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2023-10-09 瀏覽數(shù):1795
(1)海上風(fēng)電建設(shè)及海上風(fēng)電運維成本占項目生命周期比例較高海上風(fēng)電場全生命周期可分為規(guī)劃設(shè)計期、建設(shè)施工期、運行維護期和
(1)海上風(fēng)電建設(shè)及海上風(fēng)電運維成本占項目生命周期比例較高
海上風(fēng)電場全生命周期可分為規(guī)劃設(shè)計期、建設(shè)施工期、運行維護期和退役棄置期四個階段。
①規(guī)劃設(shè)計期主要是謀劃好適合開發(fā)海上風(fēng)電資源的海域,本著節(jié)約和集約利用海域資源的原則,確定風(fēng)電項目配置主體;確定海上風(fēng)場的定位布局,在符合相關(guān)規(guī)劃基礎(chǔ)上階段遞進形成預(yù)可行性研究報告和可行性研究報告,包括風(fēng)能資源測量評估、海洋水文地質(zhì)勘察、建設(shè)條件論證和開發(fā)方案等;
②建設(shè)施工期主要是將前期風(fēng)電場雛形和模型變?yōu)閷嶓w的過程。在完成招投標(biāo)、取得施工許可后,正式進入施工階段,主要由施工交通運輸、風(fēng)機和升壓站基礎(chǔ)工程施工、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安裝、海底電纜敷設(shè)以及涉及測量、防護、調(diào)試等輔助工程;
③運行維護期主要是在海上風(fēng)電場建成并網(wǎng)發(fā)電后,通過持續(xù)的巡視、維護和服務(wù),確保海上風(fēng)電場的正常運行發(fā)電。巡視維護內(nèi)容主要包括風(fēng)電機組、裝機基礎(chǔ)、設(shè)備設(shè)施、測風(fēng)裝置、升壓變電站、配電路線、防腐系統(tǒng)等方面的安全和運行狀況進行巡視,發(fā)現(xiàn)問題及時修復(fù);
④退役棄置期主要是海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)到達設(shè)計壽命后,需要對相關(guān)設(shè)施進行拆除,使其所占用的海域基本恢復(fù)建設(shè)前狀態(tài),并采取措施不影響其他海上開發(fā)項目的用海。
前期的規(guī)劃設(shè)計以及正式建設(shè)一般需要 2-3 年時間,而建成后的運營周期為 25 年。考慮在一個全生命周期內(nèi),海上風(fēng)電項目的成本構(gòu)成可分為 3 個部分:項目初期的建設(shè)成本(含規(guī)劃設(shè)計成本)、項目運行過程中的運營成本、項目運行期末的退役拆除成本。
項目初期的建設(shè)成本方面,根據(jù)中國電力建設(shè)集團華東勘測設(shè)計研究院于2022 年發(fā)布的《海上風(fēng)電市場造價水平以及項目經(jīng)濟性測算》,風(fēng)機及塔筒占建設(shè)成本的比例約 26.8% ,風(fēng)機基礎(chǔ)建安、風(fēng)機安裝占建設(shè)成本的比例約27.2%。
項目運行過程中的運營成本方面,主要包括運行維護成本及稅費成本,其中運行維護成本根據(jù)明陽智能測算,閩粵地區(qū)的海上風(fēng)電項目運營期內(nèi)的年均運維成本約為 150 元/kw,按照 25 年的運營周期測算,運維成本約 3,750 元/kw。按照單位建設(shè)成本 15,000-18,000 元/kw 計算,海上風(fēng)電項目的運維成本約為項目建設(shè)成本的 20%-25%。
項目運行期末的退役拆除成本方面,目前尚未存在需退役拆除的海上風(fēng)電設(shè)備,根據(jù)明陽智能分析測算,整體拆除成本約占項目建設(shè)成本的 6%。
綜合來看,海上風(fēng)電全生命周期成本中,風(fēng)機機組及塔筒、建筑工程費、安裝工程費、運行維護費用構(gòu)成了海上風(fēng)電投資的主要成本支出。
