微信掃描二維碼,即可將本頁分享到“朋友圈”中。
2023-02-12 來源:未來智庫 瀏覽數(shù):861
未來隨著近海資源愈發(fā)緊張,用海沖突加劇,深遠(yuǎn)海開發(fā)將成為必然趨勢。固定式經(jīng)濟(jì)性受限,支撐漂浮式海風(fēng)發(fā)展。現(xiàn)有海風(fēng)項(xiàng)目主要采用固定式基礎(chǔ)如單樁、 導(dǎo)管架等。隨著水深增加,固定式海風(fēng)建造安裝費(fèi)用急劇上升,當(dāng)水深超 60m 后,采用 漂浮式技術(shù)明顯更經(jīng)濟(jì)。因此,海上風(fēng)電正呈現(xiàn)出由淺到深、由固定式到漂浮式的變化 趨勢。
(報告出品方/作者:華創(chuàng)證券,黃麟,吳含)
一、需求潛力:深藍(lán)賦能,漂浮式風(fēng)電如日方升
(一)中歐引領(lǐng)增長,全球海風(fēng)需求景氣共振
海上風(fēng)電是未來全球范圍內(nèi)度電成本最低的清潔能源之一。近幾年海上風(fēng)電降本迅速, 考慮到能源成本最終是電源+輸配電雙技術(shù)成本的競爭,而全球主要的發(fā)達(dá)城市、用電負(fù) 荷集中在沿海地區(qū),全球海上風(fēng)電發(fā)展?jié)摿薮蟆?海風(fēng)開發(fā)主要集中在中國和歐洲地區(qū)。受益于能源清潔化訴求和風(fēng)資源稟賦,歐洲一直 是海上風(fēng)電開發(fā)的引領(lǐng)者。而中國受益于國家補(bǔ)貼政策支持和社會用電需求上升,自“十 三五”起大力推動海上風(fēng)電發(fā)展,到 2021 年已成為全球最大海上風(fēng)電裝機(jī)國。據(jù) GWEC 統(tǒng)計,2016-2021 年,中國及歐洲地區(qū)新增海風(fēng)裝機(jī)占比超 95%,且中國逐漸占據(jù)主要新增市場。截至 2021 年底,全球海風(fēng)累計裝機(jī)量達(dá) 55.9GW,中國、英國、德國位居前三, 占比分別為 47%、22%、14%。
未來全球海風(fēng)核心引擎仍為中國市場。國內(nèi)多省市已發(fā)布“十四五”能源發(fā)展相關(guān)規(guī)劃, 根據(jù)各省規(guī)劃中對海風(fēng)新增裝機(jī)的目標(biāo),我們預(yù)計 2022-2025 年,中國分別新增海風(fēng)裝 機(jī) 4、10、15、20GW,其中廣東、山東兩地為海風(fēng)大省,分別新增裝機(jī) 12、8GW;到 2025 年末,預(yù)計中國海風(fēng)累計并網(wǎng)裝機(jī)量將達(dá) 75.5GW,CAGR30%。
歐洲海風(fēng)市場有望迎來爆發(fā)。據(jù) GWEC 統(tǒng)計,截至 2021 年底,歐洲海風(fēng)累計裝機(jī)量達(dá) 28.3GW,占比 50.6%,其中英國、德國、荷蘭、丹麥、比利時位居前五,總占比達(dá) 98.8%。 根據(jù)各國裝機(jī)規(guī)劃,到 2030 年,英國等八國規(guī)劃實(shí)現(xiàn)海風(fēng)裝機(jī) 135.6GW;從更遠(yuǎn)期裝機(jī) 目標(biāo)來看,法國、挪威、波蘭為新興市場,到 2040 年挪威、波蘭將分別新增海風(fēng)裝機(jī) 30、8-11GW;到 2050 年法國將新增海風(fēng)裝機(jī) 40GW。日韓、美國有望在海風(fēng)市場實(shí)現(xiàn)較大突破。據(jù) GWEC 統(tǒng)計,截至 2021 年底,除中國、 歐洲市場外,其余地區(qū)海風(fēng)累計裝機(jī)量僅 1.7GW,占比 3%。近幾年,除中國和歐洲外, 海外其他國家亦開始重視海風(fēng)規(guī)劃。韓國、日本等國家先后設(shè)定 2030 年海風(fēng)裝機(jī)目標(biāo), 據(jù)統(tǒng)計,美國、日本、韓國、越南、印度、菲律賓六國規(guī)劃總量達(dá) 90.6-91.8GW,有望 實(shí)現(xiàn)顯著增長。
全球海風(fēng)裝機(jī)有望實(shí)現(xiàn)高增長。受益于多國海風(fēng)規(guī)劃布局,GWEC 預(yù)測 2022-2030 年海 外海風(fēng)新增裝機(jī)將由5.1GW增長至37.6GW,CAGR 28.5%;中國海風(fēng)市場經(jīng)歷2021年“搶 裝潮”后短暫回調(diào),隨后呈現(xiàn)逐年增長趨勢,2022-2030 年海風(fēng)新增裝機(jī)將由 4.1GW 增長 至 41.5GW,CAGR 為 33.6%。總體來看,預(yù)計 2022-2030 年全球海風(fēng)新增裝機(jī)量達(dá) 377.5GW,CAGR 為 31%,其中中國、歐洲市場為主要增量市場,占比分別為 54.6%、 29.5%。
