海上風電產(chǎn)業(yè)“淘金熱”

中船重工集團經(jīng)濟研究中心 金偉晨 徐曉麗

市 場

海上風電產(chǎn)業(yè)“淘金熱”

中船重工集團經(jīng)濟研究中心 金偉晨 徐曉麗

經(jīng)過多年的風電技術(shù)發(fā)展，陸上風力發(fā)電技術(shù)已相對成熟，但陸上風力的不穩(wěn)定、位置距離用電區(qū)較遠、風電能力飽和等諸多問題慢慢體現(xiàn)出來，相比之下，海上風能具有平均風速高、風速穩(wěn)定、距離負荷中心近、對環(huán)境的負面影響較小等諸多優(yōu)勢，逐漸成為各國相繼選擇的主要替代能源之一。

國內(nèi)海上風電市場空間廣闊

海上風電過去幾年在大量項目的支撐下，建設(shè)勢頭迅猛，增長穩(wěn)定，與當前海洋油氣市場情況形成了強烈對比。

歐洲各國是傳統(tǒng)的海上風電開發(fā)大國，特別是英國、丹麥和德國是全球在海上風電開發(fā)領(lǐng)域起步較早的國家。據(jù)歐洲風能協(xié)會（EWEA）統(tǒng)計，截至2016年，歐洲共有11個國家的82個海上風電場在運行，累計發(fā)電功率達到11.5GW，占全球海上風電總量的91%。

近幾年，特別是自2010年后，我國海上風電開發(fā)發(fā)展迅猛，技術(shù)水平顯著提升，政策體系不斷完善，與海上風電開發(fā)、建設(shè)和運營維護相關(guān)的產(chǎn)業(yè)均得到了不同程度的發(fā)展。我國在建與已投產(chǎn)的風電累計發(fā)電功率已達到4.44GW，占到全球總裝機容量的17.95%，穩(wěn)居世界第三位。同時，從我國的新增海上風電發(fā)電功率趨勢來看，其增長勢頭強勁，與世界第二位丹麥的差距也在不斷縮小。

相關(guān)海工裝備需求廣泛

海上風能利用的不斷增加也必將帶動產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的各相關(guān)行業(yè)發(fā)展。海上風電產(chǎn)業(yè)的運行，以海上風電投資企業(yè)為主導和驅(qū)動力，其總投資量在很大程度上決定了風電項目的規(guī)模和相關(guān)企業(yè)的獲利大?。灰院Ｉ巷L電設(shè)備制造業(yè)為硬件供應，廣義上的風電設(shè)備供應應當包括風機整機供應和相關(guān)海上風電工程裝備供應?？傮w來說，海上風電產(chǎn)業(yè)鏈的運行主線為：風資源評估—風電場規(guī)劃—風電場建設(shè)—并網(wǎng)發(fā)電—風電場運維。

隨著項目的增加和技術(shù)難度的提升，海上風電工程裝備需求大增，具體包括：起重船/平臺、風機運輸船、風電安裝船/平臺、風電運維船、鋪纜船、供應船、調(diào)查船等一系列工程船。其中，起重船、風機運輸船、鋪纜船、調(diào)查船等與其他海工船的功能并無明顯差別，在對原有工程船進行適當改裝后可實現(xiàn)通用。

另外，海上風電工程裝備還包括針對海上風電場開發(fā)的特殊船舶，主要可以分為兩大類：海上風電安裝船和風電運維船。

風電安裝船。目前的主流是自升自航式船舶/平臺。上海振華重工（三航風華號）、中遠船務（Sea Challenger、Sea Installer）、靖江南洋船舶制造有限公司（華爾辰號）等已有成功的風電安裝船制造先例。從全球來看，荷蘭Ravestein船廠和IHC船廠，丹麥ORSKOV船廠具備自升式風電安裝平臺的制造能力。據(jù)統(tǒng)計，目前全球共有風電安裝船66艘，其中近一半由中國建造，可見中國在風電安裝船建造方面起步較早且市場廣泛，發(fā)展前景較好。

風電運維船。多數(shù)采用雙體或三體；考慮到船舶的快速性和可操作性，船體材料選用鋁質(zhì)或玻璃鋼；除此之外，考慮風電設(shè)備及零件特點，應設(shè)置大面積的載貨甲板，并滿足吊裝能力需求。另外，風電運維過程時間較長，甚至需要人員留在風機上，風電運維船還需滿足人員的生活需求。風電運維船作為風電項目的輔助船舶，在最近兩年慢慢發(fā)展起來，具有較大的市場發(fā)展空間。不同的風電運維船具有不同的功能要求，但能實現(xiàn)諸多功能要求的風電運維船卻是當前主要的市場需求。特別是國內(nèi)市場，2015年后，中國開始加大了風電運維船的接單比例，并在2017年占到了新建船舶的較大比例。

