全球各國正尋求向更清潔的能源轉(zhuǎn)型，以實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。
在此過程中，海上風(fēng)電是被寄予厚望的新能源之一。越來越多的國家把目光投向海上風(fēng)電，海上風(fēng)電行業(yè)正迎來大規(guī)?？焖侔l(fā)展的新時代。
根據(jù)國際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)，到 2040 年，世界海上風(fēng)能資源能夠滿足全球電力需求的 11 倍，利用這種能源是到 2050 年實現(xiàn)全球凈零碳排放目標(biāo)的關(guān)鍵路徑。
2021年，海上風(fēng)電行業(yè)經(jīng)歷了創(chuàng)歷史的一年。6月29日，全球風(fēng)能理事會(GWEC)發(fā)布了最新《全球海上風(fēng)能報告》，報告預(yù)計，2022-2030 年可能新增 260GW的海上風(fēng)電裝機(jī)容量，到2030年，全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到 316GW。
全球多國政府開始意識到海上風(fēng)電不僅能帶來安全、可及、清潔的能源，還能培育新興產(chǎn)業(yè)并創(chuàng)造就業(yè)崗位。因此，很多國家都在加速布局海上風(fēng)電項目，也設(shè)定了雄心勃勃的目標(biāo)。
在這股強(qiáng)大的全球海上風(fēng)電投資大躍進(jìn)中，也使海上風(fēng)電行業(yè)呈現(xiàn)一些新趨勢。
全球海上風(fēng)電大躍進(jìn)
在俄烏戰(zhàn)爭和全球能源危機(jī)背景下，各國加快了新能源轉(zhuǎn)型步伐，海上風(fēng)電建設(shè)也在加速。
美國能源部(DOE)在2021年宣布，到2030年將部署30GW海上風(fēng)電機(jī)組。根據(jù)目前的項目進(jìn)度，美國海上風(fēng)電部門預(yù)計到2035年將安裝約60GW的海上風(fēng)電容量。
日本受地理位置影響，自然資源有限，發(fā)展光伏和陸上風(fēng)電等可再生能源非常有限，核電又因為福島事故而放緩步伐。日本政府為了實現(xiàn)2050年脫碳，提出了以可再生能源為主要電源的方針，并想盡快引進(jìn)作為王牌手段的海上風(fēng)力發(fā)電。
2020年，日本風(fēng)能協(xié)會JWPA表示，各方就日本海上風(fēng)電遠(yuǎn)期目標(biāo)達(dá)成共識：該國計劃將海上風(fēng)電裝機(jī)容量2030年完成10GW，2040年完成30—45GW。
海上風(fēng)電傳統(tǒng)地區(qū)歐洲，受俄烏戰(zhàn)爭影響，能源危機(jī)加劇，更是加快了海上風(fēng)電開發(fā)的腳步。歐州海上風(fēng)電主要裝機(jī)國為英國、德國、荷蘭、丹麥、比利時。
2021年英國新增海上風(fēng)電裝機(jī)2.32GW、丹麥新增海上風(fēng)電裝機(jī) 0.61GW、荷蘭新增海上風(fēng)電裝機(jī)0.39GW。
根據(jù)歐盟氣候政策目標(biāo)，到2030年海上風(fēng)電裝機(jī)總量將從當(dāng)前的2500萬千瓦增加至1.1億千瓦，到2050年歐洲海上風(fēng)電裝機(jī)總量將在當(dāng)前基礎(chǔ)上增長25倍以上。
最近，歐洲國家又提高了海上風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo)。
英國今年4月發(fā)布《能源安全戰(zhàn)略》，2030年英國海上風(fēng)電裝機(jī)容量的目標(biāo)從之前的40GW提高到50GW。
當(dāng)月，德國發(fā)布“復(fù)活節(jié)一攬子計劃”，海上風(fēng)電到2030年至少達(dá)到30GW，到2035年達(dá)到40GW，到2045年達(dá)到70GW，遠(yuǎn)高于前期目標(biāo)指引。
今年5月，德國、丹麥、荷蘭、比利時四國在“北海海上風(fēng)電峰會”上承諾，2030年底四國海上風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)65GW；2050年底將達(dá)150GW，較當(dāng)前四國的海上風(fēng)電裝機(jī)容量增加10倍。
