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    全球海上風電發展現狀及趨勢分析

    作者:邱麗靜 來源:中能傳媒研究院 發布時間:2022-08-16 瀏覽:

    中國儲能網訊:發展海上風電不僅有助于能源低碳轉型,還將加強能源供應安全。當前,越來越多的國家把目光投向海上風電,海上風電行業正迎來大規??焖侔l展的新時代,發展潛力巨大。世界銀行數據顯示,全球可用的海上風電資源超過7.1萬吉瓦。全球風能理事會(GWEC)發布的《全球風能報告2022》稱,未來5年全球海上風電年均復合增長率預計達8.3%,2022-2026年累計新增裝機量將超90吉瓦。同時,全球海上風電項目的投資增速較快。國際能源署(IEA)發布的《世界能源投資報告2022》稱,2021年海上風電直接投資仍在500億美元以上。全球海上風電市場規??焖贁U張的同時,也使海上風電行業呈現一些新的趨勢。

    一、全球海上風電市場概況

    (一)新增裝機保持強勁增長勢頭

    得益于技術進步和商業模式創新,風能行業正在快速發展。GWEC發布的《全球風能報告2022》指出,2021年,全球海上風電新增裝機容量21.1吉瓦,同比增長兩倍,在全球新增風電裝機的比重達22.5%,創歷史最大增幅。截至2021年底,全球海上風電累計裝機容量達57吉瓦,同比增長58%,海上風電在全球風電總裝機中的占比上升到7%。

    從區域分布看,中國成為海上風電累計裝機規模最大的國家。數據顯示,2021年,中國海上風電新增裝機1690萬千瓦,占全球新增海上風電裝機的80%;累計裝機2777萬千瓦,躍居世界第一。

    (數據來源:GWEC)

    圖1  截至2021年底各國海上風電累計裝機占比情況

    (數據來源:GWEC)

    圖2  2021年各國海上風電新增裝機占比情況

    (二)多國加速布局海上風電項目

    目前,多國政府已把布局海上風電看作實現能源安全與轉型,以及低碳目標的重要途徑,并制定了雄心勃勃的裝機目標。近期,歐洲、亞洲、北美洲等地區主要國家加大對海上風電項目的投入和建設。

    在歐洲,今年以來,受地緣局勢影響,為保障能源安全,多國調整能源政策、加大可再生能源部署,地區光伏、風電裝機需求維持旺盛。英國發布的《能源安全戰略》提出,到2030年英國海上風電裝機容量的目標從之前的40吉瓦提高到50吉瓦。挪威公布的海上風電相關計劃提出,到2040年開發30吉瓦海上風電裝機容量,這幾乎相當于挪威目前的總裝機容量。丹麥、德國、比利時與荷蘭的政府首腦在“北海海上風電峰會”上聯合簽署聯合聲明,承諾到2050年,將四國的海上風電裝機增加近10倍,從目前的16吉瓦提高到150吉瓦;到2030年,海上風電裝機總量將達到65吉瓦。

    在亞洲,中國在全球綠色浪潮與“雙碳”目標的雙重驅動下,海上風電發展迅速,裝機規模躍居世界第一。除中國外,日本、韓國、越南等國近年來也加快布局,到2030年計劃裝機量合計將超過25吉瓦。

    在北美地區,美國提高了對海上風電部署的戰略關注度,計劃到2030年部署30吉瓦、到2050年達到110吉瓦的海上風電裝機容量。

    (三)全球市場競爭新格局基本形成

    從全球市場競爭格局來看,根據彭博新能源財經(BNEF)公布的2021年全球風電整機商排名,維斯塔斯(Vestas)、金風科技、西門子歌美颯(Siemens Gamesa)分列全球前三位,總計裝機容量占全球市場份額的36%。遠景能源穩居全球第四,出口量大幅增長,通用電氣(GE)緊隨其后位列第五。在全球排序前十名的整機制造商中,中國風電企業占據六個席位,累計裝機規模在全球年度新增規模中占比約為44.8%。

    據BNEF數據,在2021年全球海上風電整機商排名中,上海電氣、明陽智能,金風科技和中國海裝占據了全球海上風電整機制造廠商前四名位置,其中上海電氣位居第一。

    從市場份額情況看,自2010年之后,國際風機制造商在中國市場的占有率不斷走低。據BNEF數據,2021年西門子歌美颯排名下滑至第六,取而代之的是中國整機制造商的崛起。近兩年以來,中國在“雙碳”目標的引領下,海上風電優勢盡顯,發展速度加快。

    (資料來源:BNEF)

    圖3  2021年全球TOP10風電整機制造商新增裝機情況

    二、全球海上風電發展趨勢分析

    (一)向大型化持續邁進

    海上風電機組平均容量近年呈現持續增長態勢。以歐洲為例,目前歐洲新增海上風電機組平均容量從2019年的7.2兆瓦提高到2020年的8.2兆瓦,隨著需求的增加,風電機組容量愈發大型化。截至目前,國外海上風電機組最大單機容量是維斯塔斯發布的15兆瓦;國內最大單機容量,同時也是全球單機容量最大的海上風電機組為明陽智能發布的16兆瓦。未來風電機組容量將持續增長,GWEC預計,2025年全球新增海上風電機組平均容量將達到11.5兆瓦。全球海上風電先行者Henrik Stiesdal甚至認為,海上風電機組容量將在2030年達到20兆瓦的里程碑水平。

