海上風(fēng)電不斷突破我們的期待

Ben Backwell

上海市東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)。圖/ 視覺(jué)中國(guó)

圖1：海上風(fēng)電領(lǐng)先的地區(qū)?

資料來(lái)源：全球風(fēng)能理事會(huì)。制圖：于宗文

新冠疫情擾亂了幾乎每一個(gè)行業(yè)的供應(yīng)鏈和新項(xiàng)目的建設(shè)前景，能源行業(yè)也不例外，但海上風(fēng)電卻在以驚人的速度逆勢(shì)增長(zhǎng)。

受益于較長(zhǎng)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期以及圍繞關(guān)鍵港口的供應(yīng)鏈中心，海上風(fēng)電并沒(méi)有像其他能源部門(mén)那樣受到干擾。

疫情暴發(fā)前，全球風(fēng)能理事會(huì)預(yù)測(cè)2020年全球?qū)⑿陆?.2吉瓦海上風(fēng)電，在最新的預(yù)測(cè)中，2020年新增海上風(fēng)電裝機(jī)為6.1吉瓦，僅100兆瓦的微弱差別與其他能源部門(mén)受到的嚴(yán)重影響相比顯得微不足道。例如，全球燃煤裝機(jī)在2020年將減少10%，為該部門(mén)有史以來(lái)最大的衰退。

疫情期間，海上風(fēng)電的投資持續(xù)加速。彭博新能源財(cái)經(jīng)的最新報(bào)告顯示，2020年上半年，已公布的海上風(fēng)電融資總額達(dá)350億美元，同比增長(zhǎng)319%。這些投資將用于在全球范圍內(nèi)修建28座海上風(fēng)電場(chǎng)，包括一座荷蘭最大裝機(jī)項(xiàng)目和中國(guó)的17個(gè)項(xiàng)目。

2020年上半年，全球可再生能源部門(mén)的投資總額為1370億美元，而裝機(jī)容量?jī)H占可再生能源總裝機(jī)容量1%多一點(diǎn)的海上風(fēng)電卻貢獻(xiàn)了投資總額的26%以上。

但與海上風(fēng)電的全部潛力相比，我們現(xiàn)在的成績(jī)還只是冰山一角。

圖2：全球海上風(fēng)電到2030年的增長(zhǎng)情況

注：GAGR=復(fù)合年增長(zhǎng)率。資料來(lái)源：全球風(fēng)能理事會(huì)市場(chǎng)資訊，2020 年3月

海上風(fēng)電步入成熟

自從全球首個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目1991年于丹麥洛蘭島（Lolland）海岸開(kāi)始運(yùn)營(yíng)以來(lái)，這一行業(yè)已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步并超越了所有人的預(yù)期。這個(gè)項(xiàng)目包括11臺(tái)渦輪機(jī)，可以為兩三千戶丹麥家庭提供能源。2020年，將成為全球最大海上風(fēng)電場(chǎng)的項(xiàng)目在英格蘭北海海岸開(kāi)建，這個(gè)項(xiàng)目將在8660平方千米的海域內(nèi)建設(shè)共計(jì)174臺(tái)渦輪機(jī)，足以為英國(guó)450多萬(wàn)戶家庭提供電力。

海上風(fēng)電部門(mén)首先出現(xiàn)在歐洲，歐洲海上風(fēng)電裝機(jī)目前仍占全球總量的75%，領(lǐng)先的國(guó)家包括英國(guó)、德國(guó)、丹麥和比利時(shí)，海上風(fēng)電在歐洲已經(jīng)成為一種具備成本競(jìng)爭(zhēng)力的發(fā)電方式，步入成熟行業(yè)。

從2013年開(kāi)始，海上風(fēng)電就在以年均24%的速度快速增長(zhǎng)，目前全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量接近30吉瓦。

