Keywords:windpowerresource;offshorewindpower;planning;seaareamanagement
0引言
经过连续多年的高速增长,我国风电装机容量已居世界第1位。目前我国正在大力推动海上风电发展,将从以陆上风电开发为主向陆上和海上风电全面开发转变,目标是成为海上风电大国。近年来,政府相关部门多次出台技术和管理政策,大力推动我国海上风电开发进程。
收稿日期:2011-12-15
海上风电有其鲜明的特点,其建设是一项庞大的系统工程,相对陆上风电要复杂得多,但在相关的设备制造、工程施工、管理、运营等方面,海上风电可以借鉴我国陆上风电开发的成功经验和世界风电强国的发展经验。本文将结合我国海上风电开发的现状、规划、政策,以及海上风电项目进展等情况,对我国海上风电的发展情况进行梳理和分析,并给出我国海上风电发展的建议。
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第3期刘林等:我国海上风电发展现状及分析低碳发展1我国海上风电建设装机现状及发展规划1.1
我国目前已建成的海上风电装机情况
我国目前已建成的海上风电总装机为142MW,包括:①上海东海大桥海上风电项目,总装机102MW。上海东海大桥海上风电项目是我国第1个大型海上风电项目,采用34台3MW风机,2010年6月全部并网发电,上网电价为0.978元(/kW·h),单位造价为2.3万元/kW。②江苏如东潮间带海上试验风电场,总装机3.2万kW。这是国内第1个潮间带试验风电场,共安装16台海上试验机组,分别为6台1.5MW风机、6台2.0MW风机、2台2.5MW风机和2台3.0MW风机。项目于2009年6月15日开工建设,2010年9月28日全部投产发电。③其他海域安装的海上试验风电机组,总装机为0.8万kW。包括在渤海湾并网运行的1台1.5MW机组[1],以及在江苏省响水县近海并网运行的1台2.5MW机组和2台2MW机组[2-3]。
目,目前已开始建设,装机规模为48MW。1.3我国海上风电发展规划我国海上风能资源丰富,具备大规模发展海上风电的资源条件。根据制订中的可再生能源“十二五”规划的初步预计[8],2015年中国海上风电将达到500万kW,海上风电成套技术将形成并建立完整的产业链;2015年后将实现规模化发展,达到国际先进水平;2020年海上风电将达到3000万kW。根据各省初步规划统计[9-11],我国东南沿海省市的海上风电发展规划情况见表1。
表1
我国东南沿海省市的海上风电发展规划
规划装机容量/万kW地区潮间带上海江苏浙江山东福建合计2015年近海总计潮间带2020年近海总计102602012010602001301803010207046015030040202905012030135655320580802280155945370700110我国目前在建和拟建的海上风电装机情况目前我国已开展前期工作和拟建的海上风电项[4-7]
目约有24个,主要分布于江苏、浙江、上海、山东、福建和广东等地,规模较大的项目主要有:①江苏如东海上潮间带示范风电场。2011年6月21日龙源电力150MW如东海上潮间带示范风电场开工建设。项目拟在黄海南部如东海域潮间带安装58台风电机组。该项目于2010年12月6日获得国家发改委核准,计划2011年投产100MW容量,2012年全部投产发电。②江苏大丰潮间带风电示范项目。江苏大丰300MW海上风电示范工程,装机容量300MW,风电场拟安装100台单机容量为3MW机组。离岸直线距离约55km,场区水深3~13m。③江苏大丰海上风电项目示范工程。江苏大丰海上风电项目示范工程规划总装机容量300MW,其中一期工程规模200MW,占用海域面积130km2,预计总投资近40亿元。④江苏响水近海风电场。江苏响水县近海风电场200MW示范项目规划容量201MW,拟安装67台单机容量为3MW的机组,总工期约32个月,工程总投资35.4亿元。该项目已通过可行性研究报告、安全预评价报告审查等。⑤广东湛江徐闻海上风电项目。这是广东省第1个海上风电示范项
1.2
由表1可见,我国主要沿海省份海上风电2015年累计规划装机1020万kW,其中近海600万kW,潮间带420万kW;2020年装机规模为2280万kW,其中近海1770万kW,潮间带510万kW。
2我国海上风电发展主要政策分析
2.1
我国海上风电相关政策内容
近年来,我国在推进海上风电发展和管理方面,开展了大量积极有效的工作,出台了一系列规定,并采取了一些举措,海上风电规划及建设等政策和标准不断完善,有力地加快了海上风电开发的步伐。见表2。
在2011年7月国家能源局和国家海洋局联合发布的《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》(以下简称《细则》)是近期最重要的政策规定,该《细则》明确了海上风电项目建设管理的程序和内容,力求解决用海管理部门间的不协调问题,避免用海矛盾。鉴于该《细则》对我国第2轮海上风电特许权招标工作和今后我国海上风电开发建设的重要影响和指导
