一、海上风力发电行业概述
风能资源,是一种清洁的可再生能源,是指由太阳辐射地球表面受热不均,引起大气层中受热不均匀,从而使空气沿着水平方向运动,空气流动所形成的动能,是太阳能的一种转化形式,但风能开发利用的成本比太阳能开发利用的成本要低,它是可再生能源中最具开发前景的一种能源。
中国10m高度层的风能资源总储量为32.26亿kW,其中实际可开发利用的风能资源储量为2.53亿kW,全国平均风功率密度为100W/m2,近海可开发和利用的风能储量有7.5亿kW,共计约10亿kW。如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000小时计,每年可提供5000亿千瓦时电量,海上风电年上网电量按等效满负荷2500小时计,每年可提供1.8万亿千瓦时电量,合计2.3万亿千瓦时电量。中国风能资源丰富,开发潜力巨大,是能源结构中的重要组成部分。
中国10m高度层的风能资源总储量为32.26亿kW,其中实际可开发利用的风能资源储量为2.53亿kW,全国平均风功率密度为100W/m2,近海可开发和利用的风能储量有7.5亿kW,共计约10亿kW。如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000小时计,每年可提供5000亿千瓦时电量,海上风电年上网电量按等效满负荷2500小时计,每年可提供1.8万亿千瓦时电量,合计2.3万亿千瓦时电量。中国风能资源丰富,开发潜力巨大,是能源结构中的重要组成部分。
海上风力发电的主要优势
序号 | 具体优势 |
1 | 海上风力机可以减少对陆地土地资源的占用,而且海上具有适合大型风电工程的大片连续空间,非常适合大型风电场的建立 |
2 | 海上风电可以降低对风力机运行环境的要求,不必担心电磁波、噪声等对居民的影响和风力机存在对居民视觉上的污染,海上风力机甚至可以完全高速运转以提高发电效率 |
3 | 与陆上风电相比,海上风电靠近传统的电力负荷中心,利于电网的消纳和减少长距离输电带来的投资成本和电力损耗。就我国而言,东南沿海地区距离电力负荷中心近,并且土地资源紧缺,所以海上风电会成为东南沿海风电发电的主要方向 |
4 | 由于没有障碍物的影响,海上风速比陆上风速要高出20%~100%,发电效率也会相应提高 |
5 | 大部分情况下,海面平坦风速稳定,有利于风力机更有效更充分利用风能及减少风力机上的疲劳载荷,最终提高风力机的使用周期及产生更多的电能 |
6 | 海风切应变相对较低,靠近海平面缓慢移动的风的边界层厚度很薄,因此可以降低塔架的高度,降低成本 |
7 | 海上风力发电技术的发展可以充分利用海洋工程开采石油天然气过程中和风能工程发展过程中积累的经验,减少技术研发成本 |
资料来源:华经产业研究院整理
海上风电涉及的产业链较广,上游原材料主要包括钢材、有色金属、复合材料、电子元器件等;中游零部件可分为叶片、发电机、齿轮箱、主轴轴承、电控系统。此外还有如基座等铸造件、塔筒等其他配套部件商。海上风电整机厂商的竞争格局比较稳定,西门子占据龙头,占一半的市场份额。中国企业中,上海电气装机量最大,其次是湘电风能。全球风电投资和装机稳定增长,未来前景广阔,未来前景广阔
二、全球风力发电行业发展现状
全球清洁能源装机容量和发电量占比增长迅速,风电投资额占比清洁能源装机容量和发电量占比增长迅速,风电投资额占比30%以上。
从装机容量来看,2007年,清洁能源装机容量仅占7.5%,到2017年份额已经到了19%;从发电量来看,2007年清洁能源发电量占比约5.2%,到2017年清洁能源发电量份额已经达到12.1%。从投资额角度看,2017年,全球风电投资总额约为1070亿美元,占全球清洁能源投资总额的比例约为32%。从风电投资额变化来看,全球风电投资额从2005年的280亿美元增长到2017年的1070亿美元,12年年均复合增速约为11.8%。
![全球清洁能源装机和发电量占比(包含水电)](http://cdn.huaon.com/cloud/201812/201812121549249s55.png?x-oss-process=style/w750)
