海上風(fēng)電是低碳發(fā)展重要選項
風(fēng)電作為最有代表性的可再生能源之一,在凈零排放的背景下迎來了巨大發(fā)展機遇。國際能源署(IEA)和國際可再生能源機構(gòu)(IRENA)都表示,要實現(xiàn)凈零排放,到2050年風(fēng)能和太陽能、光伏發(fā)電將提供約70%的發(fā)電量。未來這幾種技術(shù)將大幅擴大規(guī)模以實現(xiàn)所需的深度減排。
海上風(fēng)電作為風(fēng)電的重要組成部分,主要是指近海風(fēng)電。與陸地風(fēng)電相比,它具有穩(wěn)定性強、風(fēng)速大、發(fā)電效率高、不占用土地、可以忽略噪聲和視覺影響等優(yōu)點。從現(xiàn)在到2050年,海上風(fēng)電將成為全球脫碳的核心,從基礎(chǔ)設(shè)施及靈活性等方面改變電力系統(tǒng),并提升氫氣等綠色燃料的產(chǎn)量。
面對前所未有的環(huán)境危機,世界對能源系統(tǒng)變革有著強烈的共識,各國對海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高度重視。目前,歐洲、亞洲、北美洲等地區(qū)的主要國家均已出臺海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃及相關(guān)政策。其中,英國、德國、法國、荷蘭等歐洲國家延續(xù)歷史風(fēng)電利好政策,均部署了到2030年的數(shù)十吉瓦量級裝機規(guī)劃;美國新政府也提高了對海上風(fēng)電部署的戰(zhàn)略關(guān)注度,計劃未來在五大領(lǐng)域重點發(fā)力,以實現(xiàn)2030年累計裝機達到30吉瓦的目標;在亞洲,過去海上風(fēng)電的發(fā)展主要由我國驅(qū)動,而韓國、日本、越南近年來也加快了布局,到2030年裝機規(guī)劃合計超25吉瓦。此外,巴西、澳大利亞等國近期也在出臺推動海上風(fēng)電發(fā)展的政策措施。
隨著各國政策推動,海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速發(fā)展。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(GWEC)發(fā)布的《全球風(fēng)能報告2022》,2021年全球海上風(fēng)電新增裝機21.1吉瓦,創(chuàng)造了歷史最好成績。
雖然當前海上風(fēng)電在全球電力裝機總量中占比不到0.5%,但海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)具有強大的發(fā)展?jié)摿ΑH驌碛胸S富的海上風(fēng)能資源,世界銀行數(shù)據(jù)表明,全球可用的海上風(fēng)電資源潛力超過71000吉瓦。根據(jù)GWEC預(yù)測,亞洲將成為世界上最重要的海上風(fēng)電地區(qū),到2050年將擁有近40%的安裝量,其次是歐洲(32%)、北美(18%)、拉丁美洲(6%)、太平洋地區(qū)(4%)以及非洲和中東(2%)。
全球海上風(fēng)電多點開花產(chǎn)能躍升
海上風(fēng)電技術(shù)可分為底部固定海上風(fēng)電技術(shù)和浮動海上風(fēng)電技術(shù),二者的區(qū)別在于風(fēng)電機向大海延伸的距離以及底部是否固定。當前,底部固定海上風(fēng)電技術(shù)步入快速發(fā)展期,風(fēng)電場建設(shè)涉及的重要技術(shù)(包括:海上風(fēng)力渦輪機技術(shù)、輸電技術(shù)、并網(wǎng)技術(shù)等)都在不斷創(chuàng)新進步。相比于底部固定海上風(fēng)電,浮動海上風(fēng)電向大海延伸距離長,技術(shù)要求更高,具備更好的風(fēng)能資源和更大的技術(shù)潛力,有助于創(chuàng)造就業(yè)等社會經(jīng)濟效益。最重要的是,浮動海上風(fēng)電可以讓石油和天然氣行業(yè)參與進來,以完成平穩(wěn)的能源轉(zhuǎn)型。但需要注意的是,目前浮子生產(chǎn)還沒有實現(xiàn)工業(yè)化,剛剛進入商業(yè)化發(fā)展階段。
當前,從全球范圍看,海上風(fēng)電的布局主要分布在歐洲、亞洲及北美洲。其中,中國、英國、歐盟、韓國、越南、美國等國家和地區(qū)的海上風(fēng)電技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平處于世界前列。由于海上風(fēng)能資源及技術(shù)基礎(chǔ)的差異,各國的海上風(fēng)電技術(shù)發(fā)展水平、裝機容量以及上網(wǎng)電價不盡相同。
