中國儲能網訊：近海資源瓜分殆盡之后，深遠海成為風電進一步發(fā)展的趨勢。
3月20日，上海市發(fā)展改革委發(fā)布關于公布《上海市2024年度海上風電項目競爭配置工作方案》的通知。本次競配共有4個標段位于深遠海海域，總計裝機容量430萬千瓦。
2021年，隨著海上風電退補最后“大限”的來臨，中國海上風電裝機也迎來了一波高潮。而在這一輪海上裝機的熱潮之后，我國近海風電資源開發(fā)利用已趨近飽和，且面臨與近海養(yǎng)殖、漁業(yè)捕撈、航線開發(fā)等爭奪有限資源等問題，發(fā)展空間受到擠壓。深遠海風電越來越受到政府和業(yè)內重視。
我國《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出，開展深遠海風電規(guī)劃，完善深遠海風電開發(fā)建設管理，推動深遠海風電技術創(chuàng)新和示范應用，探索集送出和集中運維模式，積極推進深遠海風電降本增效，開展深遠海風電平價示范。
海上風電向深遠海挺近，這意味著漂浮式風電技術成為一種必然的選擇。然而另一個殘酷的事實卻是，在漂浮式風電技術方面，中國企業(yè)幾乎全面落后于國外的整機商。在大部分中國整機商還缺乏已經實際投運的漂浮式風機的時候，海外整機商已經開始進入第二代漂浮式技術的產業(yè)化推進階段。
面對深遠海風電技術的代際鴻溝，中國企業(yè)正在迎頭趕上，而另一個成本難題可能更為急迫。在進入全面平價時代之后，海上風電的地方補貼也顯然不能夠再成為開發(fā)商們的寄托。那么在設備、EPC、運維方面的全面降本，可能是更為嚴峻的挑戰(zhàn)。
在近?？砷_發(fā)風電資源接近枯竭的時候，深遠海風電就成為重要的接續(xù)力量。面對越來越急迫的需求，中國海上風電產業(yè)準備好了嗎？
擁抱深遠海
中國對深遠海風電資源的探索最早可以追溯到2013年。
當年，中國國家高技術研究發(fā)展計劃——也稱“863”計劃——正式將漂浮式風機技術納入研發(fā)軌道。當時金風科技和湘電風能分別開展了漂浮式海上風力發(fā)電機組基礎關鍵技術研究和鋼筋混凝土結構浮式基礎研制。
但由于當時漂浮式風機技術成熟度不高、風險較大，這兩個項目最后未進入工程示范階段。
3年后的2016年12月，國家海洋局發(fā)布《海洋可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，要求實施海洋能科技創(chuàng)新發(fā)展，明確提出研發(fā)深海漂浮式風電機組，掌握遠距離水深的大型海上風電場設計、建設以及運維等關鍵技術，推進深海風電發(fā)展。深遠海風電再次進入了行業(yè)的視野，不過由于種種原因，整個產業(yè)對深遠海的興趣并不大。
“海上風電資源的開發(fā)一定是優(yōu)先成本更低、開發(fā)更便利的近海資源。”東方風電研究設計院副院長曾宇對《能源》雜志記者說，“在近海資源更富裕的時候，深遠海風電的開發(fā)對整個產業(yè)來說確實有些遙遠?！?
然而事情很快就發(fā)生了變化。2021年，海上風電由于臨近退補，迎來了一波強大的搶裝潮。2021年，全國海上風電新增裝機1690萬千瓦，是2020年的5倍還多。而到了2022年，全國海上風電新增裝機就降至515.7萬千瓦。
“搶裝潮之后，國內近海資源在競爭性配置下所剩不多。所以進入深遠海勢在必行?！焙嗤娏Ξa業(yè)集團總裁孫中林對《能源》雜志記者說。“這也是從全球海上風電產業(yè)發(fā)展中可以看到的趨勢?！?
