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市场占有率30%的德国 其海上风电如何快速发展的?

2018-03-17  来源:中国风力发电网  [已有0人评论]  [有偿投稿]
核心提示:由于海上风电建设是一项庞大的系统工程,较陆上风电情况更为复杂,项目开发涉及融资、审批、风电场自然环境调整、海上风电项目的规划管理、风机设备选型、建设期项目管理以及并网等众多步骤,德国对于海上风电前期工作要求非常严格。
中国风力发电网讯:德国是海上风电强国,市场占有率30%,仅次于英国。伴随着产业链的进一步完善,德国海上风电电价正逐渐退坡,实行竞标制,走向零补贴,但过度恶性竞争的趋势也日渐明显。作为海上风电领跑者, 环北海的英国、德国、荷兰、丹麦等发达国家的海上风能资源丰富,加之鼓励低碳环保、发展清洁能源的政策和稳定的社会经济环境,以及这些国家较高的科技、工程和管理水平,最终使得该区域形成了海上风电产业发展的全球产业链。
2017年,德国共新增安装108台海上风机,新增装机容量62.6 万千瓦,至2017年底,共有15个在运海上风场,其中有1069台海上风机在运,总装机容量538.7万千瓦,仅2017年发电量就达18亿千瓦时,较2014年的发电量增长7倍,海上风电在德国可再生能源发电中目前的占比从四年前不到1%已增长至8.4%,发展迅猛。德国计划使海上风力发电能力到2020年达到650万千瓦,2030年达到1500万千瓦。
海上风电之所以在德国得以快速发展,主要是由于政策与社会经济环境驱动。2011年3月日本福岛核电站发生事故后,德国政府决定在未来十年内逐步拆除境内所有核电站,2022年核电彻底退役。同时,约1800万千瓦的火力发电厂将被关闭。因此,在德国用清洁电力取代核电站和化石燃料发电站的策略中,风电被“委以重任”。
德国智库Agora的数据显示,风电占德国可再生能源发电量的比例已达49%,风电占总发电量比例约为16%,是目前德国清洁电力的最大来源。在德国能源市场,最有前景的陆上风电项目已基本瓜分完毕,能源开发企业如今大举向海上风电发力。
早期如何培育和扶持
发展海上风电,德国的道路也并非一帆风顺。德国能源署的数据显示,德国早期申请的项目多在离岸30公里之外,水深在20米至35米之间。而离岸远意味着运输距离长,气候条件差,维修成本高,海床基础和风机的水下基础也必须建得更大更深,因此,德国的海上风电项目比其他欧洲国家复杂和困难得多。
从本世纪初开始规划投资以来,德国海上风电项目就曾遭遇重重阻力,包括缺少配件供应商、没有连接风机和主网所需的设备,甚至连在开放水域建设所需的船只也无从获得。此外,企业需要为港口、专用船只及电力连接设备投入数十亿美元,因此早期的项目预算严重超支,投资也遭延迟。
位于北海、距离德国海岸53英里(约合85公里)的梅尔(Meerwind)海上风电场,装机容量为288兆瓦,是德国最大的海上风电场之一。此前由私募股权公司黑石集团(Black Stone)和德国Windland公司共同开发,2016年中国三峡集团收购该项目,控股项目公司德国稳达风电公司(Wind MW)80%股权。
虽然位于浅水,但梅尔项目建设异常艰难。从2000年正式立项,到2015年3月才得以并网发电,历时近15载,比原定计划晚了一年多(因电网原因),投资近16亿美元。
该项目使用80台3.6兆瓦西门子风机,工程师需要将风机、变压器和整流站的底座固定在水面以下130多英尺处,工程难度远超预期。另一个问题是建海上换流站,将发的电由海上输送至陆地,因电网公司的原因,时间有所拖延。
虽然工期时间长,工程难度大,但早期为了扶持海上风电,德国政府出台了很多政策。除上述提到的高额固定电价补贴政策,德国首批10个海上风电场的建设还得到了政府的资助,德国复兴信贷银行(KFW)在2011年设立了50亿欧元的海上风电专项贷款额度。目前德国政府在波罗的海和北海建造的海上风力发电场,总发电量可满足1200万户家庭的用电需求。
在运维方面,德国不同公司采取的方式也有所差异,一些大型能源集团如E.ON、RWE运行的风场由其自身维护,大多数能源开发企业则与风电厂商签约。由于贷款银行要求企业提供长期运维合同,因此这些公司会选择和风机厂商签订10—15年长期的运维合约。
但在稳达公司看来,签订短期合同对风场更为有利,这也意味着能源开发企业对风场有着更多控制权。对于风电场的运作,稳达则使用SCADA软件,该软件由稳达与另一家公司合作开发,可全程操作风场的运行。而与西门子签订的五年运维合同,也规定了维护人员组成的比例为1:1,每次维修都由两方组成团队共同维修,以此控制工程质量。
与大多数欧洲的风场不同,三峡稳达还拥有自己的运维船,稳达公司CEO严思 (Jens Assheuer) 认为,虽然建造要求高,对团队要求也高,需要花费大量投资,但从安全性考虑是非常必要的。目前,梅尔海上风电场还有直升机参与运维,风场升压站上建有直升机停机坪,这大大缩短了维修周期。为了安全考虑,德国要求参与直升机运维的人员必须经过海底逃生等一系列培训,获取合格证后才有使用直升机进行运维的资质。
近年来,全球风机制造商正逐步增加单机容量,同时,安装船的容量越来越大,海缆电压也逐渐增高。
严思指出,2020到2023年,欧洲新建海上风电项目的风机将从西门子和MHI Vestas开发的单机5—6兆瓦的涡轮机升级为8—9兆瓦的涡轮机,预计2024和2025年北海还将安装单机10—12兆瓦的风机。这种巨型涡轮机,其叶片扫过的区域较英国的“伦敦眼”摩天轮更大。
目前欧洲安装船市场已供过于求,有许多新的大容量安装船进入市场,这些新的安装船更适用于新一代风机,而较小的船只将从安装市场退役到运维市场。对于海底传输电缆,大多数欧洲国家包括德国都使用33千伏的电缆,而荷兰目前正在计划用66千伏电缆来减少线损。因此所有大型涡轮机供应商正在开发可以使用66千伏的涡轮机。

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(来源:南方能源观察  作者:蔡译萱)

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