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漂浮式海上风电大型项目启动,拟2025年前投运

日期:2022-11-08    来源:九方金融研究所

国际风力发电网

2022
11/08
18:08
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关键词: 漂浮式风电 降本增效 风电技术创新

风电板块今天调整主要原因:1、大宗涨价压制成本端逻辑;2、新能源项目核查,周末消息9GW风光项目被废止;3、利空传言。

对此,我们维持观点,风电作为明年确定性较高的一个板块,忽视短期扰动,考虑中期维度,板块出清后有望走出趋势行情。同时,再深远海大趋势下,资源禀赋决定漂浮式海上风电大有可为。

目前漂浮式海上风电仍处发展初期,示范项目投产节奏加快,降本空间较大,商业化发展未来可期。

事件:近日,海南万宁市政府与中国电建海南分公司签订战略合作协议,将投资建设全国首个百万千瓦级漂浮式海上风电试验项目。

点评:万宁1GW漂浮式海风示范项目是国内首个大型漂浮式海风项目,也是全球已经实质性启动的最大的漂浮式海风项目,项目年发电量有望达到42亿度电,对应的利用小时达4200小时,高于当前广东等区域固定式海上风电项目常见的利用小时数。

参考万宁市披露数据,该项目总的投资计划约230亿元,对应的单瓦造价约23元,这一造价水平明显低于国内首台漂浮式样机的单位造价,也明显低于海外漂浮式项目的单位造价情况。据相关报道,该项目于2022年9月完成可研评审,计划分两期建设,其中一期建设规模200MW,计划于2025年前投运;二期规模800MW,计划于2027年底前投运。

为什么要发展漂浮式海上风电?

研究显示,全球大部分风资源位于水深超过60米的海域,深远海的区域面积大、风资源好,水深50m以上的风能密度约为近海区域的2-4倍,随着近海风能资源开发将趋于饱和,海上风电走向深远海是行业发展的必然,水深超过60米的海域适合采用漂浮式的海上风电开发模式,全球大部分海上风电资源适用于漂浮式。

欧洲、日韩、美国等海外市场均在着力推动漂浮式海上风电的发展:2022年9月,拜登政府宣布了一项到2035年安装15GW漂浮式海上风力发电装置的计划,该计划还旨在将美国漂浮式海上风电的成本降低70%以上,达到每兆瓦时45美元;

英国计划到2030年建设1GW漂浮式海上风电项目,2021年苏格兰皇家资产管理局发起ScotWind海底租赁,最终在74个申请人中选取了总容量为24.8GW的17个海上风电项目,其中漂浮式海上风电容量14.5GW;2021年,韩国宣布到2030年漂浮式海上风电装机规模达海上风电市场。

参考全球风能协会的预测,到2026年海外市场漂浮式海上风电新增装机规模有望达到GW级。

漂浮式海上风电的适用性

在迈向深远海时,传统的采用固定式基础的海上风电在技术和经济上面对的挑战增加,水深越大,固定式海上风机基础的材料用量越多,且施工难度也会提升;一般认为,当水深超过60m,漂浮式较固定式更为适用。

漂浮式基础通过系泊系统与海床相连,摆脱了复杂海床地形以及复杂地质的约束,受水深影响小,且同一海域的若干台风机基础可做成标准型式,可以大幅提高建造效率、降低开发成本,运维也较为便利。

漂浮式风电系统主要由上部风机、漂浮式平台、锚泊系统、动态海缆等部分组成,因其结构特点,漂浮式系统对水深变化不敏感,建造过程中可将大部分工作转移到陆上进行,且漂浮式风电的锚固系统对海底地质条件依赖相对较小,因此漂浮式风电更适宜应用于深远海海域。

目前漂浮式海上风电基础主要分为半潜式(Semi-sub)、立柱式(Spar)、张力腿式(TLP)三大类,与类似的深海石油平台基础相比,漂浮式基础结构更加灵活多样。

根据我国海域特点,半潜式基础目前是最适合我国深远海海上风电的基础类型之一。半潜式基础一般由浮筒、立柱及压载舱组成,可适用于水深大于30m的海域。半潜式基础具备吃水较浅,设计、制造、安装相对方便等特点,在码头完成机组及基础组装后整体拖拽到机位点进行系泊锚固即可,成本相对较易控制。

特色技术路线——锚泊系统

漂浮式风电锚泊系统一般采用辐射状的多点系泊,近年来单点式系泊概念也被提出。水深稍浅时(<300m水深),锚泊系统锚链一般多用链,在更深水深条件下则考虑索、聚酯缆、链的组合系泊形式。

漂浮式风电锚泊系统在海底固定一般可采用拖曳式大抓力锚、吸力锚、桩锚、重力锚等形式。其中大抓力锚施工简便、产品成熟、成本较低,广泛应用于半潜漂浮式风电基础,但其由于受力特点,不可应用于张力腿式浮式风电。吸力锚可靠性高,具有较好的环境适应性。

特色技术路线——动态缆

动态海缆是漂浮式海上风电一大特色,不同于静态海缆埋在海底,动态海缆通过预设的形态悬浮在水中。动态海缆线在海中形态一般有悬链线形、波形、S形等,其线形主要根据水深、海况、浮体运动特性、风场布局、海缆允许张力以及曲率要求计算确定。