英國(guó)是世界最大的海上風(fēng)電市場(chǎng)，差價(jià)合約（CfD）模式和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略帶來(lái)的成本下降是海上風(fēng)電在英國(guó)飛速發(fā)展的主要推動(dòng)力。到2023年，海上風(fēng)電將成為比燃?xì)獍l(fā)電更便宜的發(fā)電方式。

近些年，亞洲逐漸成為海上風(fēng)電的新領(lǐng)袖，裝機(jī)容量已達(dá)全球總量的近25%。中國(guó)持續(xù)推動(dòng)著這一地區(qū)的發(fā)展，從2018年起就一直占據(jù)著全球年度新建裝機(jī)量的頭把交椅，并將在明年超越英國(guó)成為全球最大海上風(fēng)電市場(chǎng)。日本、越南、印度和韓國(guó)等其他市場(chǎng)也都在關(guān)注海上風(fēng)電的巨大潛力，并著手打造各自的海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。

海上風(fēng)電在北美也展示出了巨大發(fā)展?jié)摿?。雖然美國(guó)的海上風(fēng)電裝機(jī)目前僅有30兆瓦，但以美國(guó)東海岸的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目為主，未來(lái)十年美國(guó)將新建23吉瓦裝機(jī)的海上風(fēng)電設(shè)施。

隨著成熟市場(chǎng)持續(xù)的增長(zhǎng)和新市場(chǎng)的出現(xiàn)，未來(lái)十年預(yù)計(jì)將有205吉瓦海上風(fēng)電裝機(jī)在全球各地得到部署，這比之前的預(yù)測(cè)增加了15吉瓦。超期增長(zhǎng)的因素包括有雄心的政策、不斷下降的技術(shù)成本以及國(guó)際性的脫碳承諾，它們把海上風(fēng)電變成了一種關(guān)鍵性的清潔能源。

技術(shù)創(chuàng)新是海上風(fēng)電增長(zhǎng)的關(guān)鍵

海上風(fēng)電的技術(shù)進(jìn)步降低了建設(shè)成本，打開(kāi)了成長(zhǎng)空間。隨著以降低平準(zhǔn)化電力成本（LCOE）為主要目標(biāo)的創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，海上風(fēng)電渦輪機(jī)正在以飛快的速度變得更大、更好。

圖3：海上渦輪機(jī)的發(fā)展

注：中國(guó)以外市場(chǎng)預(yù)計(jì)平均單機(jī)容量，中國(guó)平均單機(jī)容量大概是7-8 兆瓦。資料來(lái)源：全球風(fēng)能理事會(huì)市場(chǎng)資訊，2020 年6月

海上的風(fēng)力資源遠(yuǎn)比陸地上的豐富，而海上渦輪機(jī)的出現(xiàn)就是為了更好地收獲這些資源。最早安裝的海上風(fēng)力渦輪機(jī)與陸上渦輪機(jī)沒(méi)什么區(qū)別，但技術(shù)創(chuàng)新不但增加了渦輪機(jī)的尺寸，還使它們具備了更強(qiáng)的韌性，從而延長(zhǎng)了海上風(fēng)電場(chǎng)的使用壽命。

目前，海上風(fēng)電渦輪機(jī)的平均單機(jī)容量為6.5兆瓦，而1991年首次安裝的海上風(fēng)電渦輪機(jī)僅為450千瓦，當(dāng)年的14臺(tái)渦輪機(jī)，發(fā)電量才相當(dāng)于如今一臺(tái)渦輪機(jī)。并且渦輪機(jī)還會(huì)變得更大——全球風(fēng)能理事會(huì)預(yù)計(jì)，海上風(fēng)電渦輪機(jī)的單機(jī)容量將在未來(lái)五年內(nèi)還會(huì)翻一番。而海上風(fēng)電行業(yè)先鋒Henrik Stiesdal甚至認(rèn)為，海上風(fēng)電渦輪機(jī)的單機(jī)容量將在2030年達(dá)到20兆瓦的里程碑水平。

