■本刊記者 王睿佳/編輯 向敏
7月19日,國家能源局發(fā)布1—6月份全國電力工業(yè)統計數據。截至今年6月底,全國發(fā)電裝機容量約24.4億千瓦,同比增長8.1%。其中,風電裝機容量約3.4億千瓦,同比增長17.2%。與去年同期數據相比,增速放緩。在價格戰(zhàn)升級、非技術成本上升、風資源差于同期等因素影響下,我國風電產業(yè)發(fā)展環(huán)境復雜,機遇與挑戰(zhàn)并存。
風電產業(yè)鏈涉及空氣動力學、結構動力學、氣象、環(huán)境、材料、工藝制造、電氣控制、電子工程、運輸、應用、服務等方方面面。據天眼查數據,目前我國風電企業(yè)總數量超過2萬家,已上市的企業(yè)數量超過百家。圍繞著風電場的開發(fā)、建設和日常運營,風電產業(yè)鏈可分為上游、中游和下游等環(huán)節(jié),隨著資金、安全技術要求越來越高,以及平價化政策的施行,我國風電產業(yè)鏈呈現高度集中化趨勢。
風電產業(yè)鏈的上游主要包括葉片、變頻器、齒輪箱、電氣控制系統、發(fā)電機、主軸、輪轂等零部件的制造,海上風電還包括海底集電系統、海上分電站、海底高壓電纜和岸上分電站、關鍵原材料如碳纖維等建設和制造。整體來看,上游零部件具有產品差異大、質量要求高、供貨周期緊等特征,需要參與者具有豐富的工程經驗和技術儲備以適應日益激烈的市場競爭。
作為風電機組非常重要的部件,葉片決定了機組的風能轉換效率。葉片越長,風能轉換效率越高,但相應的葉片重量就越重,研發(fā)生產難度也越大,技術制造門檻較高。因此,葉片制造是現階段風電整機制造的重要投入環(huán)節(jié),在風力發(fā)電機整機成本中占比最大。近期,全球最長風機葉片——維斯塔斯(Vestas)115.5米風機葉片即將出廠測試,而亞洲最長111.5米抗臺風型海上風電葉片已在我國廣東陽江高新區(qū)下線。
業(yè)內人士認為,當前風電裝備供應鏈面臨較大成本壓力,葉片生產逐漸向大型化和大功率化發(fā)展是未來趨勢,一方面可以減少單位原材料消耗,另一方面可以降低企業(yè)運維成本。
作為支撐發(fā)電機組、吸收機組晃動的塔筒,理論上其高度越高,則風能利用率越優(yōu),但相應地對塔筒的品質及制作工藝要求就越高。目前,國內生產塔筒的企業(yè)較多,中低端市場集中度低,但高端市場相對較集中,除天順風能、海力風電、泰勝風能、天能重工、大金重工等專業(yè)化塔筒生產企業(yè)外,還有中國水利水電四局、華電重工等眾多企業(yè)。
4月末,國內風電塔筒幾大上市企業(yè)陸續(xù)發(fā)布2022年一季度報。由于搶裝潮過后的市場需求降低,疊加一季度疫情影響,2022年一季度包括天順風能、海力風電、大金重工在內的風電塔筒上市企業(yè)在營收、凈利潤上均出現不同程度的下滑。其中,塔筒龍頭企業(yè)天順風能在2022年一季度總營收同比降低超過47.63%,一季度凈利潤同比降低77%。
在中游環(huán)節(jié),以金風科技、遠景能源、明陽智能、上海電氣、運達股份、三一重能、東方電氣、國電聯合動力等企業(yè)為代表的整機市場,呈現出市場集中度較高的特點。4月22日,中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會發(fā)布的《2021年中國風電吊裝容量統計簡報》顯示,2021年,中國風電市場有新增裝機的整機制造企業(yè)共17家,排名前5家市場份額合計為69.3%。其中,排名前5分別是:金風科技1138萬千瓦,占比20.4%;遠景能源815萬千瓦,占比14.6%;明陽智能693萬千瓦,占比12.4%;運達股份677萬千瓦,占比12.1%;電氣風電555萬千瓦,占比9.9%。
綜合來看,行業(yè)發(fā)展正在向機組大型化、高塔筒、長葉片演進,后期塔筒行業(yè)集中度會進一步提升。在這種背景下,大型機組重量更重、葉片旋轉導致的振動也會越大,下游整機對塔筒的質量要求更高。國家政策層面傾向鼓勵風電行業(yè)優(yōu)勝劣汰、淘汰落后產能、促進企業(yè)兼并重組,以及支持整機機組大型化以減少吊裝、土地、日常運營維護等成本,進而降低度電成本,未來整機市場集中度進一步提升將是趨勢。
