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从浅海到深海 浮式海上风电前景可期
2020年03月20日 13:14:37 来源:中国能源网 作者:刘思捷

日前,世界海上风电论坛(WFO)计划成立一个新的委员会——漂浮式风电委员会,旨在提升漂浮式风电的装机数量和成本竞争力,以加速其在全球的商业化步伐。该委员会成立的主要目标:制定漂浮式风电相关的教育、宣传和政策;促进和提高漂浮式风电健康和安全标准;与环境利益相关者和海洋空间用户接触;实现成本削减和商业规模的部署。

常规海上风电场的设计局限,意味着它们必须建在相对较浅的水域中并靠近陆地,在水深超过100m的海域固定式基础成本过高。相比固定式,浮动平台允许在海上几乎任何地方部署风力涡轮机,可最大程度地利用海上风能潜力,不仅开拓了可开发的海域范围,而且开发周期更短、对环境更友好,是未来深远海上风电开发的主要技术。

据统计,目前全球有近3000万kW的海上风电在运行,其中超过2/3在欧洲。丹麦、荷兰和英国是风机数量最多的国家,这些国家不仅拥有港口基础设施和技术,而且土地空间也非常宝贵,这在一定程度上推动了浮式海上风电技术的创新。迄今为止,唯一使用多台(5台6MW风机)漂浮式风电的是Equinor开发的英国苏格兰Hywind Scotland海上风电项目(30MW),这也是世界上首个商业化海上漂浮式风电项目。

风力涡轮机作为海上风电的主要设备,它既可以固定在海床上,也可以固定在离海岸较近的设施上,还可以安装在更深的相对固定的浮动结构上。业内人士指出,大多数风电场的风力涡轮机都是安装在浅水中固定地基上,但当水域达到一定是深度时,必须建设浮动涡轮机。浮动式风力涡轮机是一种安装在浮动结构上的海上风力涡轮机,它使该涡轮机可以在无法使用固定基础涡轮机的深水处发电。与固定式涡轮机相比,浮动式风力涡轮机将提供更大的灵活性和更快的安装速度。

目前,世界上在建的最大的浮式风电场是Equinor开发的挪威Hywind Tampen项目,装机容量达到88MW,预计2022年投运。该项目不与陆上电网连接,而是给附近的石油开采平台供电,还省去了外送电缆的费用。由于浮式风场一般离岸较远,其铺设电缆将是一笔不小的投资。

海上风电是海上风能和油气开采业的结合,国际能源署表示,约有40%的海上风电项目全寿命成本与石油项目重合,建设海上油气开采项目相关基础设施和水下设施的企业也同样可为海上风电项目建造相关设施。

国际能源署分析认为,全球范围内水深低于60m、离岸60km以内的风电场每年装机容量为3.6万太瓦,而全球电力需求为2.3万太瓦。海上风电场向更深海域发展,海上浮式风电发电量在2040年可达世界电力需求的11倍。

从2017年底的Hywind Scotland投运起,全球范围内已投运、建设中、最终投资决策、在规划阶段的浮式风电项目不在少数,总规模接近20GW,约占全球总量的0.1%。2019年末,欧洲风能协会WindEurope 提出至2050年欧洲海上风电装机目标要达到450GW,其中100~150GW将由漂浮式风电场提供。

据WindEurope预估在2021前,英国、法国、葡萄牙和挪威等国将完成350MW浮式风电项目。未来2~5年内浮式风电增长最快的地区将是美国,美国北部东海岸的深水区目前正在开发中,这将是一个非常大的市场。亚洲也是一个重要的海上风电市场,陆地面积有限、而海域辽阔的日本、韩国将是主要增长市场,其后是中国等临海国家。

行业专家认为,全球漂浮式海上风电的巨大潜力已然显现,尤其在沿海水域较深的国家,但昂贵的价格一定程度上制约了漂浮式海上风电的商业化发展。有学者指出,目前浮动式海上风电的成本是陆上风电的4倍,预估到2030年可能会下降至陆上风电成本的2倍。因此,如何在利用现有基础设施的同时,不断创新相关技术,以引导和最大化增长潜力,并不断降低漂浮式风电场的开发成本,这将是漂浮式风电面临的真正挑战。

行业专家分析,如果能在2030年前将浮式风电的平准化度电成本降低至50欧元/MW?h,那么到2030年全球浮式风电的规模(已投运+建设中+最终投资决策+规划)有望达到100GW,未来浮式风电的增长潜力巨大。


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