歐洲和亞洲海上風(fēng)電裝機(jī)容量持續(xù)增長(zhǎng)

程春華 中央民族大學(xué)

近年來，在技術(shù)進(jìn)步、成本競(jìng)爭(zhēng)力的提升以及政策支持框架的推動(dòng)下，全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量迅速增長(zhǎng)，歐洲和亞洲市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，渦輪機(jī)尺寸和浮動(dòng)風(fēng)電等技術(shù)接連創(chuàng)新。

海上風(fēng)電發(fā)展迅速

成本大幅下降

近年來，裝機(jī)容量的加速增長(zhǎng)使海上風(fēng)電成為清潔能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。渦輪機(jī)設(shè)計(jì)和浮動(dòng)風(fēng)電等技術(shù)創(chuàng)新降低了成本并拓寬了部署領(lǐng)域。許可、供應(yīng)鏈管理和并網(wǎng)等方面的挑戰(zhàn)仍在影響市場(chǎng)。

第一，海上風(fēng)電裝機(jī)容量加速增長(zhǎng)。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)(GWEC)數(shù)據(jù)，2023年全球新增海上風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)18吉瓦，累計(jì)裝機(jī)突破100吉瓦大關(guān)。截至2023年底，全球運(yùn)營(yíng)容量已接近68吉瓦，到2030年全球裝機(jī)容量有望達(dá)到233吉瓦。歐洲繼續(xù)保持領(lǐng)先地位，英國(guó)、德國(guó)、丹麥和荷蘭等國(guó)實(shí)施 Hornsea和Dogger Bank等大規(guī)模項(xiàng)目。英國(guó)通過激進(jìn)的拍賣機(jī)制推動(dòng)了裝機(jī)容量的快速增加。亞洲市場(chǎng)裝機(jī)規(guī)模爆發(fā)式增長(zhǎng)。中國(guó)在運(yùn)行海上風(fēng)電裝機(jī)容量目前幾乎占全球的一半。

第二，海上風(fēng)電技術(shù)發(fā)展迅速。技術(shù)上最顯著的趨勢(shì)之一是渦輪機(jī)技術(shù)的迅速演進(jìn)。過去10年渦輪機(jī)的尺寸顯著增大，新一代海上渦輪機(jī)的容量通常在8兆瓦至12兆瓦之間。技術(shù)迭代加速，漂浮式風(fēng)電成為新的增長(zhǎng)極。浮動(dòng)渦輪機(jī)不受水深限制，極大地拓寬了固定基礎(chǔ)安裝區(qū)域以外的開發(fā)潛力。雖然浮動(dòng)風(fēng)電市場(chǎng)仍處于初級(jí)階段，但全球有高達(dá)244吉瓦的浮動(dòng)風(fēng)電項(xiàng)目計(jì)劃。歐洲和中國(guó)的關(guān)鍵企業(yè)正積極測(cè)試和推廣浮動(dòng)平臺(tái)技術(shù)。漂浮式技術(shù)突破深水限制，挪威Hywind Tampen項(xiàng)目驗(yàn)證半潛式平臺(tái)商業(yè)化可行性，預(yù)計(jì)2050年全球漂浮式裝機(jī)將達(dá)300吉瓦，占海上風(fēng)電總量的15%。運(yùn)維智能化創(chuàng)新涌現(xiàn)，無人機(jī)巡檢、5G遠(yuǎn)程診斷等技術(shù)使運(yùn)維成本占比從30%降至22%。

第三，海上風(fēng)電成本差異化下降。大容量的渦輪機(jī)，加上基礎(chǔ)設(shè)施和并網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，大幅降低了海上風(fēng)電的平準(zhǔn)化電力成本。中國(guó)率先實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電平價(jià)上網(wǎng)。歐洲受供應(yīng)鏈緊張影響，2023年項(xiàng)目中標(biāo)均價(jià)回升至50歐元/兆瓦時(shí)，但仍較2015年下降40%。區(qū)域技術(shù)路線分野明顯，中國(guó)聚焦近海固定基礎(chǔ)，歐洲探索深遠(yuǎn)海漂浮式。多能融合與電網(wǎng)協(xié)同成戰(zhàn)略方向。海上風(fēng)電制氫、儲(chǔ)能綜合開發(fā)模式興起，柔性直流輸電技術(shù)提升遠(yuǎn)距離輸送效率，多端直流系統(tǒng)使跨區(qū)域電力調(diào)度成為可能。