(二)深遠(yuǎn)海資源稟賦優(yōu)越,漂浮式發(fā)展前景廣闊
近海資源稀缺,推動海風(fēng)步入“深藍(lán)”。據(jù) ESMAP 測算,美國、中國、日本等海風(fēng)資源 儲量分別可達(dá) 5259/2982/1897GW,其中深海(>50m)占比達(dá) 64%。而由于交通航道、 漁業(yè)養(yǎng)殖、軍事管控等用海沖突,近海實(shí)際可開發(fā)資源量遠(yuǎn)小于測算值。目前全球已投運(yùn)海風(fēng)項(xiàng)目仍主要集中于離岸距離小于 40m、水深小于 40m 的近岸淺海區(qū)域。未來隨著近海資源愈發(fā)緊張,用海沖突加劇,深遠(yuǎn)海開發(fā)將成為必然趨勢。固定式經(jīng)濟(jì)性受限,支撐漂浮式海風(fēng)發(fā)展。現(xiàn)有海風(fēng)項(xiàng)目主要采用固定式基礎(chǔ)如單樁、 導(dǎo)管架等。隨著水深增加,固定式海風(fēng)建造安裝費(fèi)用急劇上升,當(dāng)水深超 60m 后,采用 漂浮式技術(shù)明顯更經(jīng)濟(jì)。因此,海上風(fēng)電正呈現(xiàn)出由淺到深、由固定式到漂浮式的變化 趨勢。
浮式技術(shù)仍處于導(dǎo)入期,近年商業(yè)化進(jìn)程顯著加快。據(jù)統(tǒng)計,截至 2022 年,漂浮式海風(fēng) 已投運(yùn)項(xiàng)目 20 個,規(guī)模為 245.4MW,占海風(fēng)累計裝機(jī)量比值僅為 0.4%;在建項(xiàng)目 12 個,規(guī)模為 387.4MW。2009 年至今,隨著第一臺漂浮式風(fēng)電機(jī)組 Hywind I 投運(yùn),漂浮 式海風(fēng)已經(jīng)歷從單臺樣機(jī)到小型商業(yè)化示范風(fēng)電場的過程。已投運(yùn)項(xiàng)目中,位于英國、 葡萄牙、挪威共 200MW 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化的突破;在建項(xiàng)目中,法國的 Province Grand Large、Groix&Bella-le 等 4 個項(xiàng)目、美國的 Aqua Ventus I、日本的 Goto City 及中國的中 電建海南萬寧百萬千瓦級漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目(一期)為商業(yè)化項(xiàng)目,規(guī)模達(dá) 355.7MW, 且均在 2023-2025 年間投產(chǎn),商業(yè)化進(jìn)程顯著加快。
歐洲、東亞積極探索漂浮式海風(fēng)。已投運(yùn)/在建項(xiàng)目區(qū)域分布顯示,歐洲最早進(jìn)入漂浮式 領(lǐng)域,裝機(jī)規(guī)模為 339.8MW,占比達(dá) 53.7%。東亞市場中,日本對漂浮式技術(shù)探索較多, 早期完成 6 個單機(jī)試驗(yàn)項(xiàng)目后才開始進(jìn)行小規(guī)模商業(yè)化示范項(xiàng)目,總規(guī)模為 37.8MW, 占比 6%;中國浮式風(fēng)電項(xiàng)目于 2021 年啟動,自 2021 年國內(nèi)首臺漂浮式海上風(fēng)電試驗(yàn)樣 機(jī)“三峽引領(lǐng)號”投運(yùn),另有中船集團(tuán)“扶搖號”、龍?jiān)措娏ζ∈胶I巷L(fēng)電與養(yǎng)殖融合研 究與示范項(xiàng)目、中海油深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電項(xiàng)目、明陽陽江青洲四海上風(fēng)電項(xiàng)目、中電建海 南萬寧百萬千瓦級漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目(一期)預(yù)計將于 2025 年前投運(yùn),總裝機(jī)規(guī)模為 229.2MW,占比 36.2%。