面對急迫的深遠海風電開發(fā)需求，政策也開始蠢蠢欲動。
2021年10月，國家發(fā)改委發(fā)布《“十四五”可再生能源規(guī)劃》，提出力爭“十四五”期間開工建設我國首個漂浮式商業(yè)化海上風電項目，在資源和建設條件好的區(qū)域推動一批百萬千瓦級深遠海海上風電示范工程開工建設。
有了國家層面的政策指引之后，山東、廣東、福建、天津、江蘇等海風大省也在海上風電相關發(fā)展規(guī)劃中把深遠海海上風電作為產業(yè)突破和未來風電發(fā)展的重中之重，部分競配項目已經規(guī)劃至國管區(qū)域。
據國金證券統(tǒng)計，各省提出的深遠海規(guī)劃規(guī)模和深遠海示范項目的前期招標合計規(guī)模達52GW，此外，鹽城、陽江兩市也公布了深遠海規(guī)劃規(guī)模，分別為24GW、20GW。
中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖表示：目前國家已經批復各省份海上風電規(guī)劃，海上風電總量超過3億千瓦，其中90%以上為常規(guī)意義上的深?；蜻h海風電項目。預計到2025年后，國內百萬千瓦級、千萬千瓦級海上風電項目將主要位于深遠海。
據國家能源局委托水電總院牽頭開展的全國深遠海海上風電規(guī)劃，全國共將布局41個海上風電集群，預計深遠海海上風電總容量約達290GW，開發(fā)空間十分廣闊。
不過，挺進深遠海風電還要在政策端彌補相關法律的空白。
“深遠海”目前并沒有明確的政策或法律定義。根據《聯(lián)合國海洋法公約》，從陸地開始，將海洋依次劃分為：內海（內水）、領海、毗連區(qū)、專屬經濟區(qū)和公海。
在海上風電開發(fā)領域，省管海域為內海及領海部分，國管海域為在省管海域之外的毗連區(qū)和專屬經濟區(qū)。因此從規(guī)劃角度來說，業(yè)內一般將我國領海以外的專屬經濟區(qū)也就是國管區(qū)域的海上風電項目看作深遠海項目。
但從工程角度來看，根據2009年國家能源局印發(fā)的《海上風電場工程規(guī)劃工作大綱》，場區(qū)離海纜路由登陸點所在岸線最近距離大于70km的風電場，或者場區(qū)水深大于理論最低潮位以下50m的風電場為深海風電場。
“‘深遠?！且粋€地理概念，但是‘國管’跟‘省管’是一個行政概念，所以兩部分是交叉的，比如山東，離岸三四十公里就已經是國管海域了，在廣東離岸七八十公里還是省管海域，可能到100公里才是國管海域，現在風電開發(fā)推進到深遠海其實指的是馬上要推進到國管海域?！币晃伙L電分析師告訴記者。
我國《海域使用管理法》規(guī)定：如果要使用某塊海域需要進行申請并獲得海域使用權證。但是《海域使用管理法》中的海域，僅指中華人民共和國內水和領海，并不包含深遠海海風項目所用的國管海域。
前述分析師表示：“專屬經濟區(qū)和大陸架（國管海域）沒有主權，海洋法公約規(guī)定沿海國具有在該區(qū)域開發(fā)利用自然資源的主權權利。由于沒有主權，因此不能發(fā)海域使用權證。具體發(fā)什么證主管部門仍在進行研究，這是一個法律空白?！?
