我国海上风电潜力巨大,可开发容量达到30亿千瓦;沿海省份高度重视海上风电发展,根据相关地方政府相关规划,“十四五”海上风电新增装机超过4400万千瓦,年均新增超过1000万千瓦。2021年海上风电抢装,2022年中央补贴取消,海上风电将步入平稳快速增长期。
趋势一:机组容量大型化
目前欧洲新增海上风电装机平均容量从2019年的7.2MW提高到2020年的8.2MW。
2020年,西门子歌美飒发布SG14DD海上风电机型,叶轮直径222米,更高效率的15MW的风机将于2024年正式商业化。
2021年2月,维斯塔斯发布了V236-15MW海上风电机型,该系列预计2024年量产。
全球海上风电商业化项目大型化趋势
2020年欧洲新增海上风机数量及平均功率(个,MW)
2021年以来,金风科技、明阳智能、电气风电、运达风电、东方电气和中国海装均推出了10MW以上的风电机组。
2021年8月,明阳智能推出MySE16.0-242海上风电机组,为全球最大海上风机,2023年开始吊装,预计于2024年商业化量产。
2021年国内海上风电新增装机单机功率由5MW提升到6MW、7MW,并逐渐成为主流,但仍然低于国外水平。
2021年上半年欧洲海上风机订单情况(241个风机2.5GW)
2021年1-3季度明阳智能风机对外销售容量情况(MW)
趋势二:半直驱、直驱比重不断增大
海上风电场建设的核心设备之一是风电机组。随着海上风电的需求上升,机组单机容量增大,海上风电机组的类型从早期应用在陆上风电的恒速恒频鼠笼式异步风机发展为变速恒频的高速传动双馈式异步风机,目前半直驱式永磁同步风机和直驱式永磁同步风机在海上风电中应用比例不断增加。
双馈式齿轮箱故障率相对较高;直驱式没有齿轮箱,运行稳定,对发电机性能要求高,且成本偏高。
半直驱技术路线采用中速齿轮箱+中速永磁同步发电机+全功率变频技术,兼顾直驱的高稳定性和双馈的低成本优势,即避免使用多级齿轮箱导致的故障率偏高,也减轻了永磁发电机的体积和重量,预计是“十四五”海上风电发展选择趋势。
主要电机类型
海上风电机组发展趋势
趋势三:选址深远海化
从世界海上风电建设与规划来看,离岸距离大于100km、水深超过50m的深远海域风能资源更加丰富,海上风电未来将呈现规模化、集群化、深远海化的特点。
以德国、英国为代表的欧洲海上风电技术强国已率先布局深远海风电。
英国的HornseaZone规划装机容量6GW,其中二期1.4GW,安装165台西门子歌美飒8.4MW海上风机,2022年下半年投运,离岸距离89公里,三期规划容量2.4GW,离岸距离120公里。
2021年12月26日江苏大丰H8-2海上风电项目并网,场址离岸最远距离超80千米,水深7.5至20.9米,安装20台套6.45兆瓦和38台套4.5兆瓦机组,总装机容量30万千瓦。
2020年欧洲海上风电场离岸距离
趋势四:主设备价格不断下降
近期招标显示海上风电主设备价格由7000元/KW下降到3500元/KW左右,降幅接近50%。
根据2021年21个公开指标项目统计,海上风电平均单机价格约为7095元/KW。
2021年10月华润电力苍南1号海上风电项目风机招标中标公示,华润电力苍南1号海上风电项目风机及塔筒的中标企业为中国海装,总报价16.24亿元,相当于单位千瓦的风机及塔筒采购价格4061元。
浙能台州1号海上风电项目总装机30万千瓦,要求单机容量在7-9MW的风电机组及塔筒等附属设备,中标企业为东方电气,总报价为10.6亿元,相当于单位千瓦采购价格3548元(含塔筒)。
2022年2月三峡3000MW海上风电项目开标情况
趋势五:消纳更多依赖柔直送出
考虑资源潜力、消纳能力、近海海域用地紧张等因素,深远海风电必然是未来海上风电发展的重要方向。
相比陆上风电,海上风电的并网送出工程更为复杂。从技术经济性角度看,近海风电使用交流输电技术具有明显优势;随着深远海风电开发规模的扩大化,直流送出方案优势逐步凸显。
海上风电场交流送出和直流送出示意图
在输送功率相等、可靠性相当的可比条件下,直流输电的换流站投资高于交流输电的变电站投资,而直流输电线路投资低于交流输电线路投资;随着输电距离的增加,交/直流输电存在等价距离,目前通常认为约在50~75km范围。
交/直流输电的等价距离示意图
随着电力电子技术发展、换流装置价格下降,交/直流输电的等价距离还会进一步缩短。
大规模海上风电接入我国东南沿海负荷中心电网,加之电网特高压直流落点多、分布式光伏大量接入,电网安全稳定问题相对突出。
我国在“十四五”乃至更长时期内,将主要采用高压交流、柔性直流输电技术来实现海上风电并网送出。
趋势六:海洋资源一体化开发
海上风电紧邻负荷中心,海上风电逐渐走向深远海,新建输电设施成本较高,而利用现成的天然气管道可以大大降低成本,同时海上风电与海洋牧场、海上油气、海水淡化,氢能、储能多种能源综合开发利用融合发展,有助于提升海域利用效率,推进海上风电制氢等综合应用,是海上风电的重要发展方向。
《广东省海洋经济发展“十四五”规划》提出,支撑海洋资源综合开发利用,推动海上风电项目开发与海洋牧场、海上制氢、观光旅游、海洋综合试验场等相结合,力争到2025年底累计建成投产装机容量达到1800万千瓦。
浙江省在《浙江省可再生能源发展“十四五”规划》中提出将“探索海上风电基地发展新模式”,集约化打造海上风电+海洋能+储能+制氢+海洋牧场+陆上产业基地的示范项目。
福建省漳州市《漳州市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》,提出将加快开发漳州外海浅滩千万千瓦级海上风电,布局海上风电制氢等氢能产业基地,发展氢燃料水陆智能运输装备,构建形成“制氢—加氢—储氢”的产业链。
海上风电一体化开发模式
沿海各省“十四五”海上风电制氢规划
来源:海洋清洁能源资讯