關(guān)于“十三五”時期海上風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況及未來趨勢的思考

黃 超 徐瑩瑩 胡 潔

國家海洋信息中心 天津300171

我國海域遼闊，海岸線綿長，海上風能資源豐富，根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會能源研究所發(fā)布的《中國風電發(fā)展路線圖2050》報告顯示：“我國水深5～50米海域，100米高度的海上風能資源開發(fā)量為5億千瓦，總面積為39.4萬平方米”。我國沿海地區(qū)高度重視海上風電的發(fā)展，尤其是江蘇、福建、廣東等風能資源豐富的省份， “十三五”時期海上風電開發(fā)腳步較快，為我國海上風電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。截至2020年底，全國海上風電累計并網(wǎng)裝機容量已占全球四分之一。隨著海上風電產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，風機核心零部件國產(chǎn)化率逐步提高，整機向大兆瓦方向不斷發(fā)展，海上施工技術(shù)和設(shè)備日趨成熟，海上風電產(chǎn)業(yè)正在向深遠海域延伸。 “雙碳”目標的提出以及國家補貼的退出，預示我國海上風電行業(yè)會在“十四五”時期迎來脫胎換骨的成長，整個行業(yè)必將面臨質(zhì)的改變。

圖2 “十三五”時期沿海地區(qū)新增海上風電裝機容量占比

1 “十三五”時期產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

1.1 我國海上風電產(chǎn)業(yè)進入景氣周期

“十三五”時期，全球海上風電進入蓬勃發(fā)展時代，海上風電發(fā)展規(guī)模迅速擴張，從2015年底至2020年底，全球海上風電裝機新增裝機容量達到22.7GW[1]。與英國、丹麥、德國等歐洲國家相比，我國海上風電雖起步較晚，但是后發(fā)優(yōu)勢明顯[2]。2020年，我國海上風電新增并網(wǎng)裝機306萬千瓦，連續(xù)3年新增裝機全球第一[1]，同比增長54.5%，占全球50.5%。2016-2020年我國海上風電累計吊裝裝機容量年均增速超過60%，已成為全球增速最快、潛力最大的海上風電市場（圖1）。截至2020年底，全國海上風電累計并網(wǎng)裝機約900萬千瓦[3]，已遠超《風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的目標，占全球25.7%，居世界第二，僅次于英國[5]。

圖1 “十三五”時期我國海上風電新增吊裝裝機容量和累計吊裝裝機容量[4]

1.2 我國海上風電主要分布在蘇閩粵地區(qū)

“十三五”時期，我國海上風電新增裝機分布在江蘇、廣東、福建、 遼寧、浙江、河北、上海和天津8個省市。其中，江蘇、廣東、福建三省成為海上風電開發(fā)主力，三地新增海上風電裝機容量占全國新增裝機容量的85%以上[4,6-9]。江蘇省是表現(xiàn)最為突出的地區(qū)， “十三五”時期新增裝機容量占全國新增的62%，占據(jù)了海上風電開發(fā)的半壁江山。近兩年，山東、廣西、海南也紛紛推動當?shù)睾Ｉ巷L電產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃制定及相關(guān)項目的開展，積極準備在海上風電領(lǐng)域大展身手。

1.3 海上風電技術(shù)水平穩(wěn)步提升

單機容量向大兆瓦方向發(fā)展。在海上風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期，海上風電機組大多由陸上風電機組改裝而來，容量小且效率不高。 “十三五”時期，隨著市場需求的擴張和研發(fā)力度的加大，我國海上風電機組不斷推陳出新，適合我國海域的機組逐漸走向市場，4.0～4.9兆瓦的機組占據(jù)所有機型總?cè)萘康囊话胍陨?，是我國海上風電機組的主力。2.9兆瓦以下的機型在近兩年幾乎沒有增加，5.0～6.9兆瓦的機型數(shù)量猛增，7.0兆瓦以上的機型在2019年實現(xiàn)0的突破，到2020年增加了近5倍。通過對比2016年與2020年不同海上風電機型的占比情況發(fā)現(xiàn)，小兆瓦機型占比急劇下降，大兆瓦機型占比大幅增加，海上風電機組的應用向大兆瓦方向發(fā)展。