海外市場浮式項(xiàng)目規(guī)劃領(lǐng)先,國內(nèi)市場亦受到政策支持。已招標(biāo)/遠(yuǎn)期規(guī)劃項(xiàng)目區(qū)域分布 顯示,歐洲市場受益于蘇格蘭首輪海上風(fēng)電用海權(quán)租賃招標(biāo)中包含的漂浮式海上項(xiàng)目 17.9GW,占比 50.5%,位列第一;美國預(yù)計到 2035 年開發(fā) 15GW 漂浮式海風(fēng)項(xiàng)目,占 比 29.9%;韓國預(yù)計到 2030 年開發(fā) 9GW 漂浮式海風(fēng)項(xiàng)目,占比 17.9%;中國“十四五” 海風(fēng)發(fā)展戰(zhàn)略為推動近海項(xiàng)目規(guī)模化開發(fā)、深遠(yuǎn)海項(xiàng)目示范性開發(fā)。具體到漂浮式技術(shù), 《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》、《加快電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展行動計劃》表明 應(yīng)積極推進(jìn)遠(yuǎn)海深水區(qū)域漂浮式風(fēng)電裝備基礎(chǔ)一體化設(shè)計、建造施工與應(yīng)用;具體到漂 浮式項(xiàng)目,《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出力爭“十四五”期間開工建設(shè)我國首 個漂浮式商業(yè)化海上風(fēng)電項(xiàng)目。雖然短期可見浮式項(xiàng)目占全球規(guī)劃的 1.6%,預(yù)計隨著“十 五五”海風(fēng)開發(fā)朝向深遠(yuǎn)海,浮式項(xiàng)目有望規(guī)?;帕?。
2025 年全球浮式風(fēng)電步入黃金成長期,中國有望彎道超車貢獻(xiàn)主要增量。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn) 狀來看,未來 3 年漂浮式重點(diǎn)工作在樣機(jī)試驗(yàn)到規(guī)?;逃玫募夹g(shù)攻關(guān)和成本下降,并 且過程中帶來相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的培育。據(jù) GWEC 預(yù)測,2021-2025 年,全球漂浮式海風(fēng)新增 裝機(jī)由 59.5MW 增長至 839.4MW,CAGR 為 93.8%;2026-2030 年,全球漂浮式海風(fēng)新 增裝機(jī)由 2GW 增長至 12.2GW,CAGR 為 57.3%。中國將逐步超越歐洲成為主要新增市 場。“十四五”時期,預(yù)計我國浮式風(fēng)電新增裝機(jī)將由 5.5MW 增長至 280MW,CAGR 為 167.1%;“十五五”時期,預(yù)計我國浮式風(fēng)電新增裝機(jī)將由 0.6GW 增長至 6.2GW,CAGR 為 79.5%。
二、技術(shù)藍(lán)圖:漂浮式技術(shù)百花齊放,商業(yè)化降本可期
(一)漂浮式型式多樣,半潛式兼具經(jīng)濟(jì)與技術(shù)適用性
漂浮式風(fēng)機(jī)重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計,輕施工,適用于深水海域。從現(xiàn)有海風(fēng)項(xiàng)目來看,當(dāng)位于 水深小于 30m 的淺水區(qū)時,常采用單樁式基礎(chǔ);當(dāng)位于水深大于 30m 小于 60m 的過渡 海域時,常采用導(dǎo)管架基礎(chǔ),以上均為固定式基礎(chǔ)。隨著海上風(fēng)電逐漸走向深遠(yuǎn)海,為 了適應(yīng)更復(fù)雜的施工環(huán)境,漂浮式風(fēng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。漂浮式風(fēng)電系統(tǒng)主要由上部風(fēng)機(jī)、漂 浮式平臺、錨泊系統(tǒng)、動態(tài)海纜等部分組成,受益于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計,漂浮式系統(tǒng)對水深變化不敏感,建造過程中可將大部分工作轉(zhuǎn)移到陸上進(jìn)行,且漂浮式風(fēng)電的錨固系 統(tǒng)對海底地質(zhì)條件依賴相對較小,因此更適宜于水深 60m 以上的深水區(qū)。