(2)國內(nèi)風(fēng)電建設(shè)新增市場規(guī)模將穩(wěn)步增長,海上風(fēng)電建設(shè)重要性凸顯
風(fēng)電建設(shè)屬于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán),主要工作內(nèi)容是在完成前期選址、勘測、方案設(shè)計等考察及論證后,實施風(fēng)機基礎(chǔ)施工、風(fēng)機安裝、升壓站部署、電纜電線并網(wǎng)等建設(shè)工程。
根據(jù)中國電建華東勘測設(shè)計研究院的統(tǒng)計,“十四五”期間各沿海主要省份已經(jīng)披露了約 67.8GW 專屬經(jīng)濟區(qū)內(nèi)項目的開工目標(biāo),目前基本處于較早期的規(guī)劃階段,其中絕大多數(shù)項目尚未啟動前期手續(xù)。據(jù)國家能源局委托水電水利規(guī)劃設(shè)計總院牽頭開展的全國深遠海海上風(fēng)電規(guī)劃,全國共將布局 41 個海上風(fēng)電集群,預(yù)計深遠海海上風(fēng)電總?cè)萘考s達 290GW。
我國目前海風(fēng)累計裝機量約為 30GW,若考慮近海遠海總計 400GW 未來發(fā)展空間,則還有 10 倍的廣闊成長空間,海上風(fēng)電建設(shè)是一個具備長期發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)。
2017 年至 2019 年,中國風(fēng)電建設(shè)新增市場規(guī)模穩(wěn)定增長。2020 年及 2021年,受補貼政策退出,“搶裝潮”背景下,陸上風(fēng)電建設(shè)與海上風(fēng)電建設(shè)分別出現(xiàn)了大規(guī)模的建設(shè)需求,2020 年度陸上風(fēng)電新增裝機容量達 50.6GW、2021年度海上風(fēng)電新增裝機容量達 14.5GW。
2022 年度,在“搶裝潮”結(jié)束后的第一年,風(fēng)電新增裝機容量較 2021 年有所下滑,但海上風(fēng)電新增裝機容量仍完成 5.2GW的裝機容量,裝機規(guī)模僅次于 2021 年度。受政策以及建設(shè)成本下降的推動,2023 年開始我國風(fēng)電工程建設(shè)市場將恢復(fù)較為穩(wěn)定的增長趨勢,預(yù)計 2025 年我國新增裝機容量將達到88GW,市場規(guī)模穩(wěn)定提升。
(3)海上風(fēng)電運維市場規(guī)模快速擴大,前景廣闊
根據(jù)華東勘測設(shè)計研究院數(shù)據(jù),海上風(fēng)電運維成本構(gòu)成中,維護、修理費用占運維成本的比例超過 50%,并且運維成本支出占海上風(fēng)電項目生命周期成本僅次于設(shè)備購置、建筑工程成本。目前國內(nèi)海上風(fēng)電完成建設(shè)并網(wǎng)后,風(fēng)電機組整機廠商將提供 5 年左右的質(zhì)保期,在質(zhì)保期內(nèi)的風(fēng)機維護由整機廠商提供,出質(zhì)保后,則風(fēng)電場業(yè)主方將選擇自行維護或由第三方運維服務(wù)商進行維護。
2017 年至 2022 年,海上風(fēng)電累計裝機容量從 2.79GW 增長至 30.51GW,年復(fù)合增長率達 61.35%,并且這 6 年間累計裝機容量占我國海上風(fēng)電累計裝機容量的比例超過 90%。伴隨著出質(zhì)保海上風(fēng)電機組的規(guī)模不斷擴大,現(xiàn)存風(fēng)機機齡的增長,全國風(fēng)電場對更加專業(yè)的海上風(fēng)電運維需求將持續(xù)增長。根據(jù)弗若斯特沙利文預(yù)測,2026 年,我國海上風(fēng)電運維市場規(guī)模將達 191.0 億元,2022年至 2026年復(fù)合增長速度達 47.7%。