截至目前全球仅有少量的漂浮式风电场投运

截至2021年底,全球已经投运的漂浮式海上风电场共3个,均属于试验性质的小型风电场,合计规模约105MW,分别位于英国和葡萄牙;另外,由挪威国家石油公司Equinor投资的HywindTampen项目将于2022年投运,该项目将是全球最大的漂浮式海上风电项目,同时也是全球首个商业化运行的漂浮式海上风电项目。

我国漂浮式海上风电现状

目前我国近海海上风电基础目前多采用固定式基础,如大直径单桩、桩式导管架等形式,但在深远海水深条件下,固定式基础的设计、施工及建造难度都将大幅增加,同时导致投资成本大幅度上升,不适宜深远海条件下的海上风电开发,漂浮式技术的发展解决了由近及远的重要问题。

国内漂浮式海上风电起步较晚,按照中国海装的预测,到2025年,国内漂浮式海上风电可能达到相对有竞争力的成本水平,投资成本有望降至2万元/千瓦左右,预计在2030年前后降至与固定式海上风电相当的水平,达到1-1.5万元/千瓦。

我国首台漂浮式风电机组——“三峡引领号”已于2021年在广东阳江海域成功安装并实现并网,该机组位于三峡阳西沙扒三期400MW海上风电场项目A1区场址内,水深28-32米,场址中心离岸距离30公里,该台机组容量5.5MW,由广东打捞局总包,项目整体造价约2.44亿元。

目前,国内仍处于漂浮式样机验证阶段。中国海装、中海油、龙源电力、明阳智能均有相关的漂浮式样机项目处于建设之中,其中:

海装“扶摇号”漂浮式样机即将投运。2021年12月,由中国海装牵头联合中国船舶集团内多家成员单位自主研制的“扶摇号”浮式风电机组浮体平台成功下线,浮体平台采用半潜技术方案,将搭载中国海装6MW级别的海上风电机组,计划于2022年在广东省湛江市徐闻罗斗沙海域完成示范应用。该台样机所处海域水深50-70m,采用9点系泊方案,项目得到工信部等机构资金支持。2022年8月,“扶摇号”落户湛江徐闻罗斗沙海域,正在进行海缆铺设。

龙源电力漂浮式样机工程正在建设过程中。龙源电力漂浮式示范项目依托于福建莆田南日岛400MW风电项目,拟安装单机容量4MW的漂浮式风力发电机组样机1台,所处水深大概35米,采用1回35kV动态电缆与邻近机位的固定式风力发电机组连接,并接入海上升压站。该平台采用半潜式,平台结构由龙源电力和来福士联合设计。该项目将与水产养殖进行融合,计划于2022年完成示范工程建设。

中海油漂浮式样机工程正在建设过程中。文昌深远海浮式风电国产化研制及示范项目位于南海北部海域,项目设计水深120米,离岸直线距离136公里,是我国首个水深过百、离岸距离超百公里的“双百”深远海浮式风电项目。2022年5月,文昌深远海浮式风电平台浮体在中国海油海油工程青岛建造场地正式开工建造。

明阳阳江青洲四漂浮式样机正在建设过程中。2022年9月,明阳阳江青洲四项目开工,装机总容量为50万千瓦,拟布置25台MySE11-230机组、18台MySE12-242机组和1台漂浮式机组,项目预计2023年全容量并网。

目前,国内正在实施的漂浮式海上风电项目至少包括四个,分别是三峡阳江示范项目、龙源福建南日岛示范项目、海装风电湛江示范项目以及中海油示范项目,均为采用半潜技术方案的单台样机,其中三峡阳江示范项目(即三峡引领号)已投运,其他三个有望在2022年投运。

广东新建的海上风电项目主要集中在阳江近海,三峡青洲五六七、粤电青洲一二、明阳青洲四等大型海风项目均处于在建状态,整体看阳江海上风电的开发已经从近海浅水区向近海深水区延伸,这些项目的平均水深基本达到40米以上;江苏市场当前正在推进的射阳100万千瓦海上风电项目、大丰85万千瓦海上风电项目、大丰80万千瓦海上风电项目场址中心离岸距离分别达到60km、33km、67km,明显高于已建成常规项目的离岸距离,而离岸化往往对应深水化。

本次万宁1GW漂浮式海风示范项目是全球已经实质性启动的最大的漂浮式海风项目,参考万宁市披露数据,该项目单瓦造价约23元,明显低于国内首台漂浮式样机的单位造价,也明显低于海外漂浮式项目的单位造价情况。

如能成功投建,则意味着我国的漂浮式海上风电相比海外将显弯道超车之势,有望引领全球漂浮式海风的发展。

小结

资源禀赋决定未来海上风电需要向深远海拓展,尽管成本依然较高、商业化尚需时日,漂浮式海上风电具有较清晰的降本路径,供应链基础较好,未来具备快速降本的潜力和巨大的长期成长空间。

漂浮式海上风电的核心制造环节包括风电机组、浮式基础、系泊系统和动态海缆,其中后三者与传统的固定式海上风电差别明显,随着漂浮式海上风电的逐步兴起,这些环节相关企业有望迎来发展机遇。


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