考慮技術(shù)難度與經(jīng)濟(jì)性,半潛式基礎(chǔ)適用度更高。按照基礎(chǔ)類型分類,目前漂浮式海風(fēng) 主要可分為半潛式、立柱式及張力腿式,三種基礎(chǔ)類型在投運(yùn)/在建項(xiàng)目中占比分別為 63.3%、26.7%、10%。從原理、重量、造價等角度對比結(jié)果如下: 半潛式:該類型平臺在風(fēng)機(jī)傾斜時,可通過分布式的浮筒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水線面變化, 進(jìn)而產(chǎn)生抵抗平臺傾斜運(yùn)動的回復(fù)力矩。6MW 半潛式風(fēng)機(jī)重量約為 3000t,以“三峽引 領(lǐng)號”為例,成本約為 4.4 萬元/kW,重量及經(jīng)濟(jì)性在三種基礎(chǔ)類型中排名均居中。
立柱式:該類型平臺的重心設(shè)計遠(yuǎn)低于浮心,當(dāng)平臺發(fā)生傾斜時,重心和浮心之間形成 回復(fù)力矩可抵抗平臺傾斜運(yùn)動;另外較小的水線面設(shè)計可減小平臺垂蕩運(yùn)動。6MW 立柱 式風(fēng)機(jī)重量約為 3500t,以 Tetraspar Demonstration 項(xiàng)目為例,成本約為 3.7 萬元/kW,重 量最大,但最具經(jīng)濟(jì)性。 張力腿式:該類型平臺通過垂向下的系泊張力平衡浮體向上的超額浮力,因此具備較好 的平臺垂向運(yùn)動性能,但安裝過程復(fù)雜。6MW 張力腿式風(fēng)機(jī)重量約為 2000t,以 Pivot Buoy 項(xiàng)目為例,成本約為 13.4 萬元/kW,已投運(yùn)項(xiàng)目中僅有該項(xiàng)目采用了張力腿式基礎(chǔ),因 此仍較缺乏相關(guān)制造及施工安裝經(jīng)驗(yàn),張力腿式重量最輕,但造價最高。
(二)浮式風(fēng)機(jī)型式創(chuàng)新多,商業(yè)化推進(jìn)需浮體系統(tǒng)實(shí)踐
漂浮式技術(shù)異質(zhì)性明顯。與固定式相比,漂浮式在風(fēng)電機(jī)組、浮體系統(tǒng)(基礎(chǔ)+系泊+動 態(tài)陣列纜)、安裝施工等環(huán)節(jié)均有較大變化,在風(fēng)機(jī)方面,目前全球研發(fā)浮式樣機(jī)型式多 元;在浮體系統(tǒng)上,則新增了浮式基礎(chǔ)、錨固系泊系統(tǒng)和動態(tài)海纜;在安裝施工上,浮 式無須在深海動土打樁,可在港口完成安裝,施工量相較固定式顯著下降。
1、風(fēng)電機(jī)組:大型化技術(shù)趨勢延續(xù),多元設(shè)計探索新型結(jié)構(gòu)。浮式大型化趨勢延續(xù),中國單機(jī)容量已領(lǐng)先全球。在漂浮式項(xiàng)目中,常規(guī)大型化風(fēng)機(jī)同 樣可應(yīng)用于深遠(yuǎn)海。海外市場中,維斯塔斯已推出 15MW 海上風(fēng)機(jī);國內(nèi)市場中,明陽 智能發(fā)布 18MW 機(jī)型,并下線全球最大漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組 MySE16.X-260;中國海裝 H260-18MW、金風(fēng)科技 GWH252-16MW 風(fēng)機(jī)已下線。 浮式風(fēng)機(jī)新結(jié)構(gòu)頻現(xiàn),我們總結(jié)歸納了目前市場上常見的創(chuàng)新性設(shè)計:
(1)雙頭機(jī)/浮體島:EnerOcean、EnBW、Hexicon 等多個國外開發(fā)商對單基礎(chǔ)平臺搭載 多臺風(fēng)機(jī)的路線探索已久,并研發(fā)出 W2Power、Nezzy2、TwinWind 風(fēng)機(jī),該設(shè)計使得單 個基礎(chǔ)平臺容量更大,同樣容量下系統(tǒng)重心更低。2022 年 9 月 29 日,明陽智能作為德 國 Nezzy²在中國的技術(shù)合作伙伴和被許可方,采用 Nezzy²設(shè)計,推出“OceanX”雙轉(zhuǎn)子漂浮式海上平臺,搭載兩臺明陽 MySE8.3-180 超緊湊半直驅(qū)海上風(fēng)機(jī),總?cè)萘窟_(dá) 16.6MW, 并計劃安裝于中國南海海域,這是中國對雙頭漂浮式風(fēng)機(jī)的首次探索。
(2)異型塔筒:X1 Wind、Eolink、T-Omega Wind 先后研發(fā)出無塔筒風(fēng)機(jī),該類型風(fēng)機(jī) 主要以單點(diǎn)系泊、下風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計為主,可大幅降低用鋼量,從而減重降本。
(3)單/雙葉片:Seawind Ocean、TouchWind 分別推出兩葉片、單葉片風(fēng)機(jī),該類型風(fēng) 機(jī)安裝過程相對更為便利。