由于缺乏明確規(guī)則體系，深遠海項目的落地需要“一事一議”，這極大提高了項目審批難度。因此，業(yè)內強烈呼吁主管部門加快出臺《深遠海海上風電管理辦法》，希望自然資源部聯(lián)合各部委出臺相應的法律文件，明確審批流程、核準和相關用海許可證的申請規(guī)則，推動海風在國管海域的開發(fā)。
企業(yè)布局
盡管在規(guī)則體系上存在阻礙，但趨勢已經明朗。再加上政策的推動和競配項目的出臺，國內整機商們也開始對深遠海風電摩拳擦掌。
2023年5月20日，漂浮式風電平臺“海油觀瀾號”成功并入文昌油田群電網，成為海洋油氣與新能源融合發(fā)展的典范，這是我國首次實現深遠海浮式風電平臺直接為海上油田群供電。據介紹，“海油觀瀾號”年發(fā)電2200萬千瓦時，可節(jié)省天然氣1000萬立方米，減排二氧化碳2.2萬噸。
我國目前主要有六個海上漂浮式風力發(fā)電示范項目，開發(fā)主體以央國企為主。分別是：三峽集團投建的“三峽引領號”、中海油投建的“海油觀瀾號”、中國船舶集團海裝風電股份牽頭研制的“扶搖號”、龍源電力開發(fā)的漂浮式海上風電和漁業(yè)養(yǎng)殖融合裝備研究與示范項目以及“中國電建海南萬寧百萬千瓦漂浮式海上風電項目”。
梳理示范項目可以發(fā)現，明陽智能和中船海裝是國內較早參與漂浮式風電項目的企業(yè)。其中明陽智能參與了“三峽引領號”和“海油觀瀾號”的風機供應。
明陽智能董事長張傳衛(wèi)接受采訪時透露：“明陽智能2024年馬上就會下線16.6MW的漂浮式風機，可以進一步向深遠海推進，同時今年也將推出22兆瓦到24兆瓦的全球最大容量和最長葉輪直徑的超大型深遠海漂浮式風機?！?
中船海裝學科帶頭人董曄弘在回答《能源》雜志有關漂浮式風電技術相關問題時表示：公司是目前行業(yè)內唯一一家具備浮式風電裝備全系統(tǒng)全流程一體化正向設計能力的廠商，國內首臺深遠海漂浮式風電裝備“扶搖號”已示范運行，更大兆瓦的浮式風電裝備也已成功研發(fā)。
除了明陽智能和中船海裝，還有更多的企業(yè)開始涉足漂浮式海上風電技術。中國電建海南萬寧項目是我國最大的漂浮式風電項目，項目規(guī)劃2027年之前裝機1GW的漂浮式風機，2025年前完成裝機200MW，2027年前完成裝機800MW，計劃成為我國第一個商業(yè)化運營的漂浮式風電項目。
去年年底，該項目樣機工程風力發(fā)電機組采購中標公示。中車株洲所、東方風電、運達股份、電氣風電等企業(yè)中標。
“東方風電從2019年開始儲備漂浮式風機技術，當時聯(lián)合中集來福士做了7MW漂浮式風機的開發(fā)?！睎|方風電研究設計院副院長曾宇介紹說，“參與萬寧項目研發(fā)的一臺17兆瓦漂浮式風電機組將在今年下線、明年投運，并將進行相關的測試和驗證?！?
最早參與了863漂浮式海上風電技術攻關的金風科技也沒有落在后面，近幾年一直在進行相關技術研發(fā)。
“2020年以后，針對國內尤其是像廣東等地比較深的海域，金風研究設計了8MW的漂浮式風機。并進行了包括機頭的適應性和控制器的開發(fā)、設計、研究。”金風海工結構技術部副部長兼浙江金風副總經理李榮富告訴《能源》雜志記者，“2022年以后，公司開始進行16MW級別的漂浮式風電整機研制，包括機組和浮體系泊的設計開發(fā)?！?
李榮富強調，金風對漂浮式風機認識和研究最早，對產品的研發(fā)比較慎重，一直致力于技術機理、技術創(chuàng)新、設計方法、設計標準和產業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)去進行驗證。“今年，金風也會推出面向市場的16MW級別的漂浮式樣機，并啟動測試、驗證工作?！?
中國整機商積極布局漂浮式技術的背后，是整個產業(yè)與海外存在的客觀差距。早在2009年，挪威國家石油公司就率先開展了世界上首個實尺度的漂浮式每上風機樣機實測項目，2017年，蘇格蘭Hywind項目的5臺西門子6MW漂浮式機組在蘇格蘭北海區(qū)域建立，標志著歐洲漂浮式風機進入小批量商業(yè)化生產階段。
“中國最早到2021年才有“三峽引領號”作為示范樣機投建，之后才有扶搖號、海油觀瀾號。樣機數量太少，運行時間也短?！?