表1 “十三五”時期海上風電不同機型累計裝機容量

圖3 2016年與2020年海上風電不同機型占比情況

關(guān)鍵部件基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。從生產(chǎn)制造水平來看，海上風機國產(chǎn)化率不斷提高。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前我國海上風機國產(chǎn)化率已達到90%以上，除主軸承由于精度原因仍需依賴進口以外，其他部件均實現(xiàn)自主制造，隨著技術(shù)水平的不斷精進，國產(chǎn)部件的被認可率也在逐漸提高。

離岸距離和水深向深遠海域延伸。以前，我國大部分海上風電項目主要分布在潮間帶和近海，平均水深在9米左右，離岸距離小于50千米。 “十三五”期間，陸陸續(xù)續(xù)有向深遠海域延伸的項目開工并網(wǎng)，比如廣東華電陽江青洲三50萬千瓦海上風電項目，水深在41～46米之間，離岸最近距離約55千米。未來我國海上風場將會離岸越來越遠，基礎(chǔ)成本越來越高，浮式風機將成為未來技術(shù)發(fā)展的必要路徑。目前我國浮式海上風電還處在探索階段，已有企業(yè)與國外企業(yè)組成聯(lián)合體，中標法國西北部的格魯瓦島附近海域試點漂浮式上風機建設(shè)。

海上施工和裝備能力不斷提升。沒有更加先進的施工技術(shù)和裝備做保障，大兆瓦海上風機和新型基礎(chǔ)的安裝就是空談[10]。隨著海上風電行業(yè)的崛起，有海上施工經(jīng)驗的企業(yè)紛紛踏入該領(lǐng)域，包括電力系統(tǒng)和交運系統(tǒng)的大型國企，海上風電施工技術(shù)和經(jīng)驗逐漸豐富。海上風電施工船是海上施工最重要的裝備，大致分為起重船、打樁船和自升式安裝平臺3類。早期的施工船舶都是借用或由其他海洋工程船舶改造而成，但隨著風機的大型化，起重高度和起重能力的要求提高，海上風電施工的專用船舶日益增加。

1.4 海上風電市場化進程穩(wěn)步推進

國家補貼限額與退出時間已確定。近年來，國家層面積極推動海上風電技術(shù)進步，引導產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，產(chǎn)業(yè)政策以實現(xiàn)平價、推動高質(zhì)量發(fā)展為導向,逐步將作用主體從政策推動轉(zhuǎn)向市場主導[11]。2020年，為應對補貼資金缺口持續(xù)擴大的問題，明確了海上風電項目的國家補貼上限，同時也明確了補貼將于2022年全面退出。為了緩沖去補貼對產(chǎn)業(yè)造成的沖擊，我國將全面推行綠色電力證書交易。

競爭性配置政策得到落實。部分海上風電項目開始實行競爭性配置，奉賢海上風電項目是我國首個競爭性配置海上風電項目，中標電價為0.73元/千瓦時，浙江寧波海上風電競爭配置結(jié)果公示為0.76元/千瓦時。這些項目拉開了我國海上風電項目競爭性配置的序幕，推動海上風電平價上網(wǎng)進程。

開發(fā)市場更加開放包容。海上風電開發(fā)的行業(yè)壁壘較高，開發(fā)市場中的企業(yè)幾乎全部為大型央企或國企，鮮有民營企業(yè)介入，外資企業(yè)更是零記錄。2019年，國家能源集團與法國電力集團簽署協(xié)議，合資建設(shè)位于江蘇省的50萬千瓦的海上風電項目，這標志著我國首個中外合資海上風電項目正式落地，也使開發(fā)市場的構(gòu)成更加復雜。