憑借風力資源豐富、開發(fā)成本下降、適宜大規(guī)模開發(fā)等特點，海上風電正成為風電發(fā)展的重要方向。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前全球已開發(fā)風能功率約為25GW，全球待開發(fā)海上風能功率約為140GW，而海上風電安裝船的數(shù)量卻遠不能滿足需求。同時，在海上風機裝機量的不斷增大和越來越多的風力機即將走出質(zhì)保期的市場背景下，專業(yè)的風電運維船需求也將不斷擴大。與風電安裝船類似，海上風電場離岸距離越來越遠，海況也變得越來越復雜的現(xiàn)狀，風電場的維護工作要求定將越來越高，其對于風電運維設(shè)備的技術(shù)和效率提出了新的要求。

除了市場需求外，經(jīng)濟性也是一個重要條件。海上風電工程裝備逐漸成為了專用安裝維護設(shè)備的核心，提升海上風電工程裝備的作業(yè)性能能夠降低海上風電開發(fā)成本。據(jù)統(tǒng)計，在海上風電建設(shè)項目中，風機組設(shè)備成本占比不到50%，但安裝和建設(shè)成本卻占20%以上。由此可見，要想降低成本，海上風電行業(yè)需要更新運維理念，在選擇工程裝備和工作方式時兼顧投資成本和回收效益，縮短安裝周期，提高作業(yè)效率成為了擺在所有風電開發(fā)商面前的必然課題。

挺進深海促裝備升級

從全球已建和在建的海上風電場來看，開發(fā)呈現(xiàn)走向遠海、邁入深海的趨勢，特別是海上風電發(fā)展水平較高的英國和德國已經(jīng)開始了深海風場的開發(fā)。日前，丹麥、荷蘭和德國正在研究在英國離岸100公里的多格沙洲附近建立風力發(fā)電場，多格沙洲則作為風能集中調(diào)度中心并設(shè)置天然氣儲能系統(tǒng)。

就我國來說，由于我國沿海地帶的風能資源與北海相比稍差，為減小海面粗糙度，提高風資源質(zhì)量，從潮間帶逐步走向近海，并進而開發(fā)深海的趨勢已經(jīng)刻不容緩。

深水風場開發(fā)在即，浮式風機應運而生。隨著風電場向深遠海進軍，相應的海上風機基礎(chǔ)也迎來了由固定式向浮式過渡的時代。現(xiàn)有海上風機基礎(chǔ)大多采用單樁固定式，其安裝相對簡便，但適應水深局限性明顯；海上浮式風機應運而生，semi-sub式、TLP式和SPAR式的海上浮式風機基礎(chǔ)將成為今后海上浮式風機基礎(chǔ)的主要形式，適應水深也將從現(xiàn)在的幾十米發(fā)展到幾百甚至上千米。

單一功能將被淘汰，風電安裝趨向一體。為提高海上風電的經(jīng)濟性，更是對海上風電安裝船提出了運輸安裝一體化的要求，自升自航式海上風電安裝平臺成為了當前主要的技術(shù)發(fā)展方向。但是，隨著離岸距離不斷增加、工程效率不斷提高的條件下，傳統(tǒng)的運輸與吊裝獨立完成的安裝方式已稍顯落后，而結(jié)合運輸與吊裝為一體的風電安裝船才能滿足當前的市場需要。

樁腿定位有待改進，浮式安裝大勢所趨。隨著大型海上風力機的不斷生產(chǎn)，對于海上風電安裝船的起重噸位、吊臂高度、甲板面積等也提出了新的要求；不僅如此，在工作水深進一步增加，樁腿定位方式很難滿足需求的情況下，如何實現(xiàn)船舶的動力定位，改善其在風浪中的運動幅度，精確控制浮態(tài)，從而完成浮式基礎(chǔ)的對接，也是重要的技術(shù)發(fā)展方向。

海上風場日益龐大，運維功能逐步全面。隨著海上風電場逐漸向深海進軍，以及運維量的逐漸增大，對于風電運維船的快速性、功能配套性、穩(wěn)定性和基本生活條件等均提出了不同程度的要求，風電運維船的功能需求在不斷完善，如何兼顧工程要求與維修效率，必將成為風電運維船設(shè)計創(chuàng)新和改造建造的重要課題。