雖然大渦輪機(jī)比小機(jī)型的成本更高，但這些巨型渦輪機(jī)能夠提高海上風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量，為開(kāi)發(fā)商節(jié)約地基、電纜和安裝等其他成本。

更大的渦輪機(jī)還可以通過(guò)降低平準(zhǔn)化電力成本和提供“隱性”系統(tǒng)效益，包括降低輸電成本、降低融資成本與風(fēng)險(xiǎn)，以及降低電力系統(tǒng)的平衡成本，來(lái)為能源系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)更多成本節(jié)約。

除了提高渦輪機(jī)的單機(jī)容量外，海上風(fēng)電部門(mén)的創(chuàng)新技術(shù)還體現(xiàn)在擴(kuò)展可以安裝渦輪機(jī)的地域上。地球大約70%的面積被海洋覆蓋，海上擁有豐富的風(fēng)力資源，但因?yàn)槠渲?0%的風(fēng)力資源都位于水深過(guò)深而無(wú)法安裝海上渦輪機(jī)的地方，我們無(wú)法有效利用這些資源——但情況正在改變。

漂浮式海上風(fēng)電正在成為海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)中越來(lái)越重要的部門(mén)，可以將可用海上風(fēng)電資源量提高十倍以上。這可以為清潔能源發(fā)電創(chuàng)造無(wú)限潛力，滿足全球的用電需求。

雖然當(dāng)前全球已安裝的漂浮式海上風(fēng)電裝機(jī)容量剛剛超過(guò)65兆瓦，但預(yù)計(jì)到2030年，這一數(shù)字將提高到6.5吉瓦。如果成本下降速度加快，并且我們能夠以商業(yè)規(guī)模部署漂浮式海上風(fēng)電，這一數(shù)字還可能進(jìn)一步提高至19吉瓦。

另一項(xiàng)可能為能源部門(mén)創(chuàng)造新機(jī)遇，并在脫碳中發(fā)揮關(guān)鍵作用的下一代海上技術(shù)叫做電力多元轉(zhuǎn)化（Power-to-X， PtX）。在電力部門(mén)脫碳領(lǐng)域，以及供熱和運(yùn)輸?shù)葒?yán)重依賴于化石燃料的部門(mén)，這項(xiàng)技術(shù)都可能帶來(lái)根本性的變革。

圖4：可再生海洋的投資收益至少是投資成本的5倍

資料來(lái)源：全球風(fēng)能理事會(huì)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電力多元轉(zhuǎn)化就是將多余的可再生能源轉(zhuǎn)化為液體或氣體，如綠色氫氣和其他液體燃料，進(jìn)而被用作建筑供熱、飛機(jī)燃料和煉鋼等工業(yè)過(guò)程的能源。

除了過(guò)?？稍偕茉赐?，這一過(guò)程還需要大量的水。因此，使用海上風(fēng)電進(jìn)行電力多元轉(zhuǎn)化就成了理所當(dāng)然的選擇，并且這也是一種高效的儲(chǔ)能技術(shù)，可用于確保海上風(fēng)電渦輪機(jī)生產(chǎn)的任何清潔能源都不會(huì)被浪費(fèi)。

這些創(chuàng)新技術(shù)改變了整個(gè)產(chǎn)業(yè)，也將成為加速全球脫碳、實(shí)現(xiàn)100%可再生能源系統(tǒng)的關(guān)鍵。

我們現(xiàn)在就需要更多海上風(fēng)電

海上風(fēng)電部門(mén)在過(guò)去30年取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但海上風(fēng)電的大部分潛力還有待開(kāi)發(fā)，這將成為全球能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。