全球海上風(fēng)電市場(chǎng)也面臨著較嚴(yán)峻的供應(yīng)鏈和運(yùn)營(yíng)管理挑戰(zhàn)。關(guān)鍵部件的短缺、原材料價(jià)格上漲以及物流運(yùn)輸延誤等問題普遍存在，特別是在歐洲市場(chǎng)，由于地緣政治不確定性和全球需求激增，供應(yīng)鏈瓶頸問題尤為突出。此外，由于海上環(huán)境較為惡劣，海上風(fēng)電場(chǎng)的維護(hù)檢修工作比陸上風(fēng)電復(fù)雜得多。

技術(shù)、市場(chǎng)與政策協(xié)同

成行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵

全球海上風(fēng)電發(fā)展經(jīng)驗(yàn)顯示，技術(shù)、市場(chǎng)和政策等方面的協(xié)同正推動(dòng)行業(yè)日益成熟。

第一，資金支持和降本增效是海上風(fēng)電發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。各?guó)政府通過改進(jìn)招標(biāo)機(jī)制、提供稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼，以及推動(dòng)綠色金融工具(如綠色債券和專項(xiàng)貸款)，努力降低項(xiàng)目的資本成本。區(qū)域間的跨國(guó)互聯(lián)項(xiàng)目和電網(wǎng)升級(jí)提升海上風(fēng)電的整體經(jīng)濟(jì)效益。此外，數(shù)字化的進(jìn)步進(jìn)一步降低了運(yùn)營(yíng)支出，導(dǎo)致海上風(fēng)電的平準(zhǔn)化度電成本在過去10年已大幅下降。

第二，技術(shù)創(chuàng)新是促進(jìn)海上風(fēng)電發(fā)展的風(fēng)帆。技術(shù)創(chuàng)新對(duì)于保持競(jìng)爭(zhēng)力和開發(fā)新市場(chǎng)至關(guān)重要。自2024年以來，渦輪機(jī)制造商推出容量從10兆瓦到14兆瓦不等的新一代渦輪機(jī)。浮動(dòng)平臺(tái)將渦輪機(jī)安裝與海床深度的限制分離，國(guó)際能源署(IEA)預(yù)測(cè)漂浮式風(fēng)電可能在實(shí)現(xiàn)2030年及以后設(shè)定的可再生能源目標(biāo)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。儲(chǔ)能解決方案的集成有利于平衡供需，即使在風(fēng)況變化時(shí)也能確保穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)。德國(guó)科技引領(lǐng)與標(biāo)準(zhǔn)先行，弗勞恩霍夫研究所主導(dǎo)的“海上風(fēng)電2030”計(jì)劃，攻克了20兆瓦機(jī)組葉片氣動(dòng)優(yōu)化技術(shù)。

第三，供應(yīng)市場(chǎng)穩(wěn)定與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是促進(jìn)海上風(fēng)電發(fā)展的平臺(tái)。自2024年以來，海上風(fēng)電行業(yè)供應(yīng)鏈持續(xù)加強(qiáng)。在歐洲，渦輪機(jī)制造商、組件供應(yīng)商和項(xiàng)目開發(fā)商之間的垂直整合戰(zhàn)略幫助緩解了供應(yīng)鏈中斷。英國(guó)依靠市場(chǎng)化機(jī)制驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)采取實(shí)時(shí)定價(jià)。荷蘭利用其地理優(yōu)勢(shì)和公私合作模式，培養(yǎng)了活躍的海上風(fēng)電市場(chǎng)，積極參與跨境電網(wǎng)互聯(lián)項(xiàng)目。

第四，能源戰(zhàn)略和政策為海上風(fēng)電發(fā)展提供動(dòng)力與安全保障。IRENA和IEA報(bào)告認(rèn)為，政策支持是推動(dòng)全球海上風(fēng)電發(fā)展的主要因素。一些歐洲國(guó)家采用了簡(jiǎn)化的許可程序和集中的監(jiān)管框架，大大縮短了項(xiàng)目交付時(shí)間。此外，歐洲多國(guó)正在探討“能源島”模式，即在北海等海域建設(shè)集成多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)并直接連接電網(wǎng)的樞紐。

監(jiān)管、并網(wǎng)和供應(yīng)鏈管理

仍需改進(jìn)