    雖然大型渦輪機比小機型的成本更高,但這些巨型渦輪機可以顯著降低單位容量的風電機組物料成本,從而降低單位容量的風電機組造價,同時為開發商節約地基、電纜和安裝等其他成本。據Rystad Energy測算,對于1吉瓦海上風電項目,采用14兆瓦風電機組將比采用10兆瓦風電機組節省1億美元的投資。

    (資料來源:GWEC)

    圖4  海上風電機組單機容量增長情況

    (二)走向深遠海,轉向漂浮式風電

    隨著近海資源逐漸開發,海上風電項目持續向深遠海發展,由于深遠海的水深增加,固定式的支撐結構難度更大,漂浮式海上風電技術被業內視為為“未來深遠海海上風電開發的主要技術”,已在多個國家和地區展開探索。綜合信息統計,2021年,全球漂浮式海上風電新增裝機5.7萬千瓦,累計總裝機規模已達12.14萬千瓦。到2022年年底,全球漂浮式海上風電裝機容量預計將達到200~260兆瓦。據歐洲風能協會預測,到2030年底,全球漂浮式風電裝機容量將達到1500萬千瓦,保守估計到2050年,漂浮式機組成本將下降38%。

    作為全球最大的海上風電市場,中國深遠海風能資源非常豐富,漂浮式海上風電發展前景十分廣闊。如海南省風能資源優異,沿海海域100米高度以上風速在每秒7.5~9米之間,中長期海上風電開發潛力預計可達到5000萬千瓦左右。中國《“十四五”可再生能源發展規劃》明確提出,力爭“十四五”期間開工建設中國首個漂浮式商業化海上風電項目,還將在資源和建設條件好的區域啟動一批百萬千瓦級深遠海海上風電示范工程開工建設。

    相較于底部固定海上風電,漂浮式海上風電向大海延伸距離長,技術要求更高,具備更好的風能資源和更大的技術潛力。不過,盡管如此,漂浮式海上風電作為一項關鍵新興技術,在實現商業化應用方面仍面臨高成本挑戰。行業研究機構DNV發布的報告顯示,已經建成的漂浮式海上風電場的平均度電成本比傳統固定式海上風電高3倍以上。目前在漂浮式海上風電建設成本構成中,占比最高的就是設備和施工兩個環節。未來,降低關鍵部件和工藝成本將成為行業發展關鍵驅動力。相關數據顯示,2030年前中國漂浮式海上風電度電成本將約合0.3~0.4元,與平均上網電價持平,屆時中國漂浮式海上風電有望正式進入商業開發階段。

    (三)海上風電制氫將成為行業重點研發方向

    100%使用可再生能源生產的綠氫正在成為氫能發展的焦點,而海上風電比陸上風電更高穩定性、更大規模的特性,對于電解水制氫來說是一大優勢,海上風電制氫模式正在受到廣泛關注。

    在全球范圍內,以英國、德國、荷蘭、比利時為代表的北歐國家紛紛布局海上風電制氫。例如英國Dolphyn項目,計劃在英國北海4吉瓦的漂浮式風電場使用獨立裝置生產氫氣,計劃在2023年投運、2026年前實現在10兆瓦機型上制氫。德國AquaVentus海上制氫項目,位于德國北海Heligoland附近,計劃在2025年前建立包含兩臺14兆瓦風機的試點項目,預計2035年實現年生產100萬噸綠色氫氣。荷蘭的NortH2項目,計劃在2027年首批風機并網發電并制氫,并計劃到2030年海上風電裝機達到4吉瓦,到2040年海上風電裝機將超過10吉瓦,為全球最大的海上風電制氫項目。

    在中國,一些地方政府和企業也在加快海上風電制氫項目的布局。今年,上海在《上海市氫能產業發展中長期規劃(2022-2035年)》中提出,開展深遠海風電制氫相關技術研究,結合上海深遠海風電整體布局,積極開展示范工程建設。浙江省在《浙江省可再生能源發展“十四五”規劃》中提出,將探索海上風電基地發展新模式,集約化打造“海上風電+海洋能+儲能+制氫+海洋牧場+陸上產業基地”的示范項目。另有其他省份的相關規劃也提出,將加快布局海上風電制氫。

    未來,風能資源的豐富程度、項目規模大小以及現有海上天然氣輸送管道改造進展,均將影響海上風電制氫成本。BNEF預計,海上風電制氫的中位數成本將在2025年降至7美元/千克左右,到2050年降至1美元/千克以下。到2050年,海上風電制氫的成本將低于陸上風電制氫。

    三、小結

    如今,全球海上風電產業規??焖侔l展,特別是年初以來在地緣緊張局勢的影響下,多個歐洲國家加快了新能源轉型步伐,在大幅提升海上風電裝機目標的同時,也加速項目布局。與此同時,海上風電的技術進步降低了建設成本,打開了市場成長空間。隨著海上風電逐步向大型化、深遠海方向發展,機組的支撐基礎也從固定式走向漂浮式。在未來,海上風電制氫、與其他能源形式或儲能聯合發電等新型技術應用為產業發展提供機遇,海上風電還將結合海洋牧場和海水制氫等新經濟模式,實現海洋經濟的綜合開發利用。這些創新技術、新模式的應用,將為可再生能源的豐富發展、能源低碳轉型貢獻力量。

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    關鍵字:風電

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