不同于上游和中游產業(yè)鏈對技術、經驗存在一定的要求,處在下游環(huán)節(jié)的風電運營商的核心競爭力主要體現在風資源開發(fā)能力、資本金、債務融資能力和融資成本優(yōu)勢上。
當前國內風電運營商以大型能源央企、國企為主,這些企業(yè)主營業(yè)務為火電、水電的生產銷售,比如國家能源集團、國家電投、中國大唐、中國華能、中國華電、中廣核、三峽集團等,民營、外資企業(yè)占比較少。
隸屬于國家能源集團的龍源電力作為全球最大的風電運營商,風電裝機容量穩(wěn)居國內及全球第一。龍源電力于去年12月8日換股吸收合并內蒙古平莊能源交易獲中國證監(jiān)會核準。交易完成后,龍源電力風電控股裝機容量將達2440.91萬千瓦。
總體來看,我國對于風電場具有較強的掌控權,國有企業(yè)規(guī)模較大,具有較強的市場開拓能力。
在“雙碳”目標和能源低碳轉型背景下,海上風電產業(yè)鏈成本下降、風機大型化等因素,將驅動海上風電裝機量持續(xù)提升,“海風”迎來高成長機遇。根據世界銀行數據,中國海上風電開發(fā)潛力高達29.82億千瓦,其中固定式14億千瓦,漂浮式15.82億千瓦。中國海洋工程咨詢協會海上風電分會編寫的《中國海上風電行業(yè)發(fā)展報告(2021)》顯示,裝機方面,截至2021年12月31日,我國海上風電累計裝機2638萬千瓦,趕超英國、德國兩大海上風電大國,位居全球第一。
在去年11月16日舉辦的中歐海上風電產業(yè)合作與技術創(chuàng)新論壇上,遠景能源高級副總裁田慶軍表示:“中國海上風電平價是風電界的珠穆朗瑪峰,平價意味著全世界大部分海域可以開發(fā)風電,是對全球海上風電的巨大貢獻?!?/p>
今年5月20日,我國首批海上平價風電機組在中國船舶集團海裝風電股份有限公司(以下簡稱“中國海裝”)江蘇基地完成總裝,開始交付。作為海上風電進入全面平價時期的第一面旗幟,機組的交付將加快推動國內平價海上風電建設和發(fā)展。
但是,海上風電實現全面平價面臨著成本和技術的雙重挑戰(zhàn)。當前我國大部分近海風電度電成本仍高于當地標桿電價,深遠海上風電度電成本更高。關鍵部件的技術、材料甚至基礎理論是否可以突破,將直接影響海上風電的成本和發(fā)展進程。田慶軍認為,中國海上風電謀劃平價發(fā)展,應提前做好規(guī)劃,并應對好輕量化挑戰(zhàn),輕量化是風機降本的關鍵。近幾年,業(yè)界在機艙、塔筒、葉片、升壓站等方面的減重探索很多,成本下降很快,但有些還比較粗放,認知邊界還在摸索中。其次,柔性直流技術、尾流技術、控制技術、工程工藝等也要持續(xù)創(chuàng)新,走中國特色道路。同時,海上風電機組國產化一方面可以降低成本,另一方面還可以帶來系統效率提升。
“2022年是我們行業(yè)從建設高峰邁入技術沉淀的休整期。”金風科技總工程師翟恩地表示,海上風電是必須要實現平價的,但更多需要通過技術創(chuàng)新來走入平價,技術才是拉動海上風電規(guī)?;l(fā)展的基石,靠國家補貼是走不長的。
云程發(fā)軔,萬里可期。5月11日,文昌深遠海浮式風電平臺浮體在海油工程青島建造場地正式開工建造,標志著我國首個水深超過百米、離岸距離超過百公里的“雙百”深遠海浮式風電國產化研制及示范項目正式進入工程實施階段,為海上風電機組國產化、規(guī)模化并邁向深遠海提供了優(yōu)秀經驗。6月21日,山東能源集團渤中A場址50萬千瓦海上風電場完成首臺機組吊裝,中國海裝為平價海上風電定制化設計的首款平臺機型——H23X平臺機組實現量產裝機。作為完全自主研制的超大型平價海上機型,中國海裝H23X平臺量產機型首臺機組的成功吊裝,標志著“中國創(chuàng)造”掌握并引領了超大型海上風電機組研制及產業(yè)化的全流程,中國平價海上風電大規(guī)模建設的大幕已然開啟。
