海上风能利用及其成本分析综述

2018-10-12 14:25:21 上海市科学技术委员会作者:叶军、仲雅娟　点击量：评论 (0)

以海上风能利用及其成本分析为研究对象，综述了海上风能资源，介绍了我国海上风电的成本构成、与陆上风电的成本差异及成本变化趋势，通过对设备购置费、建筑安装工程费等费用的测算，明确了海上风电成本控制的关键点。

4) 海缆。海上环境恶劣，对海缆的制作工艺、运输安装、后期维护等要求很高。海缆结构特殊复杂自重和机械强度大，为了适应海底的复杂环境，海缆的设计要考虑海水的渗漏和腐蚀。相比于陆上风电场，海上风电场的海缆厂家可选性少;海缆施工难度较大，需要专业的敷缆单位来完成;后期维护费用较高，海缆造价远高于陆上电缆。

海上风电场中，风电机组之间一般采用35 kV海缆，海上升压站至登陆的主海缆一般选用110kV 或220 kV。35 kV 海缆每km 费用约70 万～150 万元( 考虑不同截面)，220 kV 海缆每km费用约400 万元;陆上电缆每km 费用约25 万～70 万元，相比之下，海上风电场的电缆投资增加较多。

5) 海上升压站。海上风电场防腐要求高，且要求设计更为紧凑，面积小。电压等级、上部建筑结构体积重量、升压站基础形式对所用钢结构工程量影响较大，升压站建设规模的大小及所有海缆敷设路由是否合理、材料采购来源的远近也会影响工程造价。

相比于陆上风电场，海上风电场需要选择高可靠性、免维护的电气设备;需要大型船机设备完成升压站基础及电气设备安装，费用较高。

海上升压站基础施工、安装费用约为8000万元;考虑到防腐、免维护等要求，海上升压站电气设备增加的费用约为1500 万元。

2.2.3 项目运行期

海上风电场需要维护的设备主要包括风电机组设备、升压站设备及平台、海缆等。但海上风电场一般离岸距离较远，加上台风、风暴潮等天气引起的大浪等不利海况条件，可达性较差，风电机组运行维护较困难，维护成本很高[8,9]。

根据项目设备在寿命期内可靠性逐渐下降的特点，修理费率需分阶段考虑，一般建设期及质保期取固定资产价值的0.5%，并以5～10 年为一个时间段，逐级提高修理费率至3.0%。根据欧洲海上风电场运行、维护经验，风电场运行维护工作量约为同等规模陆上风电场的2～4 倍，工作量较大，难度较高。

2.3 海上风电价格变化趋势

1) 主机价格。随着国内一批海上风电场陆续建成投产，国内独资、合资风电设备厂家已具备批量生产的能力。通过收集近年来国内部分海上风电场的风电机组投标价格可知，风电机组价格已有一定程度的降低;随着介入海上风电项目的风电机组制造商的增多及海上风电机组的批量化生产，风电机组设备每kW 的价格将会持续下降。

2) 海缆价格。目前35 kV 中压海底电缆在国内属于较成熟的产品，各中型、大型电缆生产厂家均有实力生产，市场价格相对比较稳定。随着海上风电及相关项目的发展，以及国内大截面高压海缆制造能力的提高，近5 年的海缆价格已有一个明显的下降趋势，220 kV 高压海底电缆从700 万元/km 下降到400 万元/km。根据目前整个行业的调研情况，海缆价格有望进一步下降。

3) 建筑安装工程费用。目前越来越多的大型施工企业进驻海上风电施工安装领域，可用于海上施工安装的大型船机设备数量大幅增加，海上风电施工设备及安装能力不断提升，部分施工企业已有一定的海上风电施工经验。根据目前调研情况，中交第一航务工程局有限公司、中交第三航务工程局有限公司在海上风电行业内处于领先地位，拥有的资源较多，业绩突出;中交第四航务工程局有限公司、中铁大桥局集团有限公司等企业也拥有一定的设备及施工经验。

随着国内大批量海上风电项目的建设，以及越来越多有实力的施工企业的介入，海上施工安装成本会有一个较为明显的下降。通过上海、江苏及福建等省市海上风电场的建设，随着施工企业的施工技术逐渐成熟、建设规模扩大化、基础形式多样化、设计方案稳定化、施工船机专业化等，风电项目建设成本有望降低10%～15%。

3 海上风电发展趋势

3.1 海上风电发展迅速

截至2016 年底，英国是世界上最大的海上风电市场，装机容量占全球的近36%;其次是德国，占29%;我国海上风电装机容量占全球装机容量的11%，取代了丹麦，位居第3;丹麦占8.8%，荷兰占7.8%，比利时占5%，瑞典占1.4%;此外，还有芬兰、爱尔兰、西班牙、日本、韩国、美国和挪威等市场，这些市场共同促进了整个海上风电的发展。预计到2018 年，全球将新增3.9 GW 海上风电并网容量。