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低碳发展能源技术经济表2近年来我国海上风电管理主要举措和规定第24卷时间部门国家发改委国家发改委国家能源局国家能源局举措和规定名称《可再生能源产业发展指导目录》《可再生能源发展“十一五”规划》海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会《近海风电场工程规划报告编制办法(试行)》、《近海风电场工程预可行性研究报告编制办法(试行)》《海上风电场工程规划工作大纲》海上风电开发建设协调会《海上风电开发建设管理暂行办法》海上风电相关内容将近海风电机组技术研发列入指导目录沿海风电基地准备,近海风电技术研发、试验、设备制造和试点示范研究讨论海上风电规划和海上风电开发前期工作等问题规范近海风电场规划和可行性研究报告编制对海上风电场工程规划的工作范围、原则、内容、方法、职责、组织管理等进行规定安排部署海上风电开发规划工作规定海上风电发展各环节的程序和要求,明确部门分工将海上风电设备产业列入优先发展内容进行第1批海上风电特许权招标,共计100万kW针对海上风电布局提出指导意见初步提出海上风电发展目标进一步明确海上风电规划和项目建设的具体程序和管理要求发布涉及海上风电建设的多项重要技术标准,并提出“五个转变”,要求从以陆上风电为主向陆上和海上风电全面发展转变2005年11月2008年3月2009年1月2009年1月2009年4月2009年6月2010年1月2010年3月2010年5月2010年8月2011年6月2011年7月国家能源局国家能源局国家能源局国家海洋局工业和信息化部《风电设备制造行业准入标准(征求意见稿)》国家能源局国家海洋局国家能源局国家能源局国家海洋局国家首期海上风电特许权招标海上风电发展规划用海管理研讨会海上风电工作会议《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》2011年8月国家能源局能源行业风电标准技术委员会会议暨能源行业风电标准化工作会议意义,本文着重对其进行分析。原则,海上风电场要向深水离岸的位置进行布局,显然将导致海上风电项目建设成本增加。海上风电场建设成本会随水深增加而增大。中国很多水深大于10m的海域离岸距离大于10km,甚至达到50 ̄60km,这就导致海上风电场包括变压器平台、海底电缆等建设成本的大幅增加,同时水深增加将对海上风电相关设备维护人员的技能要求更高,不仅需具备专业的设备维护技能,还要具备潜水等水下操作技能,增加了对专门技术人员的要求以及企业的用人成本。
(2)有利于减轻海上风电场建设对海洋环境的影响,并能在一定程度上规避各行业海域使用的矛盾。虽然短期来看,在远岸建设海上风电会增加相关成本,但考虑到近海海域进行其他开发建设的机会成本,有助于实现长期的社会、经济、环境等综合效益,也有利于维护国家海洋权益。
2.2《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》
分析《细则》在之前颁布的《海上风电开发建设管理暂行办法》的基础上,针对海上风电开发建设,从特许权招标、省级海上风电规划、项目前期工作方案、可行性研究、项目核准、海域使用权报批的整个流程进行了清晰的规定,并对国家和省级的能源主管部门、海洋主管部门的职能职责进行了明确,如图1所示。根据《细则》,各级相关管理部门和海上风电开发企业之间应建立专门的沟通渠道,以能够更好地在项目开发建设过程中进行协商,有效减少企业投入成本。
该《细则》对我国海上风电开发建设的一个重要影响是关于“双十”原则的规定,即海上风电场原则上应在离岸距离不少于10km、滩涂宽度超过10km时海域水深不得少于10m的海域布局。“双十”原则的规定对未来海上风电发展的影响主要体现在以下2方面。
(1)建设成本和运维成本的增加。按照“双十”
3我国海上风电发展中遇到的问题
相对于发展成熟的陆上风电来说,在海上风电
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第3期刘林等:我国海上风电发展现状及分析低碳发展项目开展过程中,不可避免遇到诸如海域管理、部门协调、技术措施等方面的一些特性和共性问题,相关情况汇总见表3。
(1)海上风电海域与其他部门的海域规划重叠冲突。东台、大丰、滨海项目都不同程度遇到此类问题,导致风电场用海面积减小、选址变化、海缆路线变动、成本增加等情况发生。特别是东台项目,地方规划和省海洋规划发生冲突。按照东台市规划,原中标区域设有风电建设区,但江苏省的围垦规划中将其划为围垦区,不能进行风电开发,导致选址变化。东台、大丰、射阳等项目由于与珍稀动物保护区、自然环境保护区的地域重叠导致规划调整,审批过程延长,海缆路线调整及成本增加。海上风电发展除应注意海洋局和地方规划部门对于海洋及近海地区发展规划的协调之外,还需注意与军事用海的协调。我国计划在11个沿海省份开发海上风电,几乎每个省份都不同程度涉及军事用海。如福建与台湾相邻,涉及复杂的军管问题。除福建外,受影响较大的还包括河北、山东、天津以及广东、海南等地的风电项目。