上述風電專家說，“我們相比歐洲，大約處在2017年、2018年左右的發(fā)展階段。”相比國內浮式基礎仍使用半潛式的純鋼結構，國外已經進入第二代漂浮式技術的產業(yè)化推進階段。例如浮式基礎采用運動幅度更小、建造復雜度更低的張腿式，浮體材料應用成本更低的新型混凝土。
漂浮式風電機組與固定式風電機組的一大不同是處于運動狀態(tài)，因此對于風電機組來說提升運動適應性至關重要，風機企業(yè)需要從控制一體化仿真，還有結構動力學響應方面去做相應的工作。
但由于示范項目運行時間短，驗證數據收集不足，我國風機企業(yè)在漂浮式風機的控制策略和仿真軟件設計上也落后于歐洲。
上述風電分析師解釋道：“風機建設完成后，需要搜集水文數據，工況條件，有了這些數據之后才能優(yōu)化控制策略。現在我國的漂浮式項目還沒有一個有超過5年的完整運行周期，這種情況下控制策略很難有較好的有效性。”
降本之戰(zhàn)
只不過，加快技術研發(fā)、擺脫代際差距只能說是擺在整機商面前諸多難題中的一個。高昂的成本才是深遠海風電開發(fā)最大的攔路虎。
在結束了2021年搶裝潮之后，海上風電項目數量和訂單銳減。進而引發(fā)了風機市場劇烈的價格戰(zhàn)。
4月8日，華能湯陰三期海上風電項目等3個風電項目共計500MW（含塔筒）中標候選人公示。中標候選人第1名中標單價為3388元/kW；中標候選人第2名中標單價為3662元/kW；中標候選人第3名中標單價為3800元/kW。
盡管當下海上風電價格相比于2023年略有回暖，但和搶裝潮前約7000元/kW的價格相比也還是幾乎腰斬。風機價格能夠快速下降，但海上風電的造價卻很難有這樣的降幅。目前，我國海上風電造價為每千瓦1.3萬元至1.8萬元，部分項
目甚至高達每千瓦2萬元。
深遠海風電的造價還要更高。
中金公司發(fā)布的研究報告指出：國內已建成的漂浮式風電示范項目均為單臺樣機工程，三峽“引領號”、海裝“扶搖號”造價均在4萬元/千瓦以上，是固定式風機的兩到三倍。
BNEF數據顯示：全球首個漂浮式海上風電項目的造價高達30萬元/千瓦。隨著近年來漂浮式海上風電技術的進步、單機容量的增加、項目規(guī)模的提升，漂浮式海上風電項目單位千瓦造價已經下降至4萬元/千瓦。
對于已經全面進入平價時代的海上風電來說，大規(guī)模降本才是深遠海開發(fā)可能的基礎?！澳壳皝砜?，深遠海風電的成本顯著地高于近海風電。一旦我們將開發(fā)目的地擴展到100公里以外，成本更是會大幅上升?！睂O中林說。
結合《能源》雜志對各家風電主機商的走訪。大概分析得出，深遠海風電項目的成本構成大約由風機、浮體、施工、海纜等幾個主要部分構成?！帮L機在深遠海項目中的成本比重并不大，一般在15%左右。”一家參與了現行深遠海項目的主機商人士說，“即便機組的價格再低，也對整體降本幫助不大?！?
規(guī)模擴大和技術上的創(chuàng)新，是主機商對未來深遠海風電降本的主要路徑依賴。盡管海上風電機組的降本與價格戰(zhàn)密切相關，但不可否認的是由于海上風電項目數量短時間內大幅度增加，客觀上也讓整機商享受到了一定的規(guī)模紅利，帶來了規(guī)?；当镜目赡苄?。
“另外業(yè)主對于度電成本的高標準，也帶動了主機商在機組大型化方面下功夫?！鄙鲜稣麢C商人士說，“技術創(chuàng)新在這樣的背景下快速實現?！?