(4)海上風(fēng)電運維行業(yè)特點
①海上風(fēng)電運維技術(shù)要求高,運維成本也較高
根據(jù)歐洲運行經(jīng)驗,海上風(fēng)電機組中齒輪箱和發(fā)電機故障率較高。面對復(fù)雜惡劣的海上環(huán)境,海上風(fēng)機的故障率較陸上風(fēng)機高出較多。復(fù)雜多變的環(huán)境條件導(dǎo)致海上風(fēng)電機組部件故障率上升,因此安裝、運行和維護成本相對陸上機組要高出許多。海上風(fēng)電場需要維持一定規(guī)模的運維技術(shù)力量投入才能保持海上風(fēng)機較高的可利用率。
②海上風(fēng)電運維需要維護的范圍比陸上風(fēng)機要大
海上風(fēng)電基礎(chǔ)與陸上不同,海上風(fēng)機基礎(chǔ)的防腐以及海上特有的靠船樁等均需要做好日常維護。特別對于風(fēng)機鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),由于鹽霧、海洋附著物等海洋因素的腐蝕,對基礎(chǔ)、設(shè)備防腐要求較高,防腐工作專業(yè)性強,工作量也大。
③海上風(fēng)電運維受海洋及氣候環(huán)境影響大,作業(yè)窗口期短
海上空氣濕度大,鹽霧濃度高,同時海上多變的氣候也進一步加大了風(fēng)機出故障的可能性,為保證風(fēng)機的可利用率,海上風(fēng)場的運維頻次比較多。但是,海洋環(huán)境變幻莫測,不同海域不同月份的作業(yè)窗口期各不相同,風(fēng)場可達性能受運維交通工具的影響,可能導(dǎo)致難以按時進行巡檢。
如福建、廣東沿海夏秋兩季臺風(fēng)多,風(fēng)況變化大,沿海歷年大于 6 級的大風(fēng)平均天數(shù)超過 100 天。春冬兩季又常受到強冷空氣造成的大風(fēng)襲擊,經(jīng)常有風(fēng)暴潮發(fā)生,某些淺水海灣區(qū)域風(fēng)暴潮有時高達 3 米。這些氣候的變化都會給運維帶來影響,導(dǎo)致運維工作無法進行。運維作業(yè)需要避開惡劣海況和天氣,在合適的窗口期才能開展工作。
④海上風(fēng)電運維需使用更為專業(yè)的運維設(shè)備
海上風(fēng)電場的可達性是在保證在經(jīng)濟和安全上可接受的天氣狀況下,將服務(wù)人員和配件運抵機組現(xiàn)場,安全到達機艙對風(fēng)電機組進行檢修或維護。目前可用交通工具包括直升機、專用船舶、氣墊船、水陸兩棲車等,但要結(jié)合海上風(fēng)電場的海況、海上風(fēng)電場離維護基地的距離、天氣情況以及經(jīng)濟因素等方面來綜合考慮。專業(yè)運維船舶是滿足日常風(fēng)場可達性需求的主要交通工具。
當(dāng)齒輪箱、發(fā)電機或完整機艙等大部件發(fā)生故障時,需使用大型起重船或?qū)I(yè)平臺船進行大部件的維護和更換。
⑤備品備件的供應(yīng)
不同風(fēng)機廠商的海上風(fēng)電機組的供應(yīng)鏈成熟度各不相同,在風(fēng)電機組出現(xiàn)故障時,損壞的零部件和相關(guān)材料未必能確保準(zhǔn)時供貨。目前,海上風(fēng)電場的備品備件管理模式主要有:主機廠家建立備件庫存模式、發(fā)電企業(yè)自建備件庫存模式以及第三方集中庫存聯(lián)儲模式 3 種。
海上風(fēng)電場的運營商試圖在靠近風(fēng)電場的岸上庫存足夠的零部件以備替換之需,也可結(jié)合海上風(fēng)電特點,海陸分庫存放,但相比于陸上風(fēng)電,還需考慮到海上的鹽霧、濕度、溫度等的腐蝕影響,備品備件庫和風(fēng)電場的距離又有一定的要求。當(dāng)風(fēng)機需要更換零部件時備品備件的存放點離風(fēng)場越近,更換就越及時。但除去考慮備品備件的庫存點遠近外,是否有好的天氣允許海上作業(yè)更換零部件也是需要考慮的因素。
