隨著風電技術(shù)的進步以及人類對海上風能資源的認識不斷加深,已經(jīng)有多個國家將海上風電發(fā)展作為未來風電技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。一直以來,海上風電也是備受全球關(guān)注的重點話題。
根據(jù)知名咨詢公司BTM的最新統(tǒng)計,2012年,全球海上風電新增裝機量為1131MW(如表1所示),這意味著2012年海上風電的裝機增幅為140%。在歐洲,2012年新的海上風電場項目主要分布在英國、德國和比利時。除了歐洲之外,其他3個商業(yè)性海上風電場項目位于中國,分別為江蘇如東潮間帶示范風電場1期項目(20臺機組,總?cè)萘繛?0MW)、江蘇如東潮間帶示范風電場1期增容項目(20臺機組,總?cè)萘繛?0MW)以及龍源如東潮間帶試驗風電場增容項目(2臺機組,總?cè)萘繛?0MW)。雖說全球海上風電累計裝機容量已經(jīng)達到5117MW,突破了5GW大關(guān),但是到目前為止,海上風電裝機容量依然只占到全球總裝機容量的1.8%。而且樂觀估計,到2020年全球海上風電裝機容量也只能占到風電總裝機量的10%。從風電機組供應(yīng)商而言,大部分新增項目所采用的機組都是西門子生產(chǎn)的,其次是REpower、金風科技、BARD和重慶海裝。2012年,有很多領(lǐng)先的風電機組制造商都表示計劃加強在海上的發(fā)展或推出新的機型進入海上風電市場。這些公司分別是維斯塔斯、西門子、Areva、阿爾斯通、歌美颯、聯(lián)合動力、三菱重工、現(xiàn)代集團和三星集團。
2012年還在建設(shè)的海上風電場項目主要分布在比利時、丹麥、德國、瑞典、英國、中國、日本和韓國,總?cè)萘砍^了4000MW。一共有25個在建項目,如表2所示,其中有5個項目是示范項目,總裝機容量不到30MW。
2012年,歐洲為全球海上風電市場貢獻了大部分的份額,尤其是英國、德國和比利時表現(xiàn)突出。據(jù)歐洲風能協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù),歐洲在2012年共新增369臺海上風電機組,其中有293臺已經(jīng)并網(wǎng),其他76臺也在等待接入電網(wǎng),新并網(wǎng)的機組分布在9個風電場,并網(wǎng)容量為1166MW,比2011年增長33%。截至2012年底,歐洲已經(jīng)累計有1662臺風電機組安裝和并網(wǎng),這些機組分別安裝在10個國家的55個海上風電場中。從海上風電總裝機量的排名來看,依次是英國(2948MW)、丹麥(921MW)、比利時(380MW)、德國(280MW)、荷蘭(247MW)、瑞典(164MW)、芬蘭(27MW)、愛爾蘭(25MW)、挪威(2MW)和葡萄牙(2MW)。2012年已經(jīng)并網(wǎng)的9個風電場中,英國占了6個,總裝機容量為854MW,共安裝了34臺風電機組。其次是比利時、德國和丹麥。其中,德國增加的80MW并網(wǎng)容量屬于增容項目。
雖然2012年歐洲的海上風電裝機有大幅度的增長,而且總裝機容量已經(jīng)突破5GW大關(guān),但是這離歐盟成員國的國家可再生能源發(fā)展規(guī)劃(NREAPs)所設(shè)定的目標還有一定的差距。根據(jù)NREAPs所定目標,到2012年,歐盟成員國的累計海上風電裝機容量預計要達到5829MW,但目前還有14.3%的任務(wù)沒有完成。另外,海上風電的發(fā)展對歐洲實現(xiàn)2020年20%可再生能源發(fā)展目標至關(guān)重要。所以未來幾年,歐洲海上風電發(fā)展將成為歐洲風電及整個可再生能源發(fā)展的重要驅(qū)動力。