國家財政補貼政策雖已落幕,但海上風電發(fā)展仍大有可為。近期,國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》提出,促進大規(guī)模海上風電開發(fā)消納?!半p碳”目標背景下,沿海各省基于消納和風資源優(yōu)勢紛紛積極響應,將海上風電作為“十四五”期間新能源發(fā)展的重要方向。根據廣東、山東、浙江、海南、江蘇、廣西、福建等地出臺的海上風電發(fā)展目標,“十四五”期間,全國海上風電的總規(guī)劃容量超過1億千瓦。
在大力發(fā)展海上風電的同時,風力發(fā)電場的建設用海問題需要重視。與陸上風電不同,海上風電涉及海洋漁業(yè)、軍事用海等多方面問題,風電機組、集電海底電纜、海上升壓站、送出海底電纜,以及建設運維基地與運維碼頭均涉及用海審批,時有海上風電建設因用海問題引發(fā)糾紛甚至導致項目擱淺。
北京航空航天大學教授單偉表示:“海上風電項目選址、環(huán)評、用地/用海、施工等方面均實行海上與陸上平行管理,在用海申請流程、用海審批層級、占用海域的面積、運維碼頭的岸線申請、運維碼頭的用海方式、航道用海等方面都需要分別向海上與陸上的主管部門辦理相應手續(xù)。因此,為避免不必要的糾紛和法律問題,施工前的規(guī)劃和審批工作不容忽視,這是海上風電項目順利開展的前提?!?/p>
“海域管理權限分布在幾個部門,比較分散。海上風電作為一個工程項目,其開發(fā)需要獲得的各方批文和批復也較多。同時,海上風電作為新興事物,不同部門對海上風電的管理規(guī)定也還未完全出臺。另外,各部門的規(guī)劃目前還存在銜接不暢問題。這都導致了海上風電項目推進較難?!敝袊茉囱芯繒稍偕茉磳N瘯彰貢L李丹也建議,海上風電的資源開發(fā)可以由政府統一進行規(guī)劃,而不是讓企業(yè)自行辦理各種手續(xù)。
5月30日,國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關于促進新時代新能源高質量發(fā)展的實施方案》,重點包括創(chuàng)新新能源開發(fā)利用模式,分布式和集中式并舉,推進大型風電光伏基地建設,支持農民建設戶用光伏、推進鄉(xiāng)村分散式風電開發(fā)。分布式和集中式并舉是我國新能源開發(fā)的整體思路。目前,海上風電和“三北”地區(qū)風電光伏大部分采用集中式開發(fā)模式,而其他地區(qū)因土地有限,風電光伏采用分布式開發(fā)模式較多,且多位于農村地區(qū)。根據中國風能協會數據,全國農村地區(qū)風電裝機潛在市場空間達10億千瓦,發(fā)展分散式風電將為鄉(xiāng)村振興提供巨大動力。
近年來,鼓勵分散式風電發(fā)展的政策頻出。2021年初,國家能源局在《關于2021年風電、光伏發(fā)電開發(fā)建設有關事項的通知(征求意見稿)》中,提出啟動“千鄉(xiāng)萬村馭風計劃”和“千鄉(xiāng)萬村沐光行動”,積極推進分布式光伏發(fā)電和分散式風電建設。今年,國家發(fā)展改革委、國家能源局等九部門聯合印發(fā)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出,積極推進風電分散式就近開發(fā),創(chuàng)新風電投資建設模式和土地利用機制,實施“千鄉(xiāng)萬村馭風行動”,以縣域為單位大力推動鄉(xiāng)村風電建設,推動100個左右的縣、10000個左右的新行政村鄉(xiāng)村風電開發(fā)。該政策既為風電下鄉(xiāng)提供了支持,也明確了實施路徑。
分散式風電在接入容量、開發(fā)過程、運維管理、土地資源利用等方面,比分布式光伏具有更多的比較優(yōu)勢,能夠通過村集體土地以參股形式合作、村民參與部分風力發(fā)電運行維護工作等方式,更好與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略融合;同時,分散式風電也可通過參與工業(yè)企業(yè)、園區(qū)微電網,源網荷儲一體化,新能源電力直供,切實降低當地工商業(yè)用電價格,為鄉(xiāng)村經濟的發(fā)展注入活力。