歐洲項目在靈活的金融模式支持下循序漸進2009年投建2.3MW漂浮式風機以后，仍在生產3-5MW的小容量風機，2017年的蘇格蘭Hywind項目剛剛做到6MW。目前為止，歐洲地區(qū)單機最大的漂浮式風機也不超過10MW。
與國外相比，中國的風電發(fā)展曲線陡峭、速度極快。2010年底，我國風力發(fā)電累計裝機容量躍居世界第一，2015年突破1億千瓦，2019年突破2億千瓦，2021年突破3億千瓦，2023年底已經高達4.4億千瓦，海上風電裝機容量近三年翻了四倍，并且風機尺寸越來越大。2021年，中國第一臺漂浮式海風平臺三峽引領號單臺裝機5.5MW，2023年海油觀瀾號的單臺裝機就已經達到7MW，而萬寧項目即將上馬的單臺風機容量為16MW。
對于深遠海風電來說，盡管機組降本的空間不大，但在中國大型化機組快速發(fā)展的情況下，可以讓深遠海風電享受到最先進、最大型、最低單瓦成本的機組。這也是中國風電在過去十幾年里快速發(fā)展帶來的產業(yè)紅利。
而拋開機組成本，深遠海風電的浮體和施工等方面還沒有能夠達到規(guī)?；当镜碾A段。“和機組大型化類似，浮體和施工都存在規(guī)?；当镜目赡苄浴！鄙鲜稣麢C商人士說，“一旦深遠海項目大規(guī)模開發(fā)，浮體的成本一定可以降低。而且目前各家企業(yè)對于浮體系泊的創(chuàng)新技術也在不斷跟進。新材料、新技術的應用都能夠幫助降低成本?！?
施工成本也是如此。在2021年海上風電搶裝潮中，海工設備的限制刺激了很多風電企業(yè)自建船舶。而大兆瓦海上風機的出現，也讓很多整機商開始自己提升安裝能力。
2023年8月，金風科技與中天科技合作研制開發(fā)的金風海洋“中天31”1600噸自升式風電安裝平臺在江蘇南通正式完成交付，為超大型海上大兆瓦機組的施工解決關鍵瓶頸限制。
根據主機商預測，目前國內深遠海風電項目的造價成本大約在3萬元/千瓦左右?！按蠹s在2030年，可以實現1.6萬元/千瓦的造價。以此計算基本可以實現平價上網?！?
未來隨著大容量風機的發(fā)展，海上風電、包括深遠海風電一定會持續(xù)集中化開發(fā)的趨勢，來幫助降低成本。這又將會帶來并網輸送的難題。與此同時，波動的深遠海風電對岸上的電網系統(tǒng)，又會有著怎樣的影響呢？
并網挑戰(zhàn)
位于南海西部海域的珠江口盆地的文昌油田最早在2008年就正式投產。在長達15年的歷史中，油田相關設施的用電都要依靠天然氣發(fā)電。而在“海油觀瀾號”投產并入文昌油田之后，文昌油田可以和4個燃料電站配合，實現統(tǒng)一管理。
這種海上風電海上使用的方式雖然新穎且具有意義，但對于絕大多數的深遠海風電來說，并網消納都是不可避免的。
“大規(guī)模集中式的深遠海風電開發(fā)，大概率還要實現電力的遠距離輸送。在這樣嚴苛條件下，柔性直流輸電技術就是一種必需的選擇?！睂O中林說。“柔性直流海纜生產工藝復雜，技術難度較大，需要滿足海下復雜、大氣壓、強腐蝕的應用環(huán)境要求。亨通±535kV柔性直流海纜在2023年已通過型式試驗，適用于陽江青洲五和青洲七項目。”
當前海上風電并網主要有工頻交流、柔性直流、低頻交流、不控整流等技術路線。其中，工頻交流和柔性直流已具備成熟的工程應用條件。
“柔性直流輸電具有電損耗小、控制力強、新能源友好等特點。特別適合遠距離大規(guī)模輸電、應對風電光伏間歇性波動性等情況?！碧刈冸姽ば履茉垂靖笨偨浝恚ㄑ芯繂T）兼柔輸公司總經理吳金龍告訴《能源》雜志記者。