1.5 海上風電標準體系逐步完善

海上風電起步于陸上風電，因此海上風電的標準主要以陸上風電標準為依據(jù)[12]。但是，與陸上風電相比，海上風電面臨更加復雜的環(huán)境，存在很多個性化問題需要用獨立的標準來規(guī)范[13]，于是專門針對海上風電的標準逐漸豐富起來。根據(jù)“中國知網(wǎng)”數(shù)據(jù)顯示，2010年以來，我國專門針對海上風電的標準共計42個，其中國標9個，行標33個。而“十三五”時期新增的海上風電標準就占到2/3，海上風電標準體系逐漸完善。

圖4 海上風電產(chǎn)業(yè)歷年標準數(shù)量

2 “十四五”時期發(fā)展形勢分析

“十四五”期間，我國海上風電發(fā)展趨勢呈現(xiàn)平價上網(wǎng)、深遠海開發(fā)、海洋資源綜合利用三大特點。

2.1 逐步實現(xiàn)平價上網(wǎng)

2020年1月，由財政部、國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于促進非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》中明確，海上風電中央財政補貼將于2022年全面退出。這一政策定調(diào)了“十四五”時期海上風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主旋律——“平價”。 “十三五”之前，中央財政補貼使得整個產(chǎn)業(yè)鏈可輕松盈利，所以從設(shè)備質(zhì)量和技術(shù)水平到風電場設(shè)計、建設(shè)和運行，各環(huán)節(jié)較粗放。但是“十四五”期間走向“平價”之后，對整個行業(yè)上下游企業(yè)提出了更高的要求。只有更精細化的管理，更精細化的開發(fā)，更精細化的制造，行業(yè)才能走的更穩(wěn)更遠，所以“十四五”時期是優(yōu)勝劣汰的時代[14]。

2.2 深遠海域開發(fā)是未來的發(fā)展方向

近年來，我國海上風電裝機容量大幅增長，由于已建成的海上風電場絕大多數(shù)為近海風電場，同時日益嚴苛的環(huán)保生態(tài)制約使得近海發(fā)展空間受到擠壓，所以近海資源逐步飽和。深遠海風能資源更豐富，風速更穩(wěn)定，在深水遠海發(fā)展風電，既可以充分利用更為豐富的風能資源，也可以不占據(jù)岸線和航道資源，減少或避免對沿海工業(yè)生產(chǎn)和居民生活的不利影響。伴隨著浮式風電等深遠海風電技術(shù)的逐步成熟[15]，海上風電由近海走向遠海，由淺海走向深海，是未來發(fā)展的必然趨勢[16]。

2.3 海洋資源綜合利用是趨勢

海上風電成本較高，且基礎(chǔ)搭建及海纜鋪設(shè)對海洋生態(tài)環(huán)境造成一定的影響，而利用海上風電平臺，搭載其他產(chǎn)業(yè)共同開發(fā)，可實現(xiàn)雙贏升級。以德國、荷蘭、比利時、挪威等為代表的歐洲國家早在2000年就實施了海上風電和海水養(yǎng)殖結(jié)合的試點研究，其原理是將魚類養(yǎng)殖網(wǎng)箱、貝藻養(yǎng)殖筏架固定在風機基礎(chǔ)之上，以達到集約用海的目的[17]。另外，海上風電與光伏、制氫等產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的示范項目也在推廣。

3 未來發(fā)展建議

3.1 推進海上風電規(guī)模化集約化開發(fā)

在“十四五”期間強化對海上風電的頂層設(shè)計，支持東部沿海地區(qū)加快形成海上風電統(tǒng)一規(guī)劃、集中連片、規(guī)?；瘽L動開發(fā)態(tài)勢[18]；聚焦 “新基建”，加快江蘇、廣東等自然條件優(yōu)越的省份發(fā)展海上風電基地建設(shè)，并推動海上風電逐漸向深海、遠海方向發(fā)展。

3.2 加強自主研發(fā)能力

聚焦“卡脖子”問題，在政策上繼續(xù)鼓勵龍頭企業(yè)以產(chǎn)學研用一體化模式，加快IGBT、主軸承、國產(chǎn)化控制系統(tǒng)、高壓直流海底電纜等核心技術(shù)部件研發(fā)，提高裝備國產(chǎn)化率[4]；加強“大云物移智”、區(qū)塊鏈、5G等數(shù)字信息技術(shù)推廣運用，推進無人值守、遠程集控、智能診斷等智能運維新模式新業(yè)態(tài)，形成發(fā)展新動能。