總體來看,浮式風(fēng)機(jī)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計體現(xiàn)了開發(fā)商在降本增效上所做的努力,海外開發(fā)商 始終走在前列,中國廠商探索相對較晚,目前已推出機(jī)型多數(shù)仍處于模擬測試或樣機(jī)建 設(shè)階段。
2、浮體系統(tǒng):系泊和錨固設(shè)計優(yōu)化空間大,動態(tài)纜需經(jīng)驗(yàn)積累。平臺基礎(chǔ)包括駁船式、半潛式、立柱式及張力腿平臺。駁船式在概念上類似于船只,長 寬明顯大于吃水深度,與水接觸的表面積較大,從而保持穩(wěn)定性;半潛式設(shè)計意在最大 限度減少暴露在水中的表面積,最大限度增加體積,垂直圓柱體的大小和距離決定了穩(wěn) 定性;立柱式依靠將大部分重量放置于盡可能低的位置獲得穩(wěn)定性;張力腿是最新且技 術(shù)風(fēng)險最高的平臺基礎(chǔ)形式,三、四或五個臂的星形幾何形狀將每個臂的體積減小到最 小,從而達(dá)到降低制造成本的目的。
懸鏈?zhǔn)綖槌S孟挡聪到y(tǒng)。系泊系統(tǒng)可對漂浮式風(fēng)機(jī)進(jìn)行位置和運(yùn)動的約束,一般由起鏈 機(jī)、導(dǎo)纜孔、系泊線和錨固裝置四部分組成,其中系泊線是連接浮式基礎(chǔ)和海床的關(guān)鍵 構(gòu)件,主要有懸鏈?zhǔn)?、張緊式、張力腿式三種形成。半潛式、立柱式漂浮式風(fēng)機(jī)常采用 懸鏈?zhǔn)较挡?,該類型系泊線為鋼鏈結(jié)構(gòu),鋼鏈因其具備制造成本低、工序簡單、強(qiáng)度高 等優(yōu)點(diǎn),是目前使用最廣泛的系泊材料,但其占據(jù)海床空間較大,重量隨著水深增加而 急劇增大,而張緊式、張力腿式在該方面有一定改善,但從安裝角度來看,則更為復(fù)雜。
實(shí)際方案設(shè)計將基于傳統(tǒng)系泊方案進(jìn)行優(yōu)化降本。國內(nèi)項(xiàng)目,“引領(lǐng)號”及“扶搖號”均采 用 9 點(diǎn)懸鏈?zhǔn)较挡捶桨?,即三個立柱各有三條系泊纜,三條系泊纜共用同一個錨固基礎(chǔ)。 根據(jù)已投運(yùn)的三峽引領(lǐng)號設(shè)計方案可知,每條系泊纜主要由 4 段組成,自上到下分別是 系泊鏈段、重塊段、單股鋼絲繩段和錨端系泊鏈段,采用“系泊鏈+配重塊”的設(shè)計可有效 減小系泊半徑。國外項(xiàng)目,Total Energies 和 Equinor 合作投資“蜂巢式”系泊設(shè)計,每 3 臺浮式機(jī)組、3 套帶錨的浮標(biāo)、6 根系泊鏈組成一個“蜂巢式”系泊單元,平均每臺風(fēng)機(jī)僅 需配置 1 套帶錨浮標(biāo)和 2 根系泊鏈。據(jù) Semar 測算,與常用的一套風(fēng)機(jī)、一套系泊系統(tǒng) 相比,該共享式系泊系統(tǒng)可降低 50%以上系泊設(shè)備成本。
錨固系統(tǒng)主要有四類,系泊線需利用錨固裝置與海床進(jìn)行連接。根據(jù)錨固裝置的形式和 力學(xué)特性,可將其劃分為抓力錨、樁錨、吸力錨及重力錨。在中國的漂浮式項(xiàng)目中,“引 領(lǐng)號”、“扶搖號”分別采用了吸力錨和樁錨。
(1)抓力錨:目前使用最廣泛的一種錨固結(jié)構(gòu),其部分或全部嵌入海底,主要依靠錨的 前部結(jié)構(gòu)與土壤的摩擦力抵抗外力,可承受較大水平力,常與懸鏈?zhǔn)较挡吹腻^鏈搭配使 用,安裝簡單,但不適宜太硬海床。
(2)樁錨:向海床打入樁基,通過樁基與土壤之間的作用力提供錨鏈的水平和垂直張力, 適用于各種海床土質(zhì)條件,但安裝和拆除需采用專用設(shè)備,在深水區(qū)域作業(yè)施工費(fèi)用較 高。
(3)吸力錨:類似于樁錨,但中空的缸筒結(jié)構(gòu)直徑更大,可承受系泊線的水平和垂直張 力,不適用于松散沙土或硬質(zhì)土海床,安裝較為簡單。
(4)重力錨:通過壓載與海床表面的摩擦力抵抗錨鏈的水平張力,并借助壓載重量抵抗 錨鏈的垂直張力,適用于中等硬度或硬質(zhì)土海床,安裝較為簡單,但由于體積和重量較 大,安裝和拆除對吊裝設(shè)備噸位要求較高。