不過,總體而言,歐洲海上風電發(fā)展已經(jīng)趨于成熟。自1991年全球最老的風電場Vindeby風電場項目在丹麥開始運行,直到2000年之前,全球幾乎所有的海上風電裝機都分布在歐洲,以丹麥和荷蘭為主,且單機容量都在1MW以下。2000年之后,英國的海上風電發(fā)展非常迅速,并逐漸領(lǐng)先其他歐洲國家,成為全球海上風電發(fā)展最快、裝機容量最多的國家。而且,從總裝機容量和發(fā)展趨勢而言,英國近幾年有望保持這一領(lǐng)先的地位。
根據(jù)歐洲風能協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù),在歐洲最突出的風電機組供應(yīng)商是西門子,其占據(jù)了歐洲海上風電裝機量58%的份額,其次是維斯塔斯(28%)、REpower(8%)、BARD(3%)、WinWind(1%)和GE(1%),Areva則大約有30MW的機組并網(wǎng)。
有一點值得注意,歐洲海上風電市場以前基本被西門子、維斯塔斯、REpower和BARD占據(jù)的格局有望朝著多元化的市場趨勢發(fā)展。隨著海上風電機組的不斷開發(fā)與推出,未來幾年,Areva、歌美颯以及中國的幾大風電機組制造商都試圖在這個市場一試拳腳。另外,從風電機組的海域分布來看,目前的絕大部分海上項目還是分布在北海附近,其次是大西洋和波羅的海,而地中海在短期內(nèi)還沒有建設(shè)重要項目的跡象。
相比歐洲和亞洲把海上風電作為各自能源計劃的重要部分,美國的海上風電卻仍處于起步階段。直到2012年底,美國還未安裝一臺自己的海上風電機組,這與其在陸上風電方面取得的成績形成了鮮明對比。一直以來,海上風電項目高昂的建設(shè)與運輸成本、利益相關(guān)方的阻撓、海上風電機組安裝技術(shù)、聯(lián)邦政府與州級政府之間的管轄沖突等都是造成美國海上風電發(fā)展緩慢的重要原因。不過,美國的海上風電發(fā)展在這兩年開始有了一些起色。
表1 2011年-2012年全球海上風電裝機統(tǒng)計(數(shù)據(jù)來源:BTM)
2010年底,隨著美國第一個海上風電項目——鱈魚岬海上風電場項目的獲批,其海上風電開發(fā)進入到一個新的時期。該項目位于美國馬薩諸塞州南塔基灣,預計安裝130臺西門子單機容量為3.6MW的風電機組,總裝機容量為468MW。2011年4月,美國能源部和內(nèi)政部共同發(fā)布了《國家海上風電戰(zhàn)略:創(chuàng)建美國海上風電產(chǎn)業(yè)》,該戰(zhàn)略計劃到2020年美國海上風電容量將達到10GW,到2030年達到54GW。除了宏大的海上風電發(fā)展規(guī)劃,在該發(fā)展戰(zhàn)略中,還明確了5050萬美元的海上風電技術(shù)研發(fā)資助計劃,包括支持創(chuàng)新型風電機組設(shè)計工具和硬件的開發(fā)、支持限制海上風電部署的關(guān)鍵行業(yè)部門和因素的基礎(chǔ)研究與定向環(huán)境研究、以及資助下一代風電機組傳動系統(tǒng)的開發(fā)和改進。2012年,美國能源部又啟動了一項1.8億美元的投資計劃,以通過研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)支持美國海上風電項目發(fā)展,主要集中在海上風電機組的安裝、海上風電機組與電網(wǎng)的連接等方面。
