平價環(huán)境下海上風電場可持續(xù)發(fā)展分析

蘇 峰，金 瑛

（中海油融風能源有限公司，上海 200335）

0 引 言

我國擁有長約1.8 萬km的海岸線，可利用的海域面積超過300 萬km，尤其是東南沿海，具有風資源豐富、風能密度大、發(fā)電利用小時數(shù)多、棄風率低和電能市場消納好等特點，為大規(guī)模開發(fā)海上風電資源提供了廣闊的空間。截至2021 年4 月底，我國海上風電并網(wǎng)容量達到了1 042 萬kW。

2019 年國家發(fā)改委在《關于完善風電上網(wǎng)電價政策的通知》中將海上風電標桿上網(wǎng)電價全部改為指導價，規(guī)定新核準的海上風電項目上網(wǎng)電價全部通過競爭的方式確定，不得高于項目所在資源區(qū)指導價。對于2018 年底前已核準的海上風電項目，若在2021 年底前全部機組都已完成并網(wǎng)，則執(zhí)行核準時0.85 元的上網(wǎng)電價；2019 年新核準近海風電指導價調(diào)整為0.80 元/（kW·h），2020 年調(diào)整為0.75 元/（kW·h），2022 年及以后全部機組完成并網(wǎng)的，執(zhí)行并網(wǎng)年份的指導價（即標桿上網(wǎng)電價）。在國家補貼政策退坡的情況下，如何保障海上風電場持續(xù)發(fā)展是新能源行業(yè)最關注的問題之一，海上風電項目投資成本高，作業(yè)風險大，若要實現(xiàn)平價上網(wǎng)，需從技術創(chuàng)新、管理提升、優(yōu)化施工和頂層規(guī)劃等角度實現(xiàn)全面降本，從而促進新能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 我國海上風電發(fā)展現(xiàn)狀

截至2021 年6 月30 日，我國已開建海上風電項目的并網(wǎng)容量約為1 470 萬kW，搶裝壓力巨大，為取得國家電價補貼，相關能源企業(yè)不得不追加投資以獲取更多船機資源，確保海上風電項目在2021 年底前實現(xiàn)全容量并網(wǎng)。目前的“搶裝潮”形勢對降低成本提出了很高的要求，隨著勘探、設計、建造、安裝和管理方面的經(jīng)驗逐漸豐富，海上風電項目投資成本會逐步下降，如采用單樁技術的江蘇沿海風電項目的平均造價已降至15 700 元/kW左右，處于全國海上風電項目投資最低水平。

2 海上風電場建設期主要成本構成

海上風電場建設期成本主要包括設備購置及安裝工程費用、建筑工程費用、建設期利息、不可預見費用、輔助工程費用和其他費用等，其中設備購置及安裝工程費用是整個工程成本的核心，以江蘇某大型海上風電項目為例，其主要成本分布見圖1。

圖1 江蘇某大型海上風電項目主要成本分布

2.1 設備購置及安裝工程費用

海上風電設備購置及安裝工程投資約占整個項目投資的68.6%，其中：發(fā)電設備（包括機組、塔筒和葉片）投資占項目投資的44.2%，單位成本約為7 700 元/kW；升壓站基礎和設備（包括導管架、組塊、一次設備電氣設備和其他輔助設備等）投資占項目投資的3.7%，單位成本約為645 元/kW；海纜（包括220 kV雙回路海纜和35 kV海纜及接頭附件等）投資占項目投資的8.3%，單位成本約為1 460 元/kW；海上安裝（包括風機機組及基礎、海纜敷設和升壓站安裝等）投資占項目投資的11.7%，單位成本約為2 038 元/kW；其他一些設備及附屬構件投資占比較小。由以上數(shù)據(jù)可知，影響風電項目成本的主要因素是發(fā)電設備購置及安裝，直接決定風電場投資價值。

2.2 建筑工程費用

海上風電建筑工程投資約占整個項目投資的17.8%，其中：風機基礎工程（主要包括風電機組基礎工程和陸纜登陸工程）投資占項目投資16.1%，單位成本約為2 805 元/kW；房屋建筑工程、交通道路工程及其他環(huán)境保護工程、水土保持工程、安全監(jiān)測工程和試樁工程等投資占比較小。影響整個風電項目投資的主要因素是風機基礎的材料購置和制作費用。