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当前全球清洁能源装机容量和发电量占比增长迅速。从投资额角度看,2017年,全球风电投资总额约为1070亿美元,占全球清洁能源投资总额的比例约为32%。2017年,全球累计风电装机容量约539GW,预计2018年全球风电新增装机规模与2017年相差不大,大约为52.9GW。2019年开始增长,达到约57.5GW。近年来风电装机成本和度电成本下降明显,风电机组单机容量逐年增长,风电装机功率呈现大型化趋势。2017年,中国累计风电装机容量在全球风电装机中份额约为35%。风力发电在中国全部发电装机容量的比重近年来稳步提升。
![2011-2017年全球风力发电累计装机量(GW)](http://cdn.huaon.com/cloud/201812/20181212155030zzc4.png?x-oss-process=style/w750)
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![2017年不同国家新增风电装机份额](http://cdn.huaon.com/cloud/201812/20181212155101c0zd.png?x-oss-process=style/w750)
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三、我国风力发电行业发展现状分析
2017年,中国风电新增装机容量和累计装机容量均居世界首位。2017年,中国累计风电装机容量约188GW,在全球风电装机中份额约为35%。其中2017年新增装机容量约为19.5GW,占2017年全球新增装机容量的份额为37%。
![2011-2017年我国累计风电装机容量](http://cdn.huaon.com/cloud/201812/20181212155211ihyd.png?x-oss-process=style/w750)
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![2011-2017年我国新增风电装机容量](http://cdn.huaon.com/cloud/201812/20181212155244mgrl.png?x-oss-process=style/w750)
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风力发电在中国全部发电装机容量的比重近年来稳步提升。2017年,中国风电累计并网装机容量占全部发电装机容量的9.2%。发电量方面,2017年风电年发电量3057亿千瓦时,占全部发电量的4.8%。
风电机组单机容量逐年增长,风电装机功率呈现大型化趋势。2017年,中国新增装机的风电机组平均功率2.1MW,同比增长8%;截至2017年底,累计装机的风电机组平均功率为1.7MW,同比增长2.6%。
从近十年中国风电机组新增装机容量变化来看,单机容量为2.0MW以下机组的新增装机占比逐年下降。2.0MW以下风电机组装机容量从2008年的91%下降到2017年的7%。2017年,全国风电新增装机主要集中在2.XMW系列机组,2.0MW至3.0MW(不包括3.0MW)新增装机占比超过85%。
![2008-2017年全国不同单机容量风电机组新增装机占比](http://cdn.huaon.com/cloud/201812/20181212155326kwfv.png?x-oss-process=style/w750)
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五、我国海上风力发电行业现状分析
海上风电项目发电小时数长,距离用电负荷较近,适合大规模开发,未来可开发空间广阔。与陆地风电相比,海上风电风能资源的能量效益比陆地风电场高20%~40%,还具有不占地、风速高、沙尘少、电量大、运行稳定以及粉尘零排放等优势,同时能够减少机组的磨损,延长风力发电机组的使用寿命,适合大规模开发。此外,海上风电可以有效减少电力运输成本。由于海上风能资源最丰富的东南沿海地区,毗邻用电需求大的经济发达地区,可以实现就近消化,降低输送成本。我国近海风能资源丰富,东部沿海水深2~15米的海域面积广阔,特别是江苏等地沿海、滩涂及近海具有开发风电的良好条件。数据显示,我国5m到25m水深线以内近海区域、海平面以上50m高度可装机容量约2亿千瓦,70m以上可装机容量约5亿千瓦。