目前,美國共建有13個海上風電項目,分別位于大西洋、太平洋、大湖地區(qū)和墨西哥灣,裝機容量5100MW,但大部分項目都尚未開工建設(shè)。這些項目分別是鱈魚岬海上風電場、布魯克島海上風電場、風能中心海上風電場、緬因州“海風”試點項目、水之風海上風電場、大西洋城海上風電場、大西洋中部海上風電場、長島-紐約海上風電場、弗吉尼亞海上風電技術(shù)進步項目、破冰船海上風電場、海灣海上風電場、格蘭德河(南北)項目、“浮標”太平洋示范項目、大西洋風能網(wǎng)項目。在這13個項目中,有3個已經(jīng)簽訂了購電協(xié)議。
2013年5月31日,美國首座漂浮式海上風電機組樣機VolturnUS在緬因州佩諾布斯科特河上并網(wǎng),這也是世界上首個采用混凝土漂浮平臺的風電機組。這一樣機的安裝無疑成為美國海上風電發(fā)展史上的重要里程碑。
雖然在海上風電發(fā)展方面與歐洲還存在很大差距,但是亞洲的海上風電已經(jīng)形成一股重要力量,在全球海上風電發(fā)展上打破了以往歐洲傳統(tǒng)市場獨占鰲頭的格局。從2000年起,中國、日本和韓國就開始建立自己的海上風電項目,但前幾年發(fā)展都比較緩慢,只是零散地建了幾個測試項目。近幾年,這些國家的海上風電發(fā)展步伐整體來說有所加快。2012年,亞洲的海上風電裝機項目也主要分布在中國、日本和韓國。這些項目依然還是以一些試驗示范項目或是測試項目為主。
中國:據(jù)中國風能協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2012年中國海上風電新增裝機46臺,容量達到127MW,其中潮間帶裝機量為113MW。中國海上風電發(fā)展方面的主要成就集中在江蘇如東潮間帶1期50MW增容項目和如東潮間帶50MW試驗增容項目上。從海上風電裝機的總量來說,中國已是全球第四大海上風電市場,僅次于英國、丹麥和比利時,而這距離中國的首臺商業(yè)化的海上風電機組安裝時間還只有4年。不過,從海上風電裝機總量來看,中國海上風電市場占有率還很低。雖然2010年江蘇推出首個海上風電特許權(quán)招標項目,但這兩年中國海上風電產(chǎn)業(yè)取得的進展不大。
值得注意的是,其間,中國各大風電機組制造商紛紛潛心機組研發(fā),并在江蘇、山東、福建等省以及國外試水試驗樣機,為將來海上風電批量應(yīng)用做好了較好的技術(shù)準備。如聯(lián)合動力2012年12月在山東濰坊的6MW雙饋型海上風電機組并網(wǎng),湘電風能2012年4月首臺5MW直驅(qū)型海上風電機組在福建吊裝,重慶海裝風電的首臺5MW雙饋型海上風電機組于2012年10月在江蘇如東吊裝,另外還有北車風電的3MW雙饋型海上風電機組在2012年7月下線,遠景的3.6MW半直驅(qū)型海上風電機組于2012年在丹麥并網(wǎng)。2013年3月,東汽5.5MW海上風電機組在江蘇如東潮間帶試驗風電場啟用,金風科技的6MW直驅(qū)型海上風電機組、明陽風電的5MW超緊湊型雙葉片風電機組也將于近期下線。應(yīng)該說,目前中國海上風電的發(fā)展還處于一個蓄勢待發(fā)的積淀期,很多整機制造商在規(guī)劃與電價機制尚不明朗的背景下充分做好機組方面的準備,以期海上風電市場打開后分得一杯羹。
表2 2013年全球在建海上風電場項目(數(shù)據(jù)來源:BTM)
表3 全球海上測試風電場分布(數(shù)據(jù)來源:BTM)
日本:自從福島核泄露事故以后,日本一直在尋求可以替代核能的可再生能源,海上風電成為首選。2013年,日本開始試運行額定功率為2MW的海上風電機組,嘗試走能源多樣化道路,并不斷改進風電機組技術(shù)。日本新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展機構(gòu)不斷潛心于海上風電機組研發(fā)與試驗,旨在趕上丹麥、英國等風電發(fā)展強國。日本新能源產(chǎn)業(yè)方面的專家也認為,發(fā)展大功率海上風電機組可以比陸上風電機組獲得更好的市場份額。根據(jù)日本風電協(xié)會發(fā)布的裝機目標,到2051年,日本可能會安裝7.5GW固定式基礎(chǔ)的海上風電機組,另外還將安裝總?cè)萘繛?7.5GW漂浮式海上風電機組。2012年在亞洲建立的4個小型海上風電示范項目中,有2臺海上測試機組安裝在日本,有一臺采用的是漂浮式基礎(chǔ)平臺。