中國在“3060雙碳轉(zhuǎn)型”目標(biāo)下，海上風(fēng)電發(fā)展也非常迅速。2021年底我國海上風(fēng)電累計裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)超越英國，躍居世界第一。2021年我國風(fēng)電新增并網(wǎng)裝機(jī)容量為47.57GW，其中新增海上風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量分為16.90GW，同比增長452.29%；預(yù)計2022-2024年國內(nèi)風(fēng)電新增并網(wǎng)裝機(jī)容量有望達(dá)55GW、60GW、70GW。
海上風(fēng)電四大新趨勢
海上風(fēng)電跟陸上風(fēng)電有很大不同，開發(fā)難度比較大，但同時也具有資源豐富、發(fā)電利用小時數(shù)高、不占用土地、不消耗水資源和適宜大規(guī)模開發(fā)的特點。
近幾年，一些歐美國家均把風(fēng)電開發(fā)的重點轉(zhuǎn)向海上，許多大型風(fēng)電開發(fā)企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)正積極探索海上風(fēng)電發(fā)展之路，同時，海上風(fēng)電的國際發(fā)展呈現(xiàn)出以下幾個趨勢：
1/功率大型化
目前歐洲新增海上風(fēng)電裝機(jī)平均容量從2019年的7.2MW提高到2020年的8.2MW，隨著需求的增加，風(fēng)機(jī)機(jī)組容量愈發(fā)大型化。據(jù)全球風(fēng)能協(xié)會預(yù)測，未來五年，海上風(fēng)機(jī)葉片長度185-220米將成為行業(yè)主流。大型化趨勢下，葉片加速向大葉型切換。
2020 年，西門子歌美颯發(fā)布的SG14 DD海上風(fēng)電機(jī)型葉輪直徑222米，更高效率的15MW的風(fēng)機(jī)將于2024年正式商業(yè)化。2021年2月，維斯塔斯發(fā)布了V236-15MW海上風(fēng)電機(jī)型，該系列預(yù)計2024年量產(chǎn)。2021年10月，通用電氣可再生能源公司表示已經(jīng)開始在荷蘭鹿特丹附近的水域運行一個 14 兆瓦海上風(fēng)機(jī)原型機(jī)，該風(fēng)力渦輪機(jī)的高度幾乎是自由女神像及其基座總高的三倍。
海上風(fēng)力比較大，更大型化的風(fēng)機(jī)意味著更強(qiáng)的發(fā)電能力和更高的效率，對消費者來說，它們所產(chǎn)生的電力也就越便宜。美國國家可再生能源實驗室的一項研究表明，與使用 6 兆瓦渦輪機(jī)的風(fēng)電場相比，假設(shè)使用 20 兆瓦海上風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)電場每單位電力可節(jié)省 24%。
2/走向深遠(yuǎn)海，轉(zhuǎn)向漂浮式風(fēng)電
隨著近海資源逐漸開發(fā)，海上風(fēng)電項目持續(xù)向遠(yuǎn)海發(fā)展，新項目離岸距離也在增加。從世界海上風(fēng)電建設(shè)與規(guī)劃來看，離岸距離大于100km、水深超過50m的深遠(yuǎn)海域風(fēng)能資源更加豐富，以德國、英國為代表的歐洲海上風(fēng)電技術(shù)強(qiáng)國已率先布局深遠(yuǎn)海風(fēng)電。根據(jù)千堯科技的數(shù)據(jù)，2020年歐洲在建海上風(fēng)場平均水深為36米，比2019年平均水深多了2米，目前英國在建的 Moray East 平均水深 45 米。
跟深海化密切相關(guān)的一個現(xiàn)象是，漂浮式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)正處于從試點項目向商業(yè)規(guī)模風(fēng)電場轉(zhuǎn)變的風(fēng)口浪尖。
如果風(fēng)電要為零碳未來做出貢獻(xiàn)，漂浮式海上風(fēng)電必須成為現(xiàn)實。因為離岸更遠(yuǎn)的地方風(fēng)更強(qiáng)，更穩(wěn)定，因此能源公司將注意力轉(zhuǎn)向海床不適合錨定渦輪機(jī)的更深水域。
而在海洋中風(fēng)力最大的區(qū)域中，有80%的區(qū)域由于太深而無法在海床上建基。解決方案是將巨型風(fēng)機(jī)漂浮起來，拴在海床上，這將使風(fēng)力發(fā)電能力擴(kuò)展到沿海水域較深的國家，或海底不適合固定結(jié)構(gòu)的國家。挪威、法國、西班牙、韓國、日本和美國大部分沿海地區(qū)將從中受益。
3/海上風(fēng)機(jī)生產(chǎn)綠氫
彭博新能源財經(jīng)高級分析師汪子越表示，雖然海上風(fēng)電發(fā)電成本預(yù)計長期高于陸上風(fēng)電，但由于海上風(fēng)電本身具備更高穩(wěn)定性、更大規(guī)模的特性，對于電解水制氫來說是一大優(yōu)勢。由海上風(fēng)電驅(qū)動的綠氫生產(chǎn)還可以顯著增加海上項目的商業(yè)價值。
