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2016年中國海上風電行業市場規模及發展前景預測
2016/7/20 10:40:20 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:從上世紀 70年代開始,中國氣象局以及中國科學院等部 門多次展開風能資源評估,據 2010 年發改委能源研究所發布的“風電滿足 10%電力 需求的可行性研究”披露,我國陸地風能資源的理論儲量大于 40 億 kw,技術從上世紀 70年代開始,中國氣象局以及中國科學院等部 門多次展開風能資源評估,據 2010 年發改委能源研究所發布的“風電滿足 10%電力 需求的可行性研究”披露,我國陸地風能資源的理論儲量大于 40 億 kw,技術可開發 量約 6-10億 kw,我國近海風電裝機容量約為 1.5-2 億 kw。
陸上風能、海上風能資源技術可開發量歷次評估結果
我國近海 70m高度年平均風功率密度可達 300w/m2以上,大于 6m/s 風速的累計小時數可達 4000 小時,其中臺灣海峽和東海南部風能資源最為豐富,風功率密度超過 500 w/m2,大于 6m/s 風速的累計小時數可達 5000 小時。類似條件的 陸上風能資源主要分布在內蒙、新疆、甘肅等地,這些地區目前已建設有多個千萬 千瓦級風電基地。
以我國陸上風電 6 億 kw(600GW)技 術可開發量計算,截止 2015 年末,我國陸上風電累計裝機容量約 140GW,占技術可 開發量比重 23%;以我國海上風電 1.5 億 kw(150GW)技術可開發量計算,截止 2015 年末,我國海上風電累計裝機容量約 1GW,占技術可開發量 0.6%。我國沿海風能資 源豐富,風能質量好,距離電力負荷中心近,對比陸上風電裝機量與技術可開發量 占比,距我國海上風電達到相應的開發程度,尚有 34GW 裝機量的空間,市場容量 約合 6420億元。
2012 年,國家能源局印發《風電發展“十二五”規劃》中,提出到 2015 年,投入運行的風電裝機容量達到 1 億千瓦,風電發電量在全部發電量中的比重超過 3%,其中海上風電裝機容量達到 500 萬 千瓦。“十二五”規劃對 2020 年海上風電的裝機目標是 3000 萬千瓦。截至 2015 年底,實際完成的海上風電裝機容量為 101.5 萬千瓦,距目標裝機容量相差較大。
2014 年 8 月,國家能源局組織召開“全國海上風電推進會”,公布《全國海上風電開發建設方案(2014-2016)》, 44個項目列入方案,項目核準有效期 2 年,總裝機容量 1053 萬千瓦。2015 年 9 月, 國家能源局通報《方案》項目進展,已建成投產 2 個、裝機容量 6.1 萬千瓦,核準在 建 9 個、裝機容量 170.2 萬千瓦,核準待建 6 個,裝機容量 154 萬千瓦,其余項目正 在開展前期工作。截至 2015 年底,我國實際完成的海上風電裝機容量 101.4 萬千瓦, 約為“十二五”規劃目標的五分之一。
海上風電項目進展情況統計(2015年 9月)
2016 年 6 月 22日,海上風電領袖峰會上,國家能源局新能源和可再生能源編制中的“十三五” (2016-2020 年)規劃對 2020 年國內海上風電裝機容量的目標初步確定為 1000 萬千瓦。
據統計預測,2020 年歐洲海上風電裝機容量可達到 23.5GW,年發電量達到 86TWH(860 億 KWH),滿足 2.9%的全社會用電需求量。 在 EWEA 最新的風電前景展望報告中,預計 2030 年歐洲風電裝機容量將達到 320GW,其中陸上風電 254GW,海上風電 66GW。到 2030 年歐洲陸上風電年發電量可達 533TWH,滿足 16.7%的社會用電量需求,海上風電年發電量可達 245TWH, 滿足 7.7%的社會用電量需求。