我国海上风资源分类
风速(风速(m/s)) | 主要地区 | 特点 | |
Ⅰ类风资源区 | 9 | 福建地区 | 海床多为岩石,基础施工难度较大 |
Ⅱ类风资源区 | >7 | 浙江、广东等地 | 夏季,台风等自然灾害易发 |
Ⅲ类风资源区 | 7 | 江苏以北地区90米高度处 | 机组冬季还将面临覆冰的挑战 |
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根据国家能源局的规划,海上风电到2020年末的目标是开工建设规模达到10GW,累计装机容量达到5GW以上。重点推动江苏、浙江、福建、广东等省的海上风电建设,装机规模分别达到3GW、0.3GW、0.9GW、0.3GW。2017年,我国海上风电新增装机达到1.16GW,同比增长97%,累计装机达到了2.79GW。截至2017年底,国家电网调度范围海上风电装机容量2.02GW,较上年同期增长0.53GW。国家电网覆盖范围内,海上风电全部位于江苏、上海、福建三省,装机容量分别为1.63GW、0.31GW、0.09GW。
2017年,我国海上风电取得突破进展,新增装机319台,新增装机容量达到116万千瓦,同比增长96.5%。累计装机达到279万千瓦。2017年,共有8家制造企业有新增装机,其中上海电气装机最多,共计147台,容量为58.8万千瓦,新增装机容量占比达到50.5%。
2017年我国海上风电制造企业新增装机容量
企业 | 装机容量:KW | 装机台数 |
上海电气 | 4000 | 147 |
金风科技 | 8800 | 83 |
远景能源 | 4000 | 50 |
中国海装 | 5000 | 21 |
明阳智能 | 3000 | 10 |
联合动力 | 3000 | 5 |
太原重工 | 5000 | 2 |
东方电气 | 5000 | 1 |
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截至2017年底,我国海上风电机组整机制造企业共11家,累计装机容量达到15万千瓦以上的有上海电气、远景能源、金风科技、华锐风电。这四家企业海上风电累计装机量占海上风电总装机量的88.3%。上海电气以55.1%的市场份额遥遥领先。
![截至2017年底我国海上风电制造企业累计装机容量(MW)](http://cdn.huaon.com/cloud/201812/20181212155446l7z7.png?x-oss-process=style/w750)
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截至2017年底,我国海上风电开发企业共16家,累计装机容量在20万千瓦以上的开发企业有国能投、国电投、华能集团和三峡集团。这四家开发企业的海上风电装机容量占全国海上风电装机总容量的67.4%,其中,国能投以36.3%的比例位居首位。
![截至2017年底我国海上风电开发企业累计装机容量(MW)](http://cdn.huaon.com/cloud/201812/20181212155519a86k.png?x-oss-process=style/w750)
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2017年,海上风电新增装机分布在江苏、福建、广东、浙江、河北和辽宁六省。其中,江苏新增海上风电装机接近100万千瓦,占全国新增装机容量的83.2%,其次是福建,为5.6%。截至2017年底,海上风电装机主要分布在江苏省,累计超过200万千瓦,占全部海上风电装机的77.9%。其次为上海达到10.9%。2018年以来,多个海上风电项目正在核准和开工建设过程中。
![截至2017年底我国沿海各省区海上风电累计装机容量(万千瓦)](http://cdn.huaon.com/cloud/201812/201812121556095kg5.png?x-oss-process=style/w750)