3.3 鼓勵地方政府接力補貼

發(fā)展海上風電對地方經(jīng)濟發(fā)展的帶動作用，對地方經(jīng)濟社會發(fā)展、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源自給率具有積極意義。廣東、江蘇、浙江、福建等沿海省份，不僅是負荷中心，其財政實力也強，補貼負擔相對較輕。此外，還能有效支撐已建成及規(guī)劃好的海上風電裝備制造基地，運維母港等配套產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。地方政府接力補貼，將為海上風電發(fā)展營造穩(wěn)定的政策環(huán)境，助力其盡快走完關(guān)鍵成長期，在2025年實現(xiàn)平價，成為地方經(jīng)濟社會發(fā)展的新引擎[19]。

3.4 建立我國可再生能源配額+綠色證書制度

補貼退坡后，海上風電產(chǎn)業(yè)將面臨巨大的成本壓力[20]?？梢詫F(xiàn)行固定電價補貼機制調(diào)整為可再生能源配額+綠色證書制度，通過市場化方式分攤新能源發(fā)展成本。配額制和綠證交易制度通過市場機制補償可再生能源發(fā)電項目的環(huán)境效益，推動可再生能源企業(yè)參與市場交易。加快施工裝備及工藝、重要電氣設(shè)備的國產(chǎn)化，進一步降低海上風電項目造價及成本，提高運營效率和效益，推動海上風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3.5 加大浮式海上風電技術(shù)研發(fā)力度

加大對浮式風機基礎(chǔ)理論研究投入，在電力系統(tǒng)設(shè)計單位與海洋工程設(shè)計單位之間探索建立一個行之有效的溝通合作的橋梁，使研發(fā)工作更加順暢。示范項目論證先期應提前規(guī)劃，避免急于求成[21]。從世界經(jīng)驗來看，鼓勵傳統(tǒng)能源企業(yè)向海上風電領(lǐng)域轉(zhuǎn)型探索，利用已有的海洋油氣開采裝備技術(shù)突破浮式風電技術(shù)，是行之有效的途徑。

3.6 加快毗連區(qū)、專屬經(jīng)濟區(qū)風電開發(fā)政策研究

深遠海域開發(fā)亟需政策明確。走進深遠海區(qū)域，海上風電將進入全新的領(lǐng)域，即進入到毗連區(qū)、專屬經(jīng)濟區(qū)。不同省份深遠海的特點差異很大，以江蘇和浙江為例，江蘇海上風電項目達到50米水深，已經(jīng)到了離海岸線200千米的區(qū)域，也就是項目基本建在毗連區(qū)，而浙江海上風電項目距海岸線60～70千米就已經(jīng)達到50米水深。因此，浙江海上風電項目進入毗連區(qū)，基本上就進入到深水項目的開發(fā)，其與江蘇面臨的挑戰(zhàn)不同?，F(xiàn)行《中華人民共和國海域使用管理法》是針對內(nèi)水和領(lǐng)海區(qū)域，目前我國對毗連區(qū)和專屬經(jīng)濟區(qū)尚沒有明確的海上風電政策。因此，相關(guān)部門應盡快發(fā)布毗連區(qū)、專屬經(jīng)濟區(qū)風電開發(fā)政策文件，以便各地區(qū)開展深遠海項目的前期工作。

3.7 推動“海上風電+”新模式的發(fā)展

積極探索“海上風電+海洋牧場”“海上風電+氫能”“海上風電+海水淡化”等跨界融合發(fā)展新模式[22]。利用海上風機的穩(wěn)固性，將牧場平臺、海上救助平臺、海水淡化裝置、海水制氫裝置等與風機基礎(chǔ)融合，打造“海上風電功能圈”的融合發(fā)展新模式，可拉長產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)多元化拓展。