(2)海上风电安装和海底电缆的施工难度加大。对于海上风机基础结构施工方面,不能完全照搬国
外成熟的成型结构和吊装方案。中国潮间带海域广阔,但潮间带位置由于水深较浅,不利于海上风电施工。我国东南沿海省市的大部分潮间带因其淤泥质滩面的土质较软易沉,使得陆地施工装备无法用于海上风电施工。尤其是在海底电缆施工时潮间带涨潮时平均水深只有1.5m左右,且一天中高水位持续时间只有2~3h,这对风电基础施工和安装技术提出新要求。比如,现有大型施工船因水深不够不能直接进入,潮间带风电场建设在退潮时需要使用定制的专用施工装备。因此,鉴于我国海域的特殊地质条件,施工部门需要对现有专用于海上安装的船舶设备进行改造更新。例如,若使用目前较为常见的用于海底石油、天然气开发的通用型海上平台来进行风电机组和变电设备的安装,将会导致安装成本很高,并且我国也缺乏此类海上施工和变电平台的施工经验[12-13]。
(3)安装、建设、维护成本高昂。极端气候也是海上风电场建设时需要考虑的重要因素,我国的海上风电场大都处于海洋性气候和大陆性气候交替影响的区域。这些区域气候变化大,阴沉多雨,温差较大,且频繁遭遇台风、暴雨、潮汐、巨浪等气候。但海上风电工程建设要求“无大风,无海浪,
图1我国海上风电规划及项目实施流程
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低碳发展能源技术经济表3国家第1批海上风电特许权招标项目建设相关问题汇总滨海项目有无有有有无射阳项目无有有有有有大丰项目有有无有无有第24卷相关问题风场选址与围垦区范围重叠风场选址与自然保护区重叠海上风机基础投资较大海上升压平台缺乏建设经验海底电缆施工难度较大海底电缆敷设投资增加主要影响和调整东台项目有有有无无有海域使用面积缩小,改造按照环保要求调整线路敷需要重新与其他规划进行用海调整,场址面积缩海上施工设备设方式衔接减,离岸距离扩大无淋雨”的施工条件,根据这个要求,我国东南沿海一带的海上风电场1年的有效施工天数仅为150天左右。这将致使海上风电场的施工产生许多不确定因素,工期延长和维护难度加大。另外,海上风电场对风机质量水平要求很高,并且风机故障时,需用专门的海上工程起重船舶将用于安装的吊车运入,工程量大且费用相当于陆上风电场维护费用的2倍多。比如,投产的海上风电项目仅1年的运行维护成本可能高于该项目所有机组成本的5%或总投资的2%,这给风电项目的经营管理带来较大挑战。还需指出的是,220kV海底电缆也是一个关系到我国海上风电建设、运营的重要问题,海底电缆的质量对于海上风机并网至关重要。但我国缺乏生产这类耐高压、抗腐蚀、高韧性、散热快海底电缆的条件和能力,需要进口的海缆价格昂贵,这将给海上风电建设成本和特许权招标价格带来较大的压力[14]。
(4)中标电价较低,海上风电项目盈利压力大。目前我国海上风电建设刚刚起步[15-16],2010年的海上风电特许权招标是我国第1次以这种方式进行大规模海上风电项目建设。根据2010年10月8日公布的招标结果,共有100万kW海上风电项目招标,均位于江苏盐城,具体情况见表4。
表4国家第1批海上风电特许权招标中标项目情况
序中标规模/中标号万kW地点项目类型近海风电场近海风电场潮间带风电场潮间带风电场中标电价/·(元·(kWh)-1)风机类型华锐3MW华锐3MW金风2.5MW上电3.6MW0.7370元(/kW·h),接近江苏省陆地风电电价,但依据国外经营海上风电场的经验,并考虑到我国当前海上风电的建设成本,我国海上风电的中标电价至少要达到1.2元(/kW·h)才能盈利。几家中标的风电企业负责人亦认为,根据江苏盐城海域资源条件以及海洋条件,潮间带海上风电的上网电价应该约为0.80元(/kW·h),近海项目0.85 ̄0.90元(/kW·h),才能维持风电企业的运营。
4对我国海上风电发展的建议
基于上述对我国海上风电发展现状、规划、项目进展、管理政策的总结和分析,提出以下建议。
(1)建立高效的海上风电相关部门协调管理机制。海上风电开发涉及海洋、气象、军事、交通等领域,海上风电规划牵涉航运、自然保护区、渔业生产、军事等多方面,风电审批的主管部门应包括能源局、海洋局、环保、军队等,多个管理部门之间的沟通需要继续加强。海上风电规划需与海洋管理部门、地方规划部门、军事部门,就海域使用面积、使用功能、环境及保护区等方面及时沟通,做出调整。由于各部门遵循的规则和执法方式不尽相同,建议建立高效的协调管理机制,统一认识,形成合力推动海上风电开发。