動態(tài)海纜受載荷影響大,技術(shù)要求高。相較于固定式風(fēng)機(jī),漂浮式風(fēng)機(jī)由于支撐平臺運(yùn) 動具有一定范圍,海底電纜近端需采用動態(tài)海纜技術(shù),并運(yùn)用浮力單元將海纜懸掛,呈 現(xiàn)“S”形態(tài),使得海纜在一定的擺動范圍內(nèi)可隨平臺運(yùn)動,起到緩沖的作用。動態(tài)海纜 不僅要承擔(dān)傳輸電力的作用、還要抵御各種環(huán)境載荷耦合所產(chǎn)生破壞的能力,因此在設(shè) 計動態(tài)海纜結(jié)構(gòu)時,要考慮各種載荷對海纜結(jié)構(gòu)的影響。
3、安裝施工:方案靈活多樣,施工船需求迎風(fēng)增長。 漂浮式風(fēng)機(jī)安裝主要包括浮體運(yùn)輸、浮體吊裝、組裝、風(fēng)機(jī)吊裝及系泊纜鋪設(shè)。浮體運(yùn) 輸指于陸上工廠完成制作、組裝后,在海岸碼頭上通過半潛駁船或吊運(yùn)設(shè)備將浮式基礎(chǔ)運(yùn)至風(fēng)機(jī)組裝場地;浮體吊裝指根據(jù)浮體類型選擇不同的吊裝方式,如半潛式浮體可選 擇岸上吊裝、單柱式可選擇離岸吊裝;組裝指將浮體與風(fēng)電機(jī)組裝好后移至機(jī)位點(diǎn);風(fēng) 機(jī)吊裝可分為岸上/海上吊裝,岸上吊裝根據(jù)浮體設(shè)計及吊裝碼頭水深情況選擇是否進(jìn)行 坐底作業(yè);系泊纜鋪設(shè)指根據(jù)系泊纜的設(shè)計選擇不同鋪設(shè)方式,并完成浮體連接和測試 工作。
浮式基礎(chǔ)安裝施工方式眾多,天然港灣可滿足漂浮式風(fēng)機(jī)的安裝。事實(shí)上,部分省份現(xiàn) 有港口條件不足,且新建港口資源獲取難、建設(shè)周期長,短期內(nèi)難以滿足風(fēng)機(jī)整裝及工 期要求,因此中電建為解決該問題提出了移動碼頭、靠樁系泊及承臺坐底三種方案,在 項(xiàng)目近海港口周邊尋求風(fēng)浪較小海域作業(yè)。以上方案均需風(fēng)電安裝船施工,在風(fēng)機(jī)大型 化及深遠(yuǎn)海趨勢作用下,對安裝船起吊能力、作業(yè)水深、可變載荷及甲板面積均提出更 高要求,因此在海風(fēng)搶裝時期存一定供應(yīng)缺口。
(三)大型化規(guī)?;苿咏当荆∈斤L(fēng)電平價在望
從已投建的樣機(jī)來看,漂浮式海風(fēng)造價約為固定式海風(fēng)的 4 倍。據(jù)不完全統(tǒng)計,山東/ 浙江/廣東/海南固定式海風(fēng)項(xiàng)目分別為 11753/13483/14067/12500 元/kW,而漂浮式海風(fēng)項(xiàng) 目造價極高。雖然與第一個投運(yùn)的 Hywind I 項(xiàng)目單位造價 17.8 萬元/kW 相比已有大幅度 下降,但目前單位成本較低的 WindFloatAtlantic 2、Tetraspar Demonstration 仍有 3.5/3.7 萬元/kW,約為固定式海風(fēng)的 4 倍。漂浮式基礎(chǔ)成本占比較高,其中浮體為 31%。據(jù) NREL 統(tǒng)計,固定式/漂浮式海風(fēng)成本主 要由運(yùn)維、風(fēng)機(jī)、基礎(chǔ)及電氣設(shè)備四部分構(gòu)成,分別占總成本的 76.7%、81.4%。各環(huán)節(jié) 對比來看,固定式/漂浮式基礎(chǔ)成本占比差別最大,分別為 8.4%/27.1%,其次為運(yùn)維和風(fēng) 機(jī)。據(jù) Azure International 統(tǒng)計,漂浮式海風(fēng)資本性支出中浮體、拖運(yùn)和安裝、系泊系統(tǒng) 和風(fēng)機(jī)成本占比高達(dá) 90%,其中浮體占比最高,為 31%。
大型化疊加規(guī)?;苿咏当尽arbon Trust 預(yù)測,漂浮式風(fēng)場降本總空間達(dá) 52%,其中平 臺基礎(chǔ)、風(fēng)機(jī)降本空間最大,分別為 16%、12%。根據(jù)前述分析,“十四五”期間漂浮式 海風(fēng)規(guī)模未達(dá)大幅增長階段,該階段風(fēng)機(jī)大型化為主要降本路徑;“十五五”期間可參考 2.3MW 的 HyWind I 樣機(jī)與 30MW Hywind Pilot Plant 項(xiàng)目,單 MW 成本同比下降 66.8%, 我們認(rèn)為隨著大型漂浮式風(fēng)場的規(guī)?;帕?,單位成本有望進(jìn)一步下降。
三、產(chǎn)業(yè)圖景:主機(jī)海纜為傳統(tǒng)龍頭占優(yōu),海油海工巨頭等新玩家入局