2009 年，我国东海大桥海上示范风电场建成投产;2012 年底，我国海上风电场累计装机量接近40 万kW;受海域使用等因素影响，2013年，我国海上风电发展放缓;2014 年，我国海上风电新增并网容量约为20 万kW，全部位于江苏省;2015 年，我国海上风电新增装机容量为36 万kW;截至2016 年底，我国海上风电累计装机容量达162 万kW，海上风电占全国风电总装机容量的比重为0.96%。

3.2 电价政策

德国实现海上项目零补贴中标;荷兰开启零补贴项目招标会。2018年3月19日，“大瀑布”(Vattenfall)在荷兰Hollandse Kust Zuid I/II 海上风电项目的第一轮竞标中以零补贴中标，该项目成为荷兰首个、欧洲第4 个零补贴电价的海上风电项目。近年来，欧洲海上风电市场中的风电补贴水平大幅下降，海上风电的价格竞争力不断提升，尤其是在国家制定了减排目标的市场。

2014 年6 月5 日，国家发展和改革委员会发布了《关于海上风电上网电价政策的通知》，对2017 年以前( 不含2017 年) 投运的非招标的海上风电项目，近海风电上网电价为0.85 元/kWh，潮间带风电上网电价为0.75 元/kWh。

2016 年年底，国家发展和改革委员会再次发布通知，为继续鼓励海上风电发展，规定海上风电标杆电价不作调整[10]。

3.3 规划政策

为了鼓励和引导海上风电健康持续发展，实现能源结构调整，国家出台了一系列政策，为海上风电的发展提供支持。国家能源局印发的《海上风电开发建设管理办法》《全国海上风电开发建设方案(2014～2016) 的通知》《风电发展“十三五”规划》等，提出了海上风电发展规划、项目核准、海域海岛使用、环境保护、施工及运行等环节的管理和技术质量的具体要求。

3.4 供应链成本降低

供应链面临降本压力，将促使技术进步，推动更深层次的全球化与行业整合。海上风电项目的中标价格走低、项目规模增加、风电场开发条件更为严峻，令海上风电供应链产业面临巨大压力，也促使供应商调整战略，以保持竞争优势。塔筒、风电机组基础的规模加大，也对安装船的起重能力提出更高要求[11]。

我国海上风电机组基本已实现国产化，随着海上风电的迅猛发展，面对大量风电机组的批量生产、吊装、运行，国内风电机组厂家竞争越来越激烈，机组和零部件价格会逐渐下降。另外，海上升压站、高压海缆等价格随着产业化程度的提高，也显现下降趋势。随着施工技术逐渐成熟，

海上风电施工成本也将大幅降低。

3.5 施工运维逐步成熟

由于我国海上风电建设处于起步阶段，因而缺乏专业的施工队伍，施工能力较弱。随着大批海上风电项目的开工建设，我国海上风电建设施工队伍的能力将越来越强，并逐渐形成一批专业的施工团队。同时，根据市场的需要，未来将出现一大批专业的运维团队，专门从事风电机组、塔筒及基础、升压站、海缆等设备的预防性维护、故障维护和定检维护。海上风电的装备标准和认证体系也将逐步完善。海上风电项目在今后的快速发展中，相关配套产业也将不断完善[12]。

4 结论

海上风电的发展取决于可靠的海上风电开发技术，并需配备与之匹配的海上风电机组，以及海上风电场的建造、维护能力。海上风电场是长期投资，度电成本的降低取决于风电机组本体质量及预防性维护。

通过海上风电示范项目，特许权项目的开发、建设，我国海上风电的全产业链已初步形成，海上风电建设成本已有了一定程度的下降。

综上所述，随着“十三五”期间国内将大批量进行海上风电的建设，海上风电成本中，风电机组、海缆、施工安装等成本将会有显著的下降，海上风电总体造价下降是可以预期的。

参考文献

[1] 国家能源局. 国家能源局关于印发《风电发展“十三五”规划》的通知[R]. 北京, 2017.

[2] 张鑫凯. 福建区域海上大容量风电机组方案选取分析[J].风能, 2017, (7): 42 - 48.

[3] 张德. 风能资源数值模拟及其在中国风能资源评估中的应用研究[D]. 兰州: 兰州大学, 2009.

[4] 温培刚, 赵黛青, 廖翠萍, 等. 影响海上风电成本收益的重要因素分析及政策建议[J]. 特区经济, 2012, (8): 224 - 226.

[5] 陈皓勇, 谭科, 席松涛. 海上风电的经营期成本计算模型[J].电力系统自动化, 2014, 38(13): 135 - 139.

[7] 林志远. 海上风电项目的投资成本分析[J]. 风能, 2014, (4): 48 - 51.

[8] 北极星电力网. 透过风机、海缆、升压站、安装等设备看海上风电成本构成和价格趋势[EB/OL]. http://news.bjx.com.cn/html/20171225/869696.shtml, 2017.