綠色氫氣技術(shù)開發(fā)商Lhyfe與Chantiers de l’atlantique已正式開始合作籌建全球首個海上風(fēng)電制氫平臺，將于2022年9月在法國圣納澤爾海岸的SEM-REV試驗場投入使用。兩家公司將與并網(wǎng)或離網(wǎng)風(fēng)電場合作開展海上可再生制氫項目，計劃開發(fā)最低容量為100兆瓦的綠色制氫解決方案。
今年6月，德國能源公司RWE和煉鋼巨頭ArcelorMittal簽署了一份諒解備忘錄，共同開發(fā)、建設(shè)和運營海上風(fēng)電場和氫設(shè)施，這些設(shè)施將為德國生產(chǎn)低排放鋼鐵提供可再生能源和綠氫。
RWE與 Northland Powe的德國海上風(fēng)電項目 Nordsee Two 計劃也海上生產(chǎn)氫氣，據(jù) RWE 稱，計劃在 Juist 島以北建造并于2026 年投入商業(yè)運營的 433 兆瓦海上風(fēng)電場將包括 15 兆瓦的風(fēng)力渦輪機(jī)。該公司表示，除了最新、最具創(chuàng)新性的風(fēng)力渦輪機(jī)外，Nordsee兩家合作伙伴還旨在展示海上制氫的技術(shù)和商業(yè)可行性。
近日，石油和天然氣巨頭殼牌做出投資決定，將在鹿特丹港建造海上風(fēng)力發(fā)電綠色氫廠。殼牌表示，當(dāng)2025年該項目開始運營時，荷蘭氫設(shè)施將成為“歐洲最大的可再生氫工廠。
據(jù)殼牌稱，200兆瓦的電解槽將位于歐洲最大的海港鹿特丹港，每天生產(chǎn)多達(dá)6萬公斤的可再生氫氣。
可以認(rèn)為，海上風(fēng)電步入深遠(yuǎn)海，將未能實現(xiàn)消納的風(fēng)力發(fā)電量通過電解等方式分解成液態(tài)或氣態(tài)的化學(xué)能源來儲存，尤其是海上風(fēng)電制氫，將有望成為海上風(fēng)電深遠(yuǎn)海開發(fā)的破局關(guān)鍵。
中國一些地方也在加快海上風(fēng)電制氫項目的布局，今年6月20日，上海印發(fā)《上海市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃 （2022-2035年）》，其中提出：“在海上風(fēng)電制氫方面，開展深遠(yuǎn)海風(fēng)電制氫相關(guān)技術(shù)研究，結(jié)合上海深遠(yuǎn)海風(fēng)電整體布局，積極開展示范工程建設(shè)。突破海上使用淡水電解水制氫的瓶頸，降低海水制氫成本?！?/p>
福建省漳州的相關(guān)規(guī)劃也提出，將加快開發(fā)漳州外海淺灘千萬千瓦級海上風(fēng)電，布局海上風(fēng)電制氫等氫能產(chǎn)業(yè)基地，發(fā)展氫燃料水陸智能運輸裝備，構(gòu)建形成“制氫—加氫—儲氫”的產(chǎn)業(yè)鏈。
4/海洋資源一體化開發(fā)
海上風(fēng)電建設(shè)逐漸走向深遠(yuǎn)海，新建輸電設(shè)施成本較高，將海上風(fēng)電與海洋牧場、海上油氣、海水淡化，氫能、儲能多種能源綜合開發(fā)利用融合發(fā)展，有助于提升海域利用效率，推進(jìn)海上風(fēng)電制氫等綜合應(yīng)用，是海上風(fēng)電的重要發(fā)展方向。
我國多個省市已發(fā)布文件提倡海上風(fēng)機(jī)利用海洋資源一體化開發(fā)：江蘇省“十四五”規(guī)劃提出，將有序推進(jìn)海上風(fēng)電集中連片、規(guī)模化開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展，打造國家級海上千萬千瓦級風(fēng)電基地，海上風(fēng)電新增約1212萬千瓦。
《浙江省可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》將“探索海上風(fēng)電基地發(fā)展新模式”，集約化打造海上風(fēng)電+海洋能+儲能+制氫+海洋牧場+陸上產(chǎn)業(yè)基地的示范項目。
《廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出，支撐海洋資源綜合開發(fā)利用，推動海上風(fēng)電項目開發(fā)與海洋牧場、海上制氫、觀光旅游、海洋綜合試驗場等相結(jié)合，力爭到2025年底累計建成投產(chǎn)裝機(jī)容量達(dá)到1800萬千瓦。
可以預(yù)見，在未來，海上風(fēng)電將形成新的產(chǎn)業(yè)鏈，也將帶動更多新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為新能源、清潔能源的革命源源不斷地注入活力與能量。
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