?漂浮式海風(fēng)產(chǎn)業(yè)鏈可分為開發(fā)商、整機(jī)、海纜、浮體系統(tǒng)(基礎(chǔ)+系泊)及施工方。 由于中國進(jìn)入漂浮式風(fēng)電領(lǐng)域研發(fā)相對較晚,目前全球主要玩家仍是歐洲、日本地區(qū)企 業(yè)居多,未來隨著中國漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化落地,除小部分設(shè)備需依賴進(jìn)口外,產(chǎn)業(yè) 鏈基本可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化供應(yīng)。
(一)整機(jī)和海纜:集中度高,巨頭占據(jù)漂浮式主要市場
海外西門子歌美颯、維斯塔斯風(fēng)機(jī)領(lǐng)銜,國內(nèi)明陽智能多項(xiàng)目布局。在已投運(yùn)/在建漂浮 式海風(fēng)項(xiàng)目中,歐洲項(xiàng)目多采用西門子歌美颯、維斯塔斯風(fēng)機(jī),少部分采用開發(fā)商自研 風(fēng)機(jī);日本項(xiàng)目多使用本土品牌三菱、日立,少部分采用歐洲品牌,如 Aerodyn;中國 項(xiàng)目采用明陽智能、海裝風(fēng)電、電氣風(fēng)電風(fēng)機(jī),其中“三峽引領(lǐng)號”、中海油深遠(yuǎn)海浮式 風(fēng)電項(xiàng)目及明陽陽江青洲四海上風(fēng)電項(xiàng)目均采用明陽智能風(fēng)機(jī)。預(yù)計未來隨著漂浮式海 風(fēng)項(xiàng)目規(guī)模的不斷增長,從產(chǎn)品性能及質(zhì)量角度考慮,歐洲、中國整機(jī)商巨頭仍將占據(jù) 主要市場份額,且國內(nèi)將有更多整機(jī)商進(jìn)入。
動態(tài)海纜供應(yīng)商較為集中,產(chǎn)品設(shè)計、敷設(shè)技術(shù)要求高。海外市場中,動態(tài)海纜供應(yīng)商 主要有挪威的 Aker Solutions、日本的 Furukawa Electric、希臘的 Hellenic Cables 等;中 國市場中,東方電纜、中天科技具備生產(chǎn)動態(tài)纜的能力,且東方電纜已為“三峽扶搖號” 供應(yīng) 1180 米長、外徑 13.28cm、重量超 35 噸的動態(tài)海纜,該動態(tài)海纜為適應(yīng)南海海域惡劣的環(huán)境,已進(jìn)行多方面優(yōu)化,不僅提高了海纜的抗拉、抗彎曲和抗疲勞能力,同時還 通過分布式浮力塊和配重塊的配合,形成相對穩(wěn)定的線型;另外,此次敷設(shè)施工如附件 安裝、動態(tài)段與靜態(tài)段海纜敷設(shè)、錨固裝置安裝等步驟均由東方電纜安裝,技術(shù)水平要 求高。
(二)浮體系統(tǒng):基礎(chǔ)設(shè)計新老玩家兼具,錨鏈格局集中
各浮體基礎(chǔ)設(shè)計具備獨(dú)特性,多領(lǐng)域公司參與該環(huán)節(jié)。由于漂浮式風(fēng)電技術(shù)仍為較新領(lǐng) 域,下表顯示曾參與浮體環(huán)節(jié)公司除浮式風(fēng)電技術(shù)公司 Principle Power/Ideol 外,還包括 船舶企業(yè)、能源服務(wù)企業(yè)如 Saipem、三星重工等,且各家所設(shè)計的浮體結(jié)構(gòu)均具備一定 獨(dú)特性。中國市場中,“引領(lǐng)號”、“扶搖號”的浮體設(shè)計公司分別為中國海裝、Wison, “引領(lǐng)號”采用鋼半潛平臺,“扶搖號”則采用柱穩(wěn)式平臺構(gòu)型,呈等邊三角形布局。
亞星錨鏈產(chǎn)品等級高,市場認(rèn)可度高。海外市場,系泊系統(tǒng)供應(yīng)商主要包括 Vryhof、 MacGregor 等,Vryhof 作為一家專門從事系泊和錨固解決方案的荷蘭公司,開發(fā)了一種 能調(diào)節(jié)系泊纜繩張緊度的鎖,既可固定在海床上,也可固定在浮式平臺上;MacGregor 可為浮式海上風(fēng)電提供完整的系泊系統(tǒng),該系統(tǒng)由張緊器、絞車、止鏈器和水下結(jié)構(gòu)連 接器組成。國內(nèi)市場,目前主要有亞星錨鏈、巨力索具等。其中“三峽引領(lǐng)號”錨鏈由 亞星錨鏈及巨力索具供應(yīng),“扶搖號”則由亞星錨鏈及青島錨鏈供應(yīng)。亞星錨鏈作為全球 錨鏈龍頭,擁有最高級別 R6 級系泊鏈生產(chǎn)技術(shù),市場認(rèn)可度較高,此后又中標(biāo)中海油 漂浮式項(xiàng)目系泊系統(tǒng)。