綜合上述幾點,海上風(fēng)電運維難度、廣度、復(fù)雜度等均遠高于陸上風(fēng)電運維,要求行業(yè)內(nèi)企業(yè)需要具有海上風(fēng)電服務(wù)人員儲備、海上風(fēng)電服務(wù)裝備儲備、備品備件儲備、項目經(jīng)驗儲備、智慧運維系統(tǒng)建設(shè)儲備等一系列綜合服務(wù)能力,才能夠在后續(xù)開展海上風(fēng)電服務(wù)過程中具備競爭優(yōu)勢。
(5)海上風(fēng)電建設(shè)及海上風(fēng)電運維發(fā)展趨勢
① 海上風(fēng)電行業(yè)整體進入平價時代,平均度電成本仍有一定下降空間
據(jù) CWEA統(tǒng)計,當(dāng)前中國海上風(fēng)電項目的平均度電成本已經(jīng)下降到約 0.33元/千瓦時,并且在發(fā)電量提升、主機、塔筒、基礎(chǔ)、海纜等設(shè)備降價、建筑安裝工程、運維服務(wù)等方面的綜合影響下,未來平均度電成本仍有一定下降空間。
以海上風(fēng)機近期中標(biāo)價格的變動情況為例,近年來風(fēng)機(含塔筒)的中標(biāo)價格有較為明顯的下降。
CWEA 對不同海域的“十四五”和“十五五”期間中國海上風(fēng)電度電成本的走勢進行了預(yù)測,預(yù)計從 2022 年年底到 2030 年,中國海上風(fēng)電度電成本將整體降低 19%~23%,從目前的 0.33 元/千瓦時下降至 0.25 元/千瓦時左右。
目前福建、廣東、江蘇、山東等海上風(fēng)電建設(shè)較多的省份,標(biāo)桿煤電價格分別為 0.3932 元/千瓦時、0.453 元/千瓦時、0.391 元/千瓦時、0.3949 元/千瓦時,隨著海上風(fēng)電平均度電成本的不斷下降,海上風(fēng)電的經(jīng)濟效益將逐漸提升,海上風(fēng)電建設(shè)將進入更加市場化發(fā)展周期。
②海上風(fēng)電建設(shè)發(fā)展趨勢
A.海上風(fēng)電單機容量朝大型化發(fā)展
海上風(fēng)電風(fēng)機大型化已成為行業(yè)未來發(fā)展的最新趨勢。海上風(fēng)電發(fā)展最成熟的歐洲 2021 年海上風(fēng)電新增裝機平均風(fēng)機容量達到 8.5MW,我國目前新增的海上風(fēng)電機組中,8-8.9MW 的單機容量風(fēng)機占比接近一半。2021 年度我國海上風(fēng)電新增裝機容量仍以 8MW 以下為主,而 2022 年度 8MW 及以上容量風(fēng)機裝機已成為市場主流,大型化發(fā)展趨勢較為明顯,并且新增裝機容量中位數(shù)提升顯著。
B.新增裝機朝深遠海空間發(fā)展
隨著風(fēng)電單機裝機容量的不斷提升,海上風(fēng)電場選址也朝深遠海前進。目前我國的海上風(fēng)電項目主要以近海項目為主,但隨著我國近海風(fēng)力資源開發(fā)規(guī)模的不斷增大,當(dāng)前可使用的近海風(fēng)力資源也將會越來越少,因而海上風(fēng)電項目不斷向深遠海開拓。從政策規(guī)劃上看,全國多地已經(jīng)陸續(xù)推出深遠海風(fēng)電建設(shè)規(guī)劃,積極布局深遠海風(fēng)電示范項目。隨著深遠海示范項目的逐步發(fā)展,未來海上風(fēng)電建設(shè)平均離岸距離也將進一步上升,有利于拓展海上風(fēng)電建設(shè)項目空間,促進海上風(fēng)電行業(yè)發(fā)展。
③海上風(fēng)電運維發(fā)展趨勢
A.海上風(fēng)電智慧運維管理技術(shù)進一步發(fā)展
隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)以及 5G 技術(shù)的進步,應(yīng)用新興互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高風(fēng)機運行的穩(wěn)定性和風(fēng)電場發(fā)電效益成為風(fēng)電行業(yè)趨勢,海上風(fēng)電的運維模式正朝著數(shù)字化、智能化和精準(zhǔn)化的方向發(fā)展。智慧運維管理技術(shù)是指借助人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)海上風(fēng)電場運維數(shù)字化、智能化升級的一種平臺化技術(shù)手段,其主要包括氣象預(yù)報與預(yù)警、風(fēng)電機組狀態(tài)分析與故障預(yù)警、運維資源合理分配等方面。