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六、我国海上风电主要存在的问题分析
1、海上风电开发技术难度大,投资成本高,导致经济性较低。
技术上主要是海上风电的输送和海上风电场动态稳定性对电网的影响;投资成本上,为适应海上恶劣的环境,海上风电机组须采取气密、干燥、换热和防腐等各项技术措施,且机组的单机容量较大,需配备安装维修的专用设施(登机平台、起吊机等),海上风电场维护时,必须动用大型维护船,如利用建设施工船、专门的服务船只、直升机接送服务或者母舰类型的船只等。海上风电的发电量是陆上风电场的1.4倍,但投资成本是陆地风电场的近两倍,当前陆上风电投资成本在8000-9000元/千瓦,海上风电投资成本在10000-18000元/千瓦之间,其中很大在施工建设、设备投资等方面,且后期的运维成本也较高。
2、海上风电项目审批难
我国海上风电项目核准前需取得海洋、海事等多个部门对海洋环评、海域使用论证、通航安全评估等一系列专题的批复,对于设置陆上集控中心的项目还需取得规划、国土部门的规划选址意见、土地预审意见等。海上风电项目涉及审批部门多,因此界定各部门的权力范围、协调各部门之间的利益关系、规范各部门的审批是推进海上风电发展的一大难题。
海上风电作为新兴产业,各管理部门对海域的高效利用、生态环境的影响、通航安全影响等认识不统一,往往仅从单一角度考虑问题,对海上风电存在一定偏见。这也是造成推进海上风电项目困难的主要原因。受审批流程繁琐、难度大的制约,目前我国海上风电项目从前期测风到最终核准一般需要3至4年,个别项目周期更长。由于海上风电项目投资大、风险高,加之前期工作难度大、周期长,一些投资商望而止步。
此外,在海上风电项目建设与运行中,投资方、海洋、海事等相关部门的责任划分不明确,相关配套设施的设置主体和海域的管理模式不明确。若在该海域发生海上交通、渔业纠纷等事故,容易相互推诿责任。
由于离岸距离远的海域地质结构复杂,海洋气候变化无常,因此离岸风机的安装相对于岸上安装要困难许多,风电机组的成功吊装意味着海上风电的建设已经成功破解技术障碍。我国的海上风电尚处于起步阶段,各省市的建设多处于规划阶段,风电主机设计、海上吊装和运营维护等方面都不成熟,中广核海上风电项目的成功安装标志着海上风电在技术上已经取得突破,未来的大规模发展指日可待。
我国海上风电项目核准前需取得海洋、海事等多个部门对海洋环评、海域使用论证、通航安全评估等一系列专题的批复,对于设置陆上集控中心的项目还需取得规划、国土部门的规划选址意见、土地预审意见等。海上风电项目涉及审批部门多,因此界定各部门的权力范围、协调各部门之间的利益关系、规范各部门的审批是推进海上风电发展的一大难题。
海上风电作为新兴产业,各管理部门对海域的高效利用、生态环境的影响、通航安全影响等认识不统一,往往仅从单一角度考虑问题,对海上风电存在一定偏见。这也是造成推进海上风电项目困难的主要原因。受审批流程繁琐、难度大的制约,目前我国海上风电项目从前期测风到最终核准一般需要3至4年,个别项目周期更长。由于海上风电项目投资大、风险高,加之前期工作难度大、周期长,一些投资商望而止步。
此外,在海上风电项目建设与运行中,投资方、海洋、海事等相关部门的责任划分不明确,相关配套设施的设置主体和海域的管理模式不明确。若在该海域发生海上交通、渔业纠纷等事故,容易相互推诿责任。
由于离岸距离远的海域地质结构复杂,海洋气候变化无常,因此离岸风机的安装相对于岸上安装要困难许多,风电机组的成功吊装意味着海上风电的建设已经成功破解技术障碍。我国的海上风电尚处于起步阶段,各省市的建设多处于规划阶段,风电主机设计、海上吊装和运营维护等方面都不成熟,中广核海上风电项目的成功安装标志着海上风电在技术上已经取得突破,未来的大规模发展指日可待。
海上风电技术还未实现成熟应用以及建设和运行成本居高不下等问题制约着海上风电的发展,因此国家应在海上风电发展前期加大政策支持并促进技术创新以及研发成果的应用。与内陆风电相比,海上风电的机组基础、运输安装和输电线路费用都比较高,近海风电的投资成本最高能达到陆上风电的两倍。