部分產(chǎn)品仍待國產(chǎn)化。雖然國內(nèi)已有多家公司可生產(chǎn)錨鏈,但在張緊器、高性能大抓力 錨產(chǎn)品方面仍依賴進(jìn)口,如龍?jiān)?、三峽項(xiàng)目中均采用進(jìn)口張緊器;高性能大抓力錨僅有 重慶鵬翔可供應(yīng),但其仍無法生產(chǎn)具備最高抓重比的產(chǎn)品。若以上設(shè)備實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,系 泊系統(tǒng)成本有望進(jìn)一步降低。
(三)開發(fā)商和施工方:傳統(tǒng)風(fēng)電開發(fā)商+油氣巨頭+海工集團(tuán)為主
歐洲開發(fā)商表現(xiàn)突出,多公司合作開發(fā)項(xiàng)目。海外市場中,浮式風(fēng)電開發(fā)商眾多,主要 為能源公司及漂浮式風(fēng)電公司,其中能源公司包括殼牌、Equinor、沃旭能源、道達(dá)爾、 RWE 等,傳統(tǒng)油氣開發(fā)企業(yè)憑借海上石油的經(jīng)驗(yàn),已積累一定海洋勘探、海洋施工、海 上平臺運(yùn)營等經(jīng)驗(yàn),因此具備開發(fā)海上風(fēng)電的先天優(yōu)勢;漂浮式風(fēng)電公司則包括 Hexicon、 BW Ideol 等。隨著漂浮式海風(fēng)項(xiàng)目的逐漸開發(fā),為了將各公司資源充分利用,多公司合 作開發(fā)的形式較為普遍,如殼牌與瑞典-韓國漂浮式技術(shù)公司 CoensHexicon 簽署聯(lián)合開 發(fā)協(xié)議,啟動蔚山漂浮式海上風(fēng)電基地的開發(fā)工作;意大利開發(fā)商 Aquaterra Energy 與兩 葉片浮式風(fēng)電前驅(qū)Seawind Ocean簽署協(xié)議,將在地中海區(qū)域開發(fā)3.2GW浮式風(fēng)電項(xiàng)目。 國內(nèi)市場中,漂浮式項(xiàng)目尚且有限,開發(fā)商類別較多,如石油公司中海油;原風(fēng)電項(xiàng)目 開發(fā)商三峽集團(tuán)、中電建、國家能源集團(tuán);整機(jī)商明陽集團(tuán)、中國海裝。
國內(nèi)施工方為海工企業(yè)及造船企業(yè)。海外市場中,很多項(xiàng)目施工方即為海風(fēng)項(xiàng)目開發(fā)企 業(yè),如 HyWind I/ Hywind Pilot Plant 的開發(fā)企業(yè)與工程總包商均為挪威國家石油公司, Hywind Tampen 工程總包商為 Aker Offshore Wind,基礎(chǔ)由 Aker 旗下公司 Kvaerner 設(shè)計/ 建造。國內(nèi)市場,漂浮式海風(fēng)項(xiàng)目施工方一般為海洋工程公司,但也有部分造船廠進(jìn)入 該領(lǐng)域。如龍?jiān)措娏ζ∈胶I巷L(fēng)電與養(yǎng)殖融合研究與示范項(xiàng)目 PCI 總承包中標(biāo)人為龍 源振華海洋工程有限公司,主要負(fù)責(zé)浮式風(fēng)電機(jī)組及養(yǎng)殖系統(tǒng)的半潛式平臺建造、陸上 安裝、下水、運(yùn)輸、半潛式平臺與風(fēng)電機(jī)組的預(yù)組裝、一體化拖航等;而中船海裝扶搖 號的浮體平臺則由廣州文船重工有限公司建造。
【延伸閱讀】
版權(quán)與免責(zé)聲明:
凡注明稿件來源的內(nèi)容均為轉(zhuǎn)載稿或由企業(yè)用戶注冊發(fā)布,本網(wǎng)轉(zhuǎn)載出于傳遞更多信息的目的,如轉(zhuǎn)載稿涉及版權(quán)問題,請作者聯(lián)系我們,同時對于用戶評論等信息,本網(wǎng)并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性;
本文地址:http://www.yy8811.cn/news/show.php?itemid=68187
轉(zhuǎn)載本站原創(chuàng)文章請注明來源:東方風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)
東方風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)版權(quán)所有?2015-2024
本站QQ群:53235416 風(fēng)電大家談[1] 18110074 風(fēng)電大家談[2] 95072501 風(fēng)電交流群
東方風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)
微信掃描關(guān)注