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世界海上风电展望2019

2019-10-29  来源:中国风力发电网  [已有0人评论]  [有偿投稿]
核心提示:2018年,由于电力行业煤炭使用量的增加,全球与能源相关的CO2排放量达到历史最高水平。
中国风力发电网讯:对负担得起的低碳技术的需求比以往任何时候都要大
2018年,由于电力行业煤炭使用量的增加,全球与能源相关的CO2排放量达到历史最高水平。尽管可再生能源取得了令人瞩目的成绩,但化石燃料仍占发电量的近三分之二,与20年前相同。有迹象表明,随着对经济脱碳和解决空气污染的承诺增加,出现了转变,但需要加快行动,以实现可持续能源目标。随着全球能源系统电气化的继续,现在比以往任何时候都更迫切需要清洁和负担得起的低碳技术来生产电力。这份《世界能源展望》特别报告深入探讨了目前总装机容量为23吉瓦(欧洲80%),仅占全球发电量的0.3%,但有可能成为世界电力供应支柱的海上风电。报告对迄今为止全球海上风电前景、对电力系统的贡献及其在清洁能源转型中的作用提供了迄今为止最全面的分析。
2010~2018年海上风电年度新增装机容量,按地区划分
海上风电市场发展势头强劲
2010~2018年,全球海上风电市场年均增长近30%,得益于快速的技术改进。在未来五年内,全球计划完成约150个新建海上风电项目,这表明海上风电在电力供应中的作用越来越大。英国、德国和丹麦推动了欧洲的海上风电技术发展。2018年,英国15%的电力来自海上风电。2018年,中国新增的海上风电装机超过世界其他国家。
2018年海上风电装机容量以及电力供应份额,按国家划分
2018年海上风电行业领先市场参与者
2018年海上风电风机主要制造商
海上风电的未开发潜力是巨大的
最好的海上风电场址能够提供的电力供给将超过目前全球电力消费。这只涉及了近海的场址的挖掘。国际能源署在本报告中启动了新的地理空间分析,以按国家划分评估海上风电技术潜力。该分析基于最新的全球风速和质量天气数据,同时考虑了最新的涡轮机设计。海上风电的技术潜力为36000太瓦时/年,适用于在60米深、距离海岸60公里以内的水域安装,而目前全球电力需求为23000太瓦时。浮动涡轮机从海岸向更深处移动,可以释放出足够的潜力,满足2040年全球总电力需求的11倍。我们新的地理空间分析表明,仅海上风电就能满足包括欧洲、美国和日本在内的一些国家数倍的电力需求。该行业正在调整各种在石油和天然气领域已经得到证实的浮动基础技术。第一批项目正在开发中,旨在证明海上浮动风电技术的可行性和成本效益。
最大的商用风力涡轮机的演变
海上风电的特性对电力系统发展充满前景
因为更大的涡轮机和其他技术改进正在帮助充分利用可用的风能资源,新的海上风电项目具有40~50%的容量系数。尽管海上风力并非随时可用,但在这些水平上,海上风电与某些地区的燃气和燃煤电厂的容量系数相匹配。其容量系数超过陆上风电,约为太阳能光伏发电的两倍。海上风电输出因风力强度而异,但其小时变化性低于太阳能光伏发电。与太阳能光伏发电相比,海上风在较窄的区间内波动,每小时波动为20%,而太阳能光伏的幅度高达40%。
年度容量系数,按技术和区域划分
海上风电的高容量系数和低间歇性使其系统价值与基荷技术相当,将其归入间歇性基荷技术。海上风电可以每天全时间发电,并在欧洲、美国和中国的冬季以及印度的季风季节生产更多的电力。这些特性意味着海上风电的系统值一般高于其陆上风电,随着时间的推移,其稳定性要高于太阳能光伏。海上风电也有助于电力安全,其高可用性和季节性模式能够比其他间歇性可再生能源(VRE)对系统需求做出更有力的贡献。在此过程中,海上风电有助于减少二氧化碳和空气污染物的排放,同时减少对可调度发电厂的投资需求。海上风电的优势还包括避免其他可变可再生能源所面临的许多土地使用和社会接受问题。
新建海上风电和太阳能光伏项目模拟周均容量系数,按区域划分
海上风电有望成为具有竞争力的电力来源
在未来十年内,海上风电将与其他可再生能源(包括太阳能光伏)竞争。海上风电的成本正在下降,而且将进一步下降。融资成本占发电总成本的3~0%,支持性政策框架现在使项目能够在欧洲获得低成本融资,并授予零补贴投标金。技术成本也在下降。预计到2040年,海上风电发电的平准化度电成本(LCOE)将下降近60%。再加上其对系统相对较高的价值,这将使海上风电成为最具竞争力的电力来源之一。在欧洲,最近的拍卖表明,海上风电将很快在成本上超过新建气电,与太阳能光伏和陆上风电持平。在中国,海上风电或将在2030年左右与新建煤电竞争,并可与太阳能光伏和陆上风电相媲美。在美国,最近的项目提案表明,海上风电将很快成为一种负担得起的选择,有可能为美国东海岸的需求中心提供服务。
项目发电时模拟的小时到小时变化范围按技术划分
2018年完成的海上风电项目资本成本占比,按组成和平准化度电成本划分
海上风电的历史平准化度电成本和欧洲最近竞价中的成交价

