“‘加强煤炭、石油和天然气等化石能源的勘查,对化石能源实行合理开发’,与‘优先发展可再生能源’之间是不矛盾的,因为替代是一项长期的、历史性任务。化石能源对非化石能源应该有扶上马送一程的气度。”国家应对气候变化战略研究和国际合作中心首任主任/学术委员会主任李俊峰表示。
“降本”是可再生能源行业发展的永恒主题
能源转型是全球共识,但除了情怀和责任感之外,能源也是“商品”,不可能长期倚赖补贴大规模存在。如何有效降本?这是横亘在业内所有参与者目前最直接也是最紧迫的问题。
中国风电行业发展初期,规模化发展是最清晰的降本途径。我国风电行业彼时尚未建立起自身完备的供应链,以明阳、金风为代表的一批整机厂商通过技术引进消化、培育供应链等一系列举措,迅速形成了规模生产能力。此后,中国用了十多年时间,在各家风电整机厂商和风电业主的共同努力下,迅速成为了全世界最大的风电设备市场。
此后很多年,规范化发展后的风电产业风平浪静,整机商们都基于自身现有的产品做“自我升级迭代”。作为出现时间最长,被最多整机商采用的早期传统双馈技术路线拥有国内最成熟的产业链,各家厂商基于规模化的逻辑持续降低风电整机成本,并逐步解决了早期设计的齿轮箱故障率高等技术困难。意在迭代双馈技术路线的的直驱技术路线也开始进入其最好的时代。直驱技术路线不仅实现了规模化装机,并且升级到了更大功率等级的机组,尽管其成本高于双馈路线,但更稳定的运行和更低的运维成本仍使不少业主趋之若鹜。
然而从2014年起,行业的发展逻辑产生了转变,此前的固定标杆电价开始一再退坡,从2015年至2019年,每年新增核准项目的电价开始出现持续下降。可以说,风电行业已经走到了脱离补贴,独立发展的关键时刻。风电设备厂商也迎来了“平价时代”。在这一关键的转型期中,新一轮行业格局调整一触即发。
没有完美,只有迭代
2019年起,平价风电项目如雨后春笋般不断出现,内蒙古、甘肃等多个省份均核准了大量的平价基地。可以说,规模化开发的陆上风电大基地和海上风电代表了国内最重要的两个发展方向。“更大、更长、更高效”不再只是风电整机商的广告语,这是整个行业脱胎换骨的希望。
中国风电行业发展已近35年,不管是双馈、直驱、半直驱技术路线均已有了十年以上的研发乃至风机实际运营经验。随着“平价时代”的来临,下游开发企业乃至整个产业链都开始面临“平价时代”的挑战。在终端“平价”的需求驱动下,截至2019年底,国内陆上双馈和直驱机组单机功率均已升级至4MW等级。但若要继续进行单机功率升级,不论是双馈还是直驱技术路线,其齿轮箱、发电机、机座等主部件的体积和重量都会倍增,不仅难以加工,难以保证精度,连运输、装配、吊装都极其困难。
就在此时,此前厚积薄发的半直驱技术路线开始凭借其更高集成度的轻量化设计突出重围,其更高的发电效率在“平价时代”更是凸显其“基因优势”。2019年,国内半直驱技术路线的陆上机组也已经升级至5MW级。陆上风电进入5MW时代,其度电成本已经可以和火电竞争,真正实现了发电侧平价。
从“资源驱动型”向“技术驱动型”的转变
可再生能源已经凭借规模化发展和市场竞争力成为了重要的替代能源。以目前的陆地风电和光伏来说,其度电成本已与煤电相当,较天然气、核电度电成本而言更低,成本优势日渐显现。
据李俊峰介绍,“十四五”要让可再生能源从高速度发展向高比例发展转变。高比例发展是可再生能源高质量发展的基本特征,要逐步提高可再生能源在整个能源结构中的比例。预计“十四五”也会对可再生能源和非化石能源提出一个比例目标,这个目标将倒推出规模指标,这是对可再生能源发展提出的比较明确的政策导向。
前些年我国风电行业的技术迭代一直较为缓慢,这与行业处于补贴支持的“温室”中不无关联,行业的稳定发展反而掩盖了风机技术止步不前的问题。未来随着风电行业走向“平价”、走向市场化,其可见的发展舒适区也越来越窄,行业从“资源驱动型”向“技术驱动型”转变的路径也愈发清晰。
海外风电巨头已经率先开启了“技术驱动”的潘多拉魔盒。丹麦老牌风电巨头Vestas早期陆上和海上风电机组多采用双馈机组,2014年前后,MHI-Vestas率先转向永磁半直驱技术路线,在丹麦研发测试了8MW半直驱海上风电机组,随后顺利将其应用于英国、丹麦、美国等国海域。接下来MHI-Vestas进一步研发了更大容量9.5MW、10MW半直驱海上风电机组。2018年Vestas也正式发布其最新一代的Enventus陆海两用机组产品线,开始全面转向半直驱技术路线。
国内风电龙头也在紧随国际趋势,以始终主打紧凑型半直驱技术的明阳智能为例,其依靠“技术驱动”不断降低自身产品的可实现度电成本,陆上主力机型从2MW快速向3MW、4MW机型发展,海上主力机型也从5.5MW向6.45MW、7.25MW机型发展。2019年底,明阳智能更是推出了陆上5MW、海上8MW的新机型,领跑国内风电机组大型化趋势。明阳智能风电机组产品在大型化的路径中,一方面降低了业主风电场的单位建设成本,另一方面提高了业主风电场的发电小时数,从分子和分母两端同时发力,降低了业主的度电成本,从而进一步提升了业主投资风电场的IRR水平。随着产品竞争力的逐步释放,明阳智能新增订单和在手订单均出现了大幅增长。截至2020年一季度末,明阳智能在手订单已达15.23GW,其中海上风电在手订单高达5.8GW,已处于行业领先水平。