中國(guó)目前的海上風(fēng)電裝機(jī)容量幾乎占全球在運(yùn)容量的一半，成為全球生產(chǎn)和部署的重要中心，但還面臨著監(jiān)管框架、并網(wǎng)和供應(yīng)鏈管理、由沿海淺水區(qū)向深水和浮動(dòng)風(fēng)電技術(shù)轉(zhuǎn)型等挑戰(zhàn)，需要探索加快海上風(fēng)電擴(kuò)展、增強(qiáng)能源安全及推進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型的路徑。

第一，完善監(jiān)管框架，簡(jiǎn)化許可流程。許可程序冗長(zhǎng)且復(fù)雜是海上風(fēng)電發(fā)展的主要瓶頸之一?？山梃b歐洲、韓國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，建立數(shù)字化“一站式”審批體系，縮短審批周期。減少不確定性，增強(qiáng)投資者信心。制定統(tǒng)一的技術(shù)與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，適用于各沿海省份，有助于簡(jiǎn)化審批流程并確保項(xiàng)目執(zhí)行。

第二，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈和制造能力。雖然中國(guó)在渦輪機(jī)制造方面已取得顯著成就，但進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈仍然至關(guān)重要。鼓勵(lì)本土研發(fā)與創(chuàng)新，增加對(duì)渦輪機(jī)設(shè)計(jì)(尤其是浮動(dòng)風(fēng)電系統(tǒng))的研發(fā)資金投入，有助于進(jìn)一步降低成本、提升效率。

第三，改善并網(wǎng)與輸電基礎(chǔ)設(shè)施。海上風(fēng)電的成功部署關(guān)鍵在于能否高效地將所發(fā)電力輸送到電網(wǎng)。建設(shè)高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)建長(zhǎng)距離、高容量的輸電線路，確保海上風(fēng)電能從沿海風(fēng)場(chǎng)輸送至主要負(fù)荷中心。采用智能電網(wǎng)技術(shù)，實(shí)施實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的先進(jìn)電網(wǎng)管理系統(tǒng)，幫助平衡風(fēng)電的間歇性波動(dòng)。將海上風(fēng)電與儲(chǔ)能技術(shù)(如電池或氫氣生產(chǎn))相結(jié)合，解決風(fēng)能間歇性問題。強(qiáng)化區(qū)域合作，促進(jìn)沿海各省間的電網(wǎng)資源共享和互聯(lián)互通，提升整體系統(tǒng)的可靠性。

第四，推行支持性金融機(jī)制和長(zhǎng)期激勵(lì)措施。優(yōu)化招標(biāo)機(jī)制，設(shè)計(jì)反映海上風(fēng)電真實(shí)成本并具備風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)機(jī)制的競(jìng)爭(zhēng)性招標(biāo)框架，有助于進(jìn)一步壓低平準(zhǔn)化電力成本。推廣綠色融資，鼓勵(lì)銀行和金融機(jī)構(gòu)為海上風(fēng)電項(xiàng)目提供優(yōu)惠貸款條件，同時(shí)建立專門的可再生能源發(fā)展基金和發(fā)行綠色債券。

第五，加大研發(fā)與新興技術(shù)投入。加快浮動(dòng)海上風(fēng)電技術(shù)的研發(fā)，擴(kuò)大浮動(dòng)風(fēng)電試點(diǎn)和示范項(xiàng)目的規(guī)模，開發(fā)創(chuàng)新新型材料、控制系統(tǒng)和錨固和固定技術(shù)，采用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)仿真工具來優(yōu)化深水環(huán)境下風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。以數(shù)字化技術(shù)賦能海上風(fēng)電發(fā)展，應(yīng)用高級(jí)數(shù)據(jù)分析、人工智能技術(shù)，充分優(yōu)化渦輪機(jī)性能、預(yù)測(cè)維修需求和提高運(yùn)維效率。

第六，加強(qiáng)利益相關(guān)者參與和環(huán)境治理。建立透明的利益相關(guān)者參與機(jī)制，及時(shí)回應(yīng)地方社區(qū)、環(huán)保組織、漁業(yè)部門及其他利益相關(guān)方的關(guān)切。整合社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，海上風(fēng)電項(xiàng)目應(yīng)能夠帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展(如創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)、促進(jìn)區(qū)域發(fā)展)，從而增強(qiáng)社會(huì)認(rèn)可度。