新建海上风电项目平均运维成本(O&M),按区域划分
创新正在大幅降低海上风电的成本,输电成本将变得越来越重要。2018年,包括输电在内的1吉瓦的海上风电项目的平均前期成本超过40亿美元,但未来十年成本将下降40%以上。涡轮机、地基及其安装成本降低了60%,推动了整体下降。如今,输电业务约占海上风电总成本的四分之一,但随着新项目离海岸进一步移动,其在总成本中所占的份额将增至约一半。电力输送方面的创新,例如通过努力扩大直流技术的限制,对于在不增加新项目总成本的情况下支持新项目至关重要。
2018~2040年欧盟、中国和美国新建海上风电项目的平准化度电成本
海上风电将成为1万亿美元的业务
到2040年,全球海上风电装机容量将至少增长15倍,成为万亿美元的行业。根据目前的投资计划和政策,全球海上风电市场将以年均13%的速度增长,到2030年每年增加20吉瓦。这将需要在未来20年投入8400亿美元,几乎与气电或煤电装机相匹配。实现全球气候和可持续发展目标需要更快的增长:到2030年,新增装机需要接近40吉瓦/年,使累计投资超过1.2万亿美元。
预测的全球海上风电装机容量和在电力供应中的份额,按情景划分
2019~2040年世界范围内在海上风电、气电和煤电装机上的累计资本开支,按情景划分
2018~2040年欧盟海上风电展望
2018~2040年中国海上风电展望
2018~2040年美国海上风电展望
越来越多的区域的政策支持支撑了海上风电的光明前景。一些欧洲北海国家—包括英国、德国、荷兰和丹麦—均有支持海上风电的政策目标。尽管中国是这项技术的一个相对新近者,但中国正在迅速发展其海上风电产业,目标是到2020年开发10吉瓦的“一揽子工程”。在美国,州一级的目标和联邦激励措施将启动海上风电市场。此外,韩国、日本、中国台湾和越南的政策目标已经到位,项目正在开发中。
到2030年至少10吉瓦新增装机海上风电的政策目标
美国海上风电支持政策
海上风电与海上油气活动之间的协同效应提供了新的市场机会。由于海上能源运营共享其供应链中的技术和要素,石油和天然气公司多年前就开始投资海上风电项目。我们测算,海上风电项目(包括建筑和维护)的全部生命周期成本中约有40%与海上石油和天然气部门具有显著的协同效应。这意味着未来20年,欧洲和中国的市场机会将达到4000亿美元或更多。地基和海底结构的建造提供了潜在的交叉业务,与平台维护和检查相关的做法也提供了可能性。除了这些机会之外,海上石油和天然气平台需要通常由燃气轮机或柴油发动机提供的电力,可以通过附近的风电场提供电力进行替代,从而减少二氧化碳排放、空气污染物和成本。
海上风电:从岸上到项目的平均距离,按国家划分
海上风能可以加速清洁能源转型
海上风电可以通过脱碳发电和生产低碳燃料来帮助推动能源转型。在未来20年内,其扩张可避免全球电力部门50~70亿吨的二氧化碳排放量,同时通过减少对进口燃料的依赖,减少空气污染和加强能源安全。欧盟准备继续引领海上风电行业,以支持其气候目标:到2030年,其海上风电装机将至少增加四倍。这一增长使海上风电有望在二十一世纪四十年代成为欧盟最大的电力来源。除了电力,海上风电的高容量系数和不断下降的成本使它成为生产低碳氢气的好选择,这是一种多功能产品,可以帮助建筑行业脱碳,以及一些最难减少的工业和运输。例如,一个1吉瓦的海上风电项目可以生产足够的低碳氢气来为大约25万个家庭供暖。对低碳氢的需求不断增长,也可能大大增加离岸市场的潜力。欧洲正寻求开发海上"枢纽",用于利用海上风能发电和清洁氢气。
并非一帆风顺
海上风电面临若干挑战,可能会减缓其在成熟和新兴市场的增长,但政策制定者和监管机构可以扫清未来道路。开发高效的供应链对于海上风电行业提供低成本项目至关重要。这样做可能需要在规模越来越大的支援船只和建筑设备方面投资数十亿美元。面对不确定性,这种投资尤其困难。各国政府可以通过确立海上风电的长期远景,并精确确定为帮助实现这一愿景而采取的措施,促进这类投资。长期清晰性还将实现海上风电的有效系统集成,包括系统规划,以确保在低风力可用期间的可靠性。
海上风电的成功取决于发展陆上电网基础设施。无论是开发海上输送的责任还是输送系统运营商的责任,法规都应鼓励有效的规划和设计实践,以支持海上风电的长期愿景。这些法规应认识到,发展陆上电网基础设施对于有效整合海上风电发电至关重要。如果没有适当的电网加固和扩展,就有大量海上风电闲置的风险,进一步扩张的机会可能会被扼杀。海洋规划做法、授予发展权利的条例和公众接受问题也可能减缓发展。
海上风电的未来看起来光明,但取决于正确的政策
随着脱碳和减少当地污染的努力加快,海上风电的前景非常积极。虽然海上风电目前仅提供全球0.3%的电力供应,但它在全球具有巨大的潜力,在更广泛的能源系统中可以发挥重要作用。海上风电可以降低发电产生的二氧化碳排放量和空气污染物。它还可以通过生产清洁氢气和相关燃料。海上风电的高系统价值提供了优势,与其他可再生能源和低碳技术一起,为它的作用提供了强有力的理由。政府政策将继续在海商风电的未来和全世界清洁能源转型的总体步伐中发挥关键作用。

 
 

(来源:ERR能研微讯)

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