2.3 建設期銀行貸款利息

銀行貸款利息與海上風電項目建設周期和利率相關，約占整個項目投資的3.5%。歐洲一些國家為鼓勵海上風電發(fā)展，為風電企業(yè)提供2%的長期固定貸款利率，比國內(nèi)海上風電項目貸款利率的1/2 還要低一些。經(jīng)計算，若下降1%貸款利率，對海上風電項目可降低3 ～4 分錢的競價。隨著海上風電施工技術和安裝船性能的不斷提升，項目建設周期能有效縮短，利息將有一定程度的下降。

2.4 不可預見費用

不可預見費用在工程項目中常稱作預備費，是指考慮項目建設期內(nèi)可能發(fā)生的風險導致的建設費用增加的部分，主要包括基本預備費、設計變更導致的費用增加、隱蔽工程驗收之后恢復導致的費用增加和價格變化引起的工程造價變化等。目前，大多數(shù)建設單位都采用總承包的形式招標，除了不可抗力因素，這部分費用基本不會動用。

2.5 施工輔助工程費用

施工輔助工程在整個項目投資中占比較?。s1%），主要包括租賃交通船、臨時占用碼頭場地和施工用水用電等費用，因該部分費用較少，對項目成本的影響較小。

2.6 其他費用

其他費用主要包括項目的用海用地費、建設管理費、可研勘察設計費和生產(chǎn)準備費等，約占項目總投資的7.7%，單位成本約為1 340 元/kW，該部分費用占比相對較大，但不確定因素較多。近幾年核準了大量海上風電項目，沿海好的風場資源基本上已被搶占完，但隨著海上風電向深遠海發(fā)展，用于進行海洋增殖放流和海域生態(tài)修復等工程的費用會明顯減少。同時，隨著海上風電開發(fā)數(shù)量逐年增加，項目建設經(jīng)驗越來越豐富，建設單位、總承包單位和施工單位的項目管理水平將不斷提升，項目建設管理費用會有一定幅度的減少。此外，科研勘探設計方面可借鑒的數(shù)據(jù)、圖紙等資料會逐年增多，利用大數(shù)據(jù)分享可減少實地測量相關費用。隨著海上風電場的不斷開發(fā)，相關費用會不斷減少，為實現(xiàn)平價上網(wǎng)預留一部分空間。

3 降低海上風電場項目投資成本和實現(xiàn)平價上網(wǎng)的措施

我國海上風電場造價為1.5 ～1.9 萬元/kW，單價差異主要取決于風況、風密度、水深、離岸距離和地質(zhì)條件等海上因素，其他影響因素包括風機機組設備選型、安裝船舶資源、材料及項目管理等。在目前已建和在建的海上風電場項目中，每千瓦時投資以江蘇的項目為最低，一方面是因為該地區(qū)地質(zhì)條件好，采用單樁基礎即可，另一方面源于技術的不斷進步。

3.1 國家對海上資源的宏觀統(tǒng)籌規(guī)劃

海上風電只有實現(xiàn)規(guī)?；拍苡行Ы档投入姵杀竞吞岣唢L電場運行質(zhì)量，才能促進整個產(chǎn)業(yè)鏈的可持續(xù)發(fā)展。為實現(xiàn)海上風電規(guī)?；鑿囊韵? 個方面做好規(guī)劃：

1）在政府規(guī)劃方面，主管部門將若干個風電場規(guī)劃成一個整體，由1 家或多家能源企業(yè)承建，避免每個風電場都建1 座海上升壓站和1 個陸上集控中心，減少海纜敷設。初步計算每座升壓站的建設成本約占整個項目成本的4%，每個陸上集控中心的建設成本約占整個項目成本的1%，220 kV海纜的價格約為500 萬元/km，若不能實現(xiàn)規(guī)?；?，這就是一個極大的浪費，成本就難以下降。假如將相鄰的2 個300 MW的相鄰風電場整合為1 個600 MW的風電場，在設計時可減少1 座升壓站、2 回路海纜和1 個陸上集控中心，這會增加電氣設備數(shù)量和功率，以距岸40 km的海上風電場為例，計算投資成本可減少約4.5 億元。

2）在電網(wǎng)規(guī)劃方面，要考慮到該區(qū)域的線路容量，避免大規(guī)模的海上風電同時并網(wǎng)時線路容量不夠，致使部分風機必須停運，導致棄風率增加和企業(yè)營收減少。只有將兩者相結合，才能提高規(guī)模化程度，降低度電成本。