各地方政府已对海域做出规划,有生态农业、养殖、旅游以及沿海城镇经济等考虑。地方规划和省级海洋规划也可能发生冲突,此时地方规划需服从省级规划,并进行相应调整。
(2)探索深水海域海上风电财政补贴政策体系。通过财政补贴鼓励海上风力发电,以逐步实现海上风力发电的商业化运营是国际上的通用做法。中国
123430302020滨海射阳大丰东台0.73700.70470.63960.6235海上风电场建设成本一般是陆上风电场的4倍,虽然首轮海上特许权招标中最高的中标上网电价为
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第3期刘林等:我国海上风电发展现状及分析低碳发展应在充分借鉴国际深水海域海上风电财政补贴政策经验的基础上[17-20],密切结合我国国情,逐步探索深水远岸海上风电财政补贴政策体系。例如德国推行的阶梯式海上风电定价政策中体现了对深水海域的补贴力度大于近海区域[21]:海上风电基础上网电价为15欧分(/kW·h),补贴年限12年;为了支持离岸更远以及深海风电项目,支持年限从12年起,12海里以外每增加1海里(约1.852km),年限增加0.5个月,水深20m以外每加深1m,年限增加1.7个月。
(3)加快海上风电相关技术和设备的系统研发,包括机组、安装施工、运维、并网技术的开发和设备研制以及技术标准制订等,促进海上风电产业整体快速发展。我国海上风电的发展已经受到了越来越多的重视,国家能源局提出的“五个转变”中要求我国风电产业从以陆上风电为主向陆上和海上风电全面发展转变。一方面将海上风电相关设备的技术研发和设备制造列入优先发展的对象,同时加快推进海上风电的标准建设[22-23]。新颁布的18项风电标准中大部分是关于海上风电的技术标准,并且未来更多的关于海上风电场建设、运营维护及并网方面的标准制定工作也提上日程。
同时,控制海上风电发展成本,推动海上风电规模化、快速化发展。参考文献
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5结语
在海上风电发展大规模建设的初期,由于规划、建设、运营等方面缺乏经验,并且技术、政策等尚不够完善,出现一些技术管理的制约因素是正常的现象,这也是先进事物从出现到发展成熟的规律。随着海上风电开发技术水平的提高和管理体制、政策法规的不断理顺,加上我国政府大力开发海上风电的决心和对其的大力支持,海上风电开发建设必将进入快车道。基于此,我国海上风电发展应以“五个转变”为契机,借鉴陆上发展的成功经验和教训,加快推动海上风电发展:一方面,加强海上风电规划、审批的统一性,实现有序发展,并且与电网规划协调配套发展;另一方面,不断提高海上风电相关设备如海上风电机组、海底电缆、施工平台等关键设备的制造水平,紧密结合我国海域特点以及具体国情,总结积累各类海上风电安装、运营、维护、管理经验,在不断提高海上风电发展质量的
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刘林(1982—),男,河北石家庄人,博士,工程师,从事智能电
网和电力系统优化研究工作。E-mail:liulin@sgeri.sgcc.com.cn葛旭波(1969—),男,山东莱州人,高级工程师,总工程师,主要从事电力系统规划、战略研究、智能电网、清洁能源等研究和管理工作。Email:gexubo@sgeri.sgcc.com.cn
张义斌(1977—),男,河南信阳人,高级工程师,主要从事智能电网、清洁能源、电动汽车及其充电设施等研究。Email:zhangyibin@sgeri.sgcc.com.cn
(责编/李昱)
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2011年我国新增太阳能发电
装机220万kW
国家能源局日前发布的最新数据显示,我国2011年新增太阳能发电装机容量约220万kW,新增容量位居世界第三,占全球太阳能发电新增装机的7%左右。
与此同时,2011年全球太阳能发电市场取得历史性突破,新增太阳能发电装机容量约2800万kW,累计装机容量达6900万kW,这与2006年底全球累计风电装机规模相当。
传统太阳能发电强国依然是重点增长区域。欧洲作为全球太阳能发电市场的重点地区,2011年欧盟27国新增太阳能发电装机约2100万kW,占全球太阳能发电新增装机的75%。意大利新增900万kW,居世界第一;德国新增750万kW,累计达2500万kW,太阳能发电已占其全部电力消费的2%;法国和英国分别为150万kW和70万kW。
此外,美国和日本的太阳能发电市场保持稳定增长,2011年分别新增装机容量160万kW和110万kW;印度等新兴市场处于大规模发展前期阶段,年新增装机容量达到30万kW。
(信息来源:新华网)
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