我國風電相關技術不斷突破,技術創(chuàng)新帶來的成本下降有效提高了分散式風電入鄉(xiāng)的競爭力。技術的進步推動了分散式風機向大型化發(fā)展。根據中國風能協會統計,2019年國內分散式風電新增裝機30萬千瓦,采用的風機平均單機容量為2200千瓦。到了2021年上半年,采用的風機平均單機容量升至約3400千瓦。單機容量的提升意味著風機捕捉風能的能力提升,結合高塔筒技術對風切變較高地區(qū)的風資源重塑效果,在幾乎不增加土地供應的情況下,分散式風電可開發(fā)空間隨著技術進步大幅擴展。
同時,技術進步帶來的風機大型化促使分散式風電項目系統造價降低。隨著招標機型的大型化,當前風機招標價格呈現較明顯下降趨勢。去年6月,中廣核廣西樂業(yè)扶貧二期(邏西區(qū)域)風電機組由金風科技中標,采用17臺GW171-3.6,總裝機容量6.12萬千瓦,風機單價(不含塔筒)約2800元/千瓦。到了今年,以近期國家電投集中招標公示情況看,風機投標單價(不含塔筒)最高為1992元/千瓦,最低為1427元/千瓦。隨著風機價格的大幅下降,分散式風電項目造價也呈現較大幅度下降,根據《貴州省分散式風電開發(fā)建設“十四五”規(guī)劃》,“十四五”期間貴州分散式風電項目平均靜態(tài)投資成本約6800元/千瓦,降幅明顯。
盡管近幾年分散式風電發(fā)展速度明顯加快,但其規(guī)模始終難以突破。中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會統計數據顯示,截至2020年,中國分散式風電(分散式、分布式、智能微網)新增裝機容量達100萬千瓦,同比增長233.7%,累計裝機容量為194萬千瓦,在總裝機中占比尚不足1%。在業(yè)內人士看來,分散式風電要形成規(guī)?;孕钑r日。無論是與集中式風電比,還是與分布式光伏項目比,分散式風電項目仍存在諸多短板。
首先,保護生態(tài)環(huán)境的相關要求在一定程度上制約了分散式風電發(fā)展。中部、東部、南部地區(qū)自身條件雖適合開發(fā)分散式風電,但同時也存在十分復雜的生態(tài)環(huán)境。風電的開發(fā)須經當地有關環(huán)保監(jiān)管機構嚴格審核,大大增加了項目前期難度。手續(xù)煩瑣也限制著分散式風電發(fā)展。從2018年國家出臺鼓勵政策至今,未形成真正意義上的有關分散式風電一站式服務,安裝兩三臺風機的審批手續(xù)和集中式風電開發(fā)審批程序基本相同。從成本來看,項目單位千瓦技術成本及非技術成本較高,目前分散式風電難有規(guī)?;б?,塔筒、基礎建設、吊裝施工等諸多環(huán)節(jié)難以攤銷。
針對分散式風電發(fā)展遇到的痛點,多位業(yè)內人士認為,其開發(fā)影響因素差異較大,需根據具體場景定制解決方案,也需要從政策、技術和模式上創(chuàng)新和變革。
“包括主機企業(yè)、設計院、基礎施工企業(yè)、吊裝裝備及安裝企業(yè)在內涉及產業(yè)鏈的企業(yè),應共同研究分散式風電項目低成本建設系統解決方案。其中,應構建風電產業(yè)生態(tài)圈,利用村村通、廠廠通和路路通的模式加快分散式風電在農村及城市周邊的發(fā)展。”單偉建議。
遠景能源有限公司高級產品市場經理黃小雙認為,分散式風電終極模式是社區(qū)風電?!爸袊?9萬個行政村,如果每個村安裝2臺風機,可實現分散式風電蓬勃發(fā)展。探索分散式風電開發(fā)新模式可結合縣域經濟。例如,在某貧困縣開發(fā)5萬千瓦分散式風電,縣政府所屬投資企業(yè)或者集體企業(yè)可以靈活地以土地、產業(yè)基金、扶貧基金等形式參與進來,結合開發(fā)商在技術、資金、建設、運維等方面的優(yōu)勢,成立合資開發(fā)公司,按股份比例分成。屆時,實現分散式風電新藍海指日可待?!?/p>
行穩(wěn)致遠,進而有為。隨著新能源發(fā)展政策體系完善和技術創(chuàng)新,影響分散式風電在鄉(xiāng)村大范圍推廣應用的壁壘將逐一被打破?!帮L電下鄉(xiāng)”的天然優(yōu)勢巧妙地將促進新能源開發(fā)利用與鄉(xiāng)村振興統一融合。在“雙碳”目標和鄉(xiāng)村振興兩大戰(zhàn)略的背景下,分散式風電迎來新的機遇,并將助推鄉(xiāng)村振興和風電產業(yè)高質量躍升發(fā)展。■