虽然新价格不会完全覆盖当前的海上风力发电安装成本,但它将缓解人们对海上风力发电将被电网拒绝的担忧。
事情正在发生变化。到2013年底,四个特许项目中有三个已经获得了所有必要的许可,并准备开始建设。2014年5月初,上海市政府宣布在中央政府给予的补贴基础上追加补贴:陆上风电每千瓦时追加补贴0.1元,海上风电每千瓦时追加补贴0.2元(0.019英镑)。
新碳信托狗万滚球app下载研究提出了一系列政策工具,旨在加速英国海上风电的推广,并将其应用到中国,以加速其海上风电项目,并帮助确保以成本有效的方式实现政府目标。这些包括:
- 发展有效的公共资助研究及示范计划将新的降低成本的创新技术商业化。
- 发展海上风资金资助计划提高政府对在中国海域开发海上风电的商业现实的认识,支持研发和技术测试
- 发展一个有效的持续的价格支持机制平衡开发商的激励措施和政府成本,以确保电力消费者和纳税人的钱有价值。
- 发展一个有效的分区策略放宽已确定发展区的限制,以加快规划工作;
技术挑战
除了定价,开发者在实现政府目标的进程中还面临着许多技术和非技术障碍,包括缓慢的同意机制和缺乏集中的创新计划,以减少部署过程中的成本。中国企业在整个供应链上需要解决的关键技术挑战包括:
开发人员
- 一个关键的需求是进行风力资源评估,以帮助开发商确定最有前途的地点。
- 中央政府,省级当局和国家海洋管理之间的更好协调将有助于加快同意过程。这个过程可能需要两年时间。为了加快批准,国家能源管理(NEA)委派了区域政府的一些权力;然而,地方当局经常缺乏有效评估提案的技能,从而将批准过程转回中央政府。
- 获得运营风电场的更深入经验:与欧洲公司合作可能是实现这一目标的一个途径。
- 由于大多数农场都在东海岸,那里的电网基础设施很健全,所以这里没什么问题。然而,由于电网公司在这方面的能力和经验有限,通过电缆将农场与海岸连接是一个挑战,随着农场离海岸越来越远,这将变得更加严峻。
涡轮机
- 欧洲海上风力涡轮机的可用性正在超过95%,这是实现令人满意的项目回报的关键因素。中国涡轮机的可靠性被认为低于这一水平,一个关键问题是变速箱。一些oem正在转向无齿轮涡轮机,但它们也面临着重量方面的挑战,从而增加了制造和安装成本。
- 鉴于中国独特的天气条件,涡轮机还需要抗台风和腐蚀影响。
基金会
- 中国东海岸的海床(深度在5-30米以内)具有软质、粉质土壤的特点,这与欧洲的土壤条件不同。这就造成了基础类型和安装技术上的困难。因此,选择合适的基金会将是至关重要的,尽管现有的欧洲技术可能提供可用的解决方案,但当地的研发人员可能有空间为中国开发定制的解决方案,比如吸桶。
- 考虑到中国的台风区域,找到有效的抗腐蚀能力,例如利用外加电流阴极保护,将是重要的。
连通性:
- 连通农场远离需求的农场的挑战不是海上的问题,因为它是在陆上的。但有需要寻址的领域,例如进入电缆和电缆安装船只。
- 由于未来的农场需要距离海岸至少10公里,因此需要开发海上分站的专业技术。
安装
- 缺乏专业技术和定制船只,使得安装成为中国海上风电开发的关键成本。
- 单桩是目前使用的关键基础,采用新型桩技术来限制噪音可以减少对环境的影响。
- 另一个关键需求是缺乏能够同时安装多个涡轮机的适当安装船只;像Gaoh Offshore这样的公司已经开发了自升式解决方案,可以携带多达16个涡轮机,并且可以在全年的条件下运行。
操作与维护
- 低可靠性的涡轮机大大增加了运维成本,因此随着时间的推移会大大减少开发商的利润。转运船缺乏专业技术也限制了进行维修的操作窗口。
- 一种有价值的方式,欧洲风电场运营商已经开始评估他们的农场的持续表现是通过使用条件监控软件工具。此类软件可以帮助中国运营商更好地管理其基础架构。
- 开发者匿名分享性能数据,比如通过英国的国家可再生能源实验室(National renewable Energy Laboratory),可以帮助行业判断存在哪些差距,并进行必要的研发以帮助改善。
- 中国目前还没有广泛的进入船舶和转运系统来实现更有效的全年运维。
英国在海上风电领域的世界领先地位,将极大地帮助中国克服开发其庞大海上风电资源的一些关键障碍。然而,在欧洲使用的所有解决方案并不一定适用于中国。中国的沿海条件与英国的第三轮不同,英国的研发重点是>30m水深的解决方案。相比之下,在大多数情况下,中国的水深不太可能超过20米,而软海底条件可能会带来不同的挑战。然而,在建造和运营海上风电场所使用的技术和最佳实践方面,仍然存在相当大的重叠,特别是考虑到迄今为止许多欧洲项目安装在10-20米的水深。
建议
有很多方法可以帮助将欧洲的经验教训应用到中国市场,并针对中国海上风电行业面临的一些独特挑战开发定制解决方案。
- 在欧洲联合工业项目上进行合作当前位置与欧洲企业的合作为中国提供了一个机会,从中吸取经验教训,并利用欧洲近年来取得的进展。重复的研发计划是对一个迫切需要降低成本以确保其长期生存能力的行业有限资金支持的无效使用。访问来自欧洲示范项目的数据可以增加巨大的价值。如:通用基础示范、入船试航等。使用浮动激光雷达验证风力资源数据采集,而不是传统的met桅杆成本将成本从1000万欧元降至100万欧元以下。
- 通过共同投资发展运营经验:技术解决方案只是拼图的一片,因为无法替代越野的开发和运营海上风电场。只有一个真正近海商业风电场在中国,中国开发商难以实现这种经验。缓慢加速也限制了中国公用事业提供的投资机会,具有实质性的财政资源。相比之下,欧洲开发商已经努力投入项目融资。因此,这可能代表了通过欧洲海上风项目的共同投资和发展的重要互利的机会。除了为中国投资者提供有吸引力的回报之外,还使开发商能够获得开发和运营海上风电场的第一手经验,并获得欧洲市场所采用的领先技术。一个例子是Marubeni对枪福特沙滩的共同投资海上风电场与董能量。
- 建立海上风电场,给市场信心:所有希望开发海上风力行业的国家都取决于重大的政府支持,为投资市场提供必要的清晰度和信心。这在中国没有什么不同,在政府部门之间的糟糕协调导致同意过程中导致延误和不确定性。虽然建立一个实体来管理英国的皇家庄园等过程,但不太可能存在可以支持协调的工具。在英国,Crown Estate开发了一个空间规划工具,可以识别海上风力开发的最佳网站,并创建一些使开发人员能够实现潜在网站的租赁区。中国的类似工具可以提供必要的清晰度,以在正确的地区聚焦开发,能源成本最低。
中国利用陆上风力行业的技能和能力到海上风电市场,但在现有技术挑战的情况下,天气条件对涡轮机的性能更大。此外,中国的初步示威主要集中在互相互动范围内;鉴于NEA坚持认为未来的农场距离岸边至少10公里,现在正在进行快速学习,这将需要时间来改善能力,技术和设备。但是,鉴于其在陆上市场的发展方面令人难以置信的成就,可能会有信心在未来几年内加速其海上风电市场的部署。
阅读报告:中国海上风电——分享英国的政策经验
[i]中国风能协会
[2]中国风能协会
全球风能理事会