不過柔性直流也需要增設海上柔直換流平臺等，建造、運輸難度較大，初期投資也會相應增加，因此多適用于大容量中遠海風電的送出項目。目前我國已開展了江蘇如東、廣東
陽江等工程的示范應用。
目前國內外均有海上風電通過柔性直流送出的實際工程投入運行，且此類工程數量在不斷增加。國網浙江電力公司的相關人士表示，海上風電柔性直流輸電最大的技術難點在于柔直與風電間的協(xié)調配合問題，特別是大規(guī)模電力電子設備在同一系統(tǒng)下的寬頻振蕩穩(wěn)定問題。
由于未來深遠海海上風電采用工頻送出，技術上難以達成，目前最成熟技術依舊是柔性直流輸電?！罢憬谌嵝暂旊姺矫嬉延卸囗棁鴥燃皣H領先經驗，舟山五端柔直工程是具有完全自主知識產權，世界上已投運的端數最多、電壓等級最高的多端柔性直流工程之一。甘浙直流將是國網首個±800千伏/800萬千瓦雙端柔性直流輸電工程?！?
對于浙江這樣的東部發(fā)達地區(qū)來說，深遠海風電的開發(fā)意義重大。我國沿海省份經濟發(fā)達，總耗能約占全國的一半且用能仍以化石能源為主，減排壓力大。加快開發(fā)豐富的深遠海風能資源，可以有力支撐沿海地區(qū)的能源供給側結構性改革，以及經濟社會的綠色發(fā)展。
不僅如此，深遠海風電產業(yè)鏈長，并且囊括了高端制造的頂尖技術，可以通過產業(yè)配套和組合實現海上風電全生命周期產業(yè)價值的集合，形成萬億級產業(yè)集群，為地方經濟發(fā)展注入強大動能。
因此，東部沿海省份對于開發(fā)深遠海風電有著更高的興趣。
浙江就是我國重要的海上風電基地之一?！墩憬Ｉ巷L電發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》已于2023年12月通過國家能源局批復，新增納規(guī)省管海域（近海）容量850萬千瓦。國管海域（深遠海）規(guī)劃2800萬千瓦，“十四五”期間擇優(yōu)推動800萬千瓦項目的前期工作，其中Z15項目（200萬千瓦）推進較快。
不過，理想是美好的，現實卻并不輕松。大量的深遠海風電開發(fā)必然會帶來消納難題。以浙江為例，目前浙江已投產海上風電438萬千瓦，消納壓力尚不突出。
“隨著未來大規(guī)模海上風電的陸續(xù)并網，部分地區(qū)消納壓力將加大，主要體現在風電反調峰特性顯著，節(jié)假日期間消納問題尤為突出?！鄙鲜鰢W浙江電力公司人士表示，“局部地區(qū)接入需求與消納能力不匹配，如溫州地區(qū)規(guī)劃近海風電裝機占全省超36%，深遠海風電裝機占全省近40%，且接入點集中在蒼南等南部地區(qū)，大規(guī)模接入需求與電網有限的接入消納能力矛盾日益凸顯?！?
除了直接的消納難題，大規(guī)模的深遠海風電開發(fā)還會影響電力系統(tǒng)頻率、調峰能力、電網電壓、電能質量等多個方面。除了風電的波動性和隨機性會影響電網平衡、加大調峰需
求，大規(guī)模風電機組在同一接入點并網也會導致電網電壓波動，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
因此，企業(yè)開始探索類似“海油觀瀾號”
多方信息顯示，《深遠海海上風電管理辦法》即將出臺，再加上各省對于深遠海規(guī)劃的陸續(xù)落地，可以想象深遠海風電開發(fā)即將迎來新時代。不過在技術、實證、成本、消納等多重障礙尚未完全解決的大背景下，穩(wěn)妥積極或許才是深遠海風電發(fā)展的主旋律。