我國是世界上最大的陸上風(fēng)電制造基地,擁有成熟的本地供應(yīng)鏈和豐富的陸上風(fēng)電經(jīng)驗。得益于穩(wěn)健的陸上風(fēng)電供應(yīng)鏈和近三年年裝機量的快速增長,我國的海上風(fēng)電供應(yīng)鏈發(fā)展迅速。迄今為止,明陽智能、東方電氣等8家中國風(fēng)機主機廠發(fā)布了5兆瓦以上的海上風(fēng)機。根據(jù)行業(yè)研究機構(gòu)彭博新能源財經(jīng)(BNEF)公布的《2021年全球風(fēng)電整機制造商市場份額排名》,全球前十大風(fēng)電整機制造商中,中國企業(yè)占據(jù)六席。GWEC報告顯示,2021年,中國海上風(fēng)電新增并網(wǎng)裝機量占全球新增總量的80%,這也讓中國首次成為全球海上風(fēng)電累計裝機最多的國家。同時,這也是中國風(fēng)電新增裝機量連續(xù)第四年居全球首位。
關(guān)于上網(wǎng)電價,根據(jù)我國“十四五”相關(guān)規(guī)劃,2021—2025年期間,海上風(fēng)電電價將通過退坡制度,在2025年實現(xiàn)平價。隨著國家和省市級地方政策的支持,以及海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,在不久的將來,中國風(fēng)電市場發(fā)展有望再上新臺階。
作為最早部署海上風(fēng)電的地區(qū),歐洲聚集了大部分海上風(fēng)電的裝機,到2020年底,歐洲的海上風(fēng)力發(fā)電裝機容量累計達到24.8吉瓦,約占全球海上風(fēng)電裝機容量的70.37%。歐洲各國通過國家及經(jīng)驗豐富的利益相關(guān)者之間的密切合作,在北海和波羅的海周邊國家建立了強大的海上風(fēng)電供應(yīng)鏈。其中,英國作為海上風(fēng)能的領(lǐng)導(dǎo)者之一,通過CfD計劃有效干預(yù)電力市場,極大促進了海上風(fēng)電供應(yīng)鏈的建設(shè)。2016年至2021年期間,英國海上風(fēng)電投資總額接近190億英鎊;2019年英國海上風(fēng)能產(chǎn)品和服務(wù)出口價值實現(xiàn)4.75億英鎊,并在2021年開啟浮動海上風(fēng)電計劃,目標在2030年安裝1吉瓦浮動海上風(fēng)電產(chǎn)能。
歐盟是海上風(fēng)電總裝機容量最大的組織,其中德國、荷蘭、比利時、丹麥等國家的裝機容量都位于世界前列。成員國之間的相互合作,建立了穩(wěn)定的海上風(fēng)電供應(yīng)鏈。2020年,歐盟委員會提出海上可再生能源戰(zhàn)略,設(shè)定了到2050年海上風(fēng)電裝機容量達到300吉瓦的目標;同年還開發(fā)了浮動海上風(fēng)電資助項目,擬對浮動海上風(fēng)力渦輪機進行研究。
歐洲地區(qū)有著強大的海上風(fēng)電供應(yīng)鏈,在政策和項目推動下,歐洲地區(qū)海上風(fēng)電技術(shù)將會長期保持領(lǐng)先地位,未來十年有望在浮動海上風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域取得突破。
美國、韓國、越南、日本等國家的海上風(fēng)電市場份額相對較小,截至2020年底,上述國家海上風(fēng)電總裝機容量在全球市場占比不足2%。但在碳中和目標的影響下,這些國家目前均已制定海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃,預(yù)計未來三十年能夠?qū)崿F(xiàn)飛速發(fā)展。
技術(shù)突破將成為未來發(fā)展“主角”
海上風(fēng)能被公認為實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型與碳中和的重要載體,但其未來發(fā)展還面臨諸多挑戰(zhàn)。盡管海上風(fēng)電技術(shù)已經(jīng)取得巨大進步,海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期,但未來三十年仍然需要前所未有的部署規(guī)模,其未來發(fā)展仍面臨加快突破技術(shù)瓶頸、加速工業(yè)供應(yīng)鏈可持續(xù)發(fā)展以及降低成本等多方面挑戰(zhàn)。
根據(jù)海上風(fēng)能資源特征,浮動海上風(fēng)電技術(shù)才是挖掘海上風(fēng)能,助力凈零排放最理想的技術(shù)。當前,浮動海上風(fēng)電技術(shù)剛剛走過測試期,進入商業(yè)化發(fā)展階段,技術(shù)難關(guān)仍然是海上風(fēng)電面臨的主要挑戰(zhàn)。加快突破技術(shù)瓶頸,促進浮動海上風(fēng)電規(guī)模化、工業(yè)化,可以有效降低其成本。
此外,當前渦輪機技術(shù)在不斷創(chuàng)新,渦輪機尺寸也在不斷增加,這使得渦輪機數(shù)量減少,效率更高,需要的維護更少,因此降低了安裝和運營成本,對環(huán)境也產(chǎn)生了更積極的影響,進一步提高了海上風(fēng)電的成本競爭力。
面對環(huán)境壓力,越來越多國家意識到海上風(fēng)電技術(shù)的重要性并開始逐漸進入海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè),為海上風(fēng)電工業(yè)供應(yīng)鏈的形成打下良好基礎(chǔ)。在國家層面,中國、英國等國家做了良好的示范,未來仍需采取進一步措施來推進供應(yīng)鏈的完善。□ 禹春霞 梁銀鳳 中國石油大學(xué)(北京)經(jīng)濟管理學(xué)院