3.2 技術創(chuàng)新

技術創(chuàng)新包括設備技術創(chuàng)新、施工技術創(chuàng)新、材料技術創(chuàng)新和管理技術創(chuàng)新等，是降低度電成本的根本途徑。我國海上風電研究起步較晚，相關技術的提升空間很大，壓縮度電成本的途徑較多，通過建立產(chǎn)學研融合的技術創(chuàng)新體系，將有助于降低整個海上風電項目的投資成本。以東海某風電項目為例：若風電機組全部采用進口知名品牌（不含塔筒），其成本約占項目總投資的34.5%；若風電機組采用合資知名品牌，其成本約占項目總投資26.7%；若風電機組采用國內(nèi)知名品牌，其成本約占項目總投資的23.2%。以上數(shù)據(jù)表明，隨著機組設備的國產(chǎn)化程度不斷升高，其降價幅度會越來越大。當然，不同產(chǎn)品的質(zhì)量和性能會有一定的差距，這就需要不斷提升設備國產(chǎn)化技術，從而有效降低度電成本。從風電機組構成的角度分析，風電機組主要由發(fā)電機、軸承、齒輪箱、偏航系統(tǒng)、葉片、輪轂、變槳系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、變流系統(tǒng)、機艙、升壓設備、電纜和其他輔助設施組成，其中一些核心部件（如發(fā)電機、齒輪箱、變頻器和升壓變等）仍需要進口。表1 為某合資風電機組各部件在整套機組中的價格占比情況。由表1 可知，這些核心部件費用占比較高，只有對其進行國產(chǎn)化替換和技術創(chuàng)新，才能有效降低風電機組成本，早日實現(xiàn)海上風電項目平價上網(wǎng)。

表1 某合資風電機組各部件在整套機組中的價格占比情況

3.3 施工優(yōu)化

海上風電場安裝主要包括風機基礎沉樁、機組吊裝、升壓站安裝和海纜敷設，“十三五”期間核準了大量海上風電項目，因相應的作業(yè)船舶沒有跟上，導致?lián)屟b期間施工船舶數(shù)量嚴重不足，船舶租賃費用較高。未來，會有越來越多的專業(yè)船舶進駐海上風電施工安裝領域，可用來進行海上施工安裝的大型船機設備會大幅度增加，海上風電施工設備配置及安裝能力會不斷提升，海上安裝費用會逐漸減少。當前，由中國鐵建港航局集團有限公司投資打造的國內(nèi)首艘1 300 t自升自航式風電安裝船“鐵建風電01”已交付使用，該船可在16 級臺風環(huán)境下實現(xiàn)精準定位，有效增加作業(yè)窗口期，延長作業(yè)天數(shù)，縮短施工周期，大大提高施工效率和安全性能，加上施工專業(yè)人員已累計一定的海上風電施工經(jīng)驗，施工技術不斷成熟，建設規(guī)模不斷擴大，施工船舶的專業(yè)水平不斷提升，海上風電場建設成本有望降低10% ～15%。

3.4 項目建設策劃

系統(tǒng)完善的項目建設策劃至關重要，取證、設備采購、鋼結構加工、設備安裝、調(diào)試和銷售合同簽訂等環(huán)節(jié)中的任意一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響到項目的進度，其中最重要的環(huán)節(jié)是設備安裝，主要受設備到貨情況和船舶資源調(diào)配情況的影響，需要項目管理團隊全面做好建設策劃，統(tǒng)籌資源合理調(diào)度，確保項目提前或按期完工。一旦項目延期，不僅會直接影響公司的收益，而且會使其面臨巨大的船舶租賃費用壓力。目前海上風機沉樁和吊裝船租賃費每月高達900 ～1 500 萬元，尤其是在“搶裝潮”期間，很難租到合適的船舶，可見策劃管理對整個項目的投資有重要影響。

4 結 語

影響海上風電度電成本的最重要的2 個因素是項目投資和發(fā)電利用小時數(shù)，單位投資成本下降是海上風電度電成本下降的主要原因，而初始投資是由諸多因素決定的。目前我國的海上風電政策支持力度較大，后期海上風電項目補貼逐漸減少是必然趨勢，長期來看，海上風電的成長性取決于未來成本下降的潛力。