2019年，海上風(fēng)電裝機(jī)占全球已建風(fēng)電裝機(jī)總量的10%——這一比例預(yù)計(jì)將在2025年翻倍至20%。

全球風(fēng)能理事會(huì)市場(chǎng)資訊預(yù)計(jì)，每建設(shè)1吉瓦海上風(fēng)電可避免350萬(wàn)噸二氧化碳排放——這意味著作為一種替代化石燃料的技術(shù)手段，海上風(fēng)電的減排潛力比陸上風(fēng)電、太陽(yáng)能光伏、水電或高效燃?xì)獍l(fā)電更高?？沙掷m(xù)海洋經(jīng)濟(jì)高級(jí)別小組委托完成的一份報(bào)告顯示，海上風(fēng)電、漂浮太陽(yáng)能、潮汐能等以海洋為基礎(chǔ)的可再生能源可以提供《巴黎協(xié)定》目標(biāo)所需減排量的近10%。但要完成這一任務(wù)，我們需要快速建設(shè)更多的海上風(fēng)電。

作為一個(gè)由海上風(fēng)電行業(yè)主要參與者領(lǐng)導(dǎo)的倡議行動(dòng)，海洋可再生能源行動(dòng)聯(lián)盟（OREAC）呼吁到2050年完成1400吉瓦海上風(fēng)電裝機(jī)的建設(shè)。這些海上風(fēng)電容量可以滿足全球十分之一的用電需求，同時(shí)每年減少30億噸以上的二氧化碳排放，相當(dāng)于減少了8億輛在道路上行駛的汽車(chē)。

加速部署海上風(fēng)電不但有利于氣候，也有利于經(jīng)濟(jì)。各國(guó)都在應(yīng)對(duì)新冠危機(jī)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)打擊，但我們需要明智地選擇經(jīng)濟(jì)刺激行業(yè)，取得可持續(xù)地長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。投資海上風(fēng)電顯然具備經(jīng)濟(jì)合理性，可持續(xù)海洋經(jīng)濟(jì)高級(jí)別小組指出，在海上風(fēng)電行業(yè)每投資1美元，就可以在健康、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域獲得12美元的收益。

清潔能源基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的每100萬(wàn)美元投資還可以創(chuàng)造出比化石燃料項(xiàng)目多一倍的就業(yè)崗位。由于建設(shè)、組裝和安裝操作更加復(fù)雜，海上風(fēng)電對(duì)勞動(dòng)力的要求比陸上風(fēng)電項(xiàng)目更高，每建設(shè)和安裝1兆瓦海上風(fēng)電裝機(jī)需要的人力資源為2.5人。

全球風(fēng)能理事會(huì)市場(chǎng)資訊的數(shù)據(jù)表明，在未來(lái)五年內(nèi)，海上風(fēng)電行業(yè)可能會(huì)創(chuàng)造近90萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，并且如果我們加大海上風(fēng)電的部署規(guī)模，這一數(shù)字還會(huì)增加。

海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造的就業(yè)崗位遍布供應(yīng)鏈的各個(gè)階段，從制造渦輪機(jī)到運(yùn)行船只，再到安裝海底電纜等。這不但可以為沿海社區(qū)創(chuàng)造新的商業(yè)和就業(yè)機(jī)遇，還能為受到新冠危機(jī)影響嚴(yán)重的石油和燃?xì)獾认﹃?yáng)產(chǎn)業(yè)的工人們提供難得的再培訓(xùn)機(jī)會(huì)。

為了最大化這些環(huán)境和社會(huì)效益，我們需要提高海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的雄心，并為該部門(mén)的進(jìn)一步增長(zhǎng)鋪平道路。

海上風(fēng)電過(guò)去30年的發(fā)展經(jīng)歷提供了一些重要的經(jīng)驗(yàn)，例如加強(qiáng)政府和產(chǎn)業(yè)間的合作，政策穩(wěn)定性，市場(chǎng)透明度和負(fù)責(zé)任的開(kāi)發(fā)方式。

疫情尚未結(jié)束，但越來(lái)越多的人在呼吁“綠色復(fù)蘇”和“更好地重建”，海上風(fēng)電顯然可以在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用，能源的未來(lái)，就蘊(yùn)藏在大海之上。

（編譯：卜洋，編輯：馬克）