韓國:依托在制造業(yè)和重工業(yè)方面的基礎(chǔ),韓國近兩年也在加速發(fā)展本國的海上風電業(yè)務(wù)。據(jù)悉,韓國政府2012年已經(jīng)承諾花費3.73億韓元用于發(fā)展海上風電,而且還會繼續(xù)投資以幫助該國實現(xiàn)2022年可再生能源發(fā)電占總發(fā)電量10%的目標。對于該國企業(yè)進行海上風電設(shè)備的研發(fā),韓國政府提出到2016年發(fā)展400MW海上風電示范項目和2017年-2019年實現(xiàn)2GW海上風電發(fā)展的目標。2013年3月,韓國SK工程建設(shè)公司和韓國電力公司向韓國蔚山市政府提交了一項提議,以求在蔚山海岸建設(shè)韓國最大的海上風電場。如果通過,該項目有望在2015年開工,2017年投入運營。這個該國最大的海上風電場項目總裝機容量預計為196MW,將包含28臺單機容量為7MW的機組。除此之外,韓國三星集團、現(xiàn)代集團、斗山重工、大宇重工等知名重型制造企業(yè)也紛紛開始走出國門,進入歐洲、美國等傳統(tǒng)市場。
總體來看,目前全球海上風電主要還是集中在歐洲,尤其是英國、丹麥和德國等傳統(tǒng)風電發(fā)展強國。而亞洲已經(jīng)作為廣泛的示范區(qū)域開始在全球舞臺上嶄露頭角,尤其是中國、日本和韓國。
一方面,由于過去可利用的海上風電機組有限,海上風電產(chǎn)業(yè)在機組交付時間上也會更長。但是,現(xiàn)在這種情況正在改觀,因為有越來越多的制造商在設(shè)計和測試更大容量規(guī)模的海上樣機。全球已有9款單機容量超過3MW的機組已經(jīng)進入海上風電場的商業(yè)化運作中,分別是西門子、維斯塔斯、REpower、Bard、Areva、華銳風電、上海電氣、重慶海裝和湘電風能。另一方面,風電機組大型化成為技術(shù)發(fā)展主流的趨勢更加明顯。特別是隨著海上風電逐漸成為一種發(fā)展趨勢,大型化機型更加適應(yīng)海上風電發(fā)展的各種需要。2011年-2012年成為世界風電巨頭集中發(fā)布大型風電機組、特別是大型海上風電機組的年份。這些機組很多還需要1年-2年的示范項目之后,才會投入生產(chǎn)線批量生產(chǎn)。由于在歐洲大部分此類機組要到2015年英國33GW的Round3項目開始時才能大批量生產(chǎn),因此也被稱為“下一代風電機組”。
隨著海上風電的不斷發(fā)展,一些問題也開始凸顯。一是在某些關(guān)鍵市場還未建立有利的法規(guī)制度體系;二是海上風電每千瓦時面臨成本下調(diào)的挑戰(zhàn)。而且,隨著項目往深海區(qū)域推進的趨勢,海上風電成本會增加,風電機組的安裝難度也會上升。未來幾年,全球海上風電相關(guān)配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)會越來越受制約,譬如安裝維護船、海底電纜等。不過,雖然存在各種挑戰(zhàn),海上風電在未來5年還是會取得進一步的發(fā)展,主要是在北歐地區(qū),特別是英國和德國,還有遠東地區(qū),包括中國、韓國和日本。
2012年全球海上風電發(fā)展統(tǒng)計與分析
本刊記者 蘇曉