国家发展改革委于2014年6月5日发布《关于海上风电上网电价政策的通知》(发改价格[2014]1216号)。该通知规定对非招标的海上风电项目,2017年以前(不含2017年)投运的近海风电项目上网电价为每千瓦时0.85元(含税,下同),潮间带风电项目上网电价为每千瓦时0.75元。该通知仅明确了2017年前投运的海上风电项目上网电价,风电业界人士纷纷猜测2017年之后海上风电项目电价可能下调,这一定程度上打消了投资企业的积极性。
在该通知的电价水平下,我国大多数海上风电项目收益水平一般,因此该政策出台后我国海上风电并未出现爆发式增长。此外,海上风电除了享受风电项目“增值税即征即退50%”和“所得税三免三减半”的政策外,无其他税收优惠政策。目前来看,要想拉动投资商的积极性,在不提高电价、进一步减免税收的前提下,只能依靠技术进步来提高投资水平,而这一过程将十分漫长。
七、海上风力发电行业未来发展策略
1、统一各管理部门认识,从制度上理顺管理关系
虽然我国已经出台了《海上风电开发建设管理暂行办法》和《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》,从国家层面制订了海上风电开发建设的管理办法,但在实际操作中仍存在权力和责任不明确、不同部门之间认识不统一等问题。因此,目前亟须从制度、体制层面理顺相关管理部门的关系,明确各自的权力与责任,从国家发展新能源的战略高度,统一各部门的认识,为海上风电创造良好的审批环境。
2、出台相应鼓励政策,以规模化风电场建设促进成本降低
目前在我国现行海上风电相关政策下,项目收益一般,且风险较大,投资方建设积极性不高。因此,在海上风电发展起步阶段,仍需进一步制定出台电价补贴、税费减免等鼓励政策,提高投资方积极性,拉动海上风电的规模化发展,促进技术进步和成本降低。
3、通过试验、示范项目的建设,带动相关配套产业发展
为了我国海上风电更好、更快发展,应鼓励试验、示范项目的建设,并借此推动海上风电规模化、商业化。通过早期一批项目的建设,带动海上风电设备制造、施工等相关配套产业的发展。
4、针对共性问题制定标准、规范,为主管部门的审批提供依据
为规范、简化主管部门的审批,对于海上风电的共性问题,如对生态环境影响、通航雷达影响以及节约、集约用海标准等,应统一进行充分研究,并根据研究成果制定相关的标准、规范,以便管理部门在审批时做到有规可依。
虽然我国已经出台了《海上风电开发建设管理暂行办法》和《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》,从国家层面制订了海上风电开发建设的管理办法,但在实际操作中仍存在权力和责任不明确、不同部门之间认识不统一等问题。因此,目前亟须从制度、体制层面理顺相关管理部门的关系,明确各自的权力与责任,从国家发展新能源的战略高度,统一各部门的认识,为海上风电创造良好的审批环境。
2、出台相应鼓励政策,以规模化风电场建设促进成本降低
目前在我国现行海上风电相关政策下,项目收益一般,且风险较大,投资方建设积极性不高。因此,在海上风电发展起步阶段,仍需进一步制定出台电价补贴、税费减免等鼓励政策,提高投资方积极性,拉动海上风电的规模化发展,促进技术进步和成本降低。
3、通过试验、示范项目的建设,带动相关配套产业发展
为了我国海上风电更好、更快发展,应鼓励试验、示范项目的建设,并借此推动海上风电规模化、商业化。通过早期一批项目的建设,带动海上风电设备制造、施工等相关配套产业的发展。
4、针对共性问题制定标准、规范,为主管部门的审批提供依据
为规范、简化主管部门的审批,对于海上风电的共性问题,如对生态环境影响、通航雷达影响以及节约、集约用海标准等,应统一进行充分研究,并根据研究成果制定相关的标准、规范,以便管理部门在审批时做到有规可依。
大力发展海上风电已经成为有识之士的共识,国家已经制定、出台各类相关政策鼓励海上风电的发展,但由于各个管理部门之间认识尚未统 一、配套产业尚未完善、鼓励政策不足以拉动市场等多方面因素,导致我国海上风电举步维艰、发展缓慢。因此,为实现我国海上风电健康快速发展,亟须在制度、政策、市场等方面做出重大变革,否则很难在短期内打破我国海上风电缓慢发展的僵局。
相关报告:华经产业研究院发布的《2019-2025年中国海上风力发电市场运行态势及行业发展前景预测报告》
本文采编:CY237