海上風(fēng)電智慧運維旨在促進項目全生命周期內(nèi)運維成本的降低和發(fā)電效率的提升,最終實現(xiàn)海上風(fēng)電場運營效益的提高。如今,建設(shè)智慧運維管理技術(shù)已成為行業(yè)共識。
a.氣象預(yù)報與預(yù)警:通過海洋氣候預(yù)測模型,綜合海洋觀測數(shù)據(jù)、氣象信息,智能分析海上運維作業(yè)環(huán)境,更精準(zhǔn)的預(yù)測出海窗口期。
b.狀態(tài)分析與故障預(yù)警:通過多數(shù)據(jù)源采集風(fēng)電機組運行過程數(shù)據(jù),并進行智能化分析和計算(包括 SCADA 數(shù)據(jù)、風(fēng)功率預(yù)測數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、預(yù)防性試驗數(shù)據(jù),以及歷史維護記錄、異常運行記錄、故障檢修記錄、缺陷記錄等數(shù)據(jù)),以對設(shè)備的運行狀態(tài)進行判斷、各類估值進行智能預(yù)警等,有效提高海上風(fēng)電的運維效率。
c.運維資源調(diào)度與規(guī)劃:基于風(fēng)功率預(yù)測、運維船舶的可達性、機組運行狀態(tài)和健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)分析,進行運維決策的優(yōu)化,實現(xiàn)人員/船舶的運維時間和路線的合理規(guī)劃、調(diào)度與監(jiān)控,提供安全穩(wěn)固的運維服務(wù),保證風(fēng)電運維各環(huán)節(jié)的協(xié)同高效作業(yè),運維資源的合理分配。
B.海上風(fēng)電運維服務(wù)將更加獨立化和專業(yè)化
我國海上風(fēng)電已經(jīng)逐步進入平價上網(wǎng)階段,對于海上風(fēng)電場業(yè)主來說,抵消補貼退坡,降本增效將成為接下來發(fā)展的重中之重。尤其是伴隨著海上風(fēng)機 裝機規(guī)模的擴大、老舊風(fēng)電機組占比提高導(dǎo)致的故障率上升,風(fēng)電機組全生命 周期內(nèi)運維工作的重要性不斷凸顯。
風(fēng)電場業(yè)主對運維服務(wù)的技術(shù)能力、專業(yè) 度、服務(wù)質(zhì)量的要求越來越高,海上風(fēng)電運維服務(wù)將更加獨立化和專業(yè)化。相 比風(fēng)電機組整機廠商和風(fēng)電場業(yè)主,第三方運維商更加專注于風(fēng)電運維業(yè)務(wù), 在運維專業(yè)度、服務(wù)質(zhì)量方面具有優(yōu)勢,在運維裝備管理的專業(yè)化、技術(shù)服務(wù) 的全面性、服務(wù)方案的多樣化方面更具優(yōu)勢。未來隨著更多的風(fēng)機出質(zhì)保,專 業(yè)的第三方運維服務(wù)商將獲取更多的運維市場份額。
在風(fēng)電場集中的區(qū)域,聚集了大量不同品牌、不同類型的風(fēng)機,具有公正、 客觀屬性的第三方運維服務(wù)商更容易實施區(qū)域化集中調(diào)度和運維,綜合能力優(yōu) 質(zhì)的第三方能夠提供更豐富、更個性化的服務(wù)內(nèi)容,對于風(fēng)電場業(yè)主而言,把 風(fēng)場交給有實力的第三方運維是比較可行的降本增效途徑。
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