歐洲風電裝機容量預測
據美國能源署(DOE)2015年發布的風電觀察報告,預計2020年前建立完備的海上風電市場和產業鏈,2030 年前完成 22GW海上風電裝機容量,2050 前在東海岸、西海岸、五大湖區以及墨西 哥灣建立 86GW海上風電基地。
美國風電裝機容量預測
據國家可再生能源實驗室(NREL)對已經發布開發計劃的海上風電項目資料統計,計劃在 2020 年前裝機投運的海上風電項目裝機容量合計達到 47.39GW,到 2020 年中國和美國的海上風電累計裝機量占比有望大幅提升。
全球海上風電項目統計
中國風能資源豐富,風電產業發展迅猛,但在海 上風電領域尚未取得相對應的表現。2015 年全球風電裝機容量 432GW,新增容量 63GW,中國在裝機容量和新增容量中分別占比達到 32%和 47%。2015 年海上風電 裝機容量 12GW,新增容量 3.4GW,中國在海上風電領域裝機容量和新增裝機容量 占比分別為 8.3%和 10%。據國際工程顧問公司 4C offshore統計,全球 18個最適合建設海上風電的風場中,有 16個在我國臺灣海峽。以我國風電產業的規模和增速, 加之優良的資源環境,中國海上風電還有很大的提升空間。
國際能源署2014 年發布的《世界能源展望》中,綜合考 量各國新能源政策及遠景目標后,預測 2040 年世界能源需求增幅達到 1.37 倍,能源 結構中化石燃料占比由 82%下降至 74%,可再生能源占能源結構比例由 13.5%提升 至 18.9%。國際能源署指出,在各國新政情形下,燃煤發電占總發電量比例將由目前 的 40.5%下降至 30.5%,水力之外的可再生能源占比將提升至 17%,其中風力發電占 比最高。 國際能源署分“各國能源新政”以及“控制二氧化碳濃度 450ppm 以內” 兩種情形下的電力供應結構做出比較。
分情形下 2040 年電力能源結構比較
海上風電單機容量已由最初的600kw增至2MW、4MW和5MW 等更大容量風機的逐漸成為市場主流,德國已經開發出 7MW 的近海風電機組(葉 片直徑 127m),丹麥正在進行樣機試驗的最新型號風電機組為 8MW級別(葉片直徑 達 164 m),大容量海上風電機組有效提升了風場的發電效率。
風力機組大型化趨勢
基礎結構是海上風機重要組成部分,從單樁固定式基礎、重力固定式基礎到負壓桶式基礎、浮置式基礎,基礎結構的多樣化使得海上風機適用 更深的水深,風場布置范圍越廣。
全球海上風電項目離岸距離及水深
海上風機的安裝難度大、安裝周期長,安裝成本遠高于陸上風機,長期以來,高效化的吊裝方式成為降低海上風電成本的有力手段。從平底駁船、地面起吊機,到半沉式起吊船、自升自航式吊裝船,更大吊重、更高起重高度、 更好精確度的風電安裝船舶提高了安裝效率,降低了安裝成本。
試驗項目所獲得的一手資料可用于評估某項風電技術開發的可行性、某海域風電資源的經濟性等,為后續大規模開發提供參考和積累經驗。各 國均采用“設點試驗-積累經驗-規;\用”的模式驗證海上風電技術,我國經過多 年的經驗積累和數據采集,海上風電將呈現厚積薄發的態勢。
我國海上風電試驗項目統計
2014 年 6 月,發改委出臺海上風電上網價格政 策,對 2017 年前投運的近海風電項目制定上網電價 0.8 元/kwh,潮間帶風電項目上 網電價為 0.75 元/kwh。同年,上海市出臺上海市可再生能源和新能源發展專項資金 扶持辦法,對海上風電給予 0.2 元/kwh 的電價補貼,期限 5 年時間,單個項目年度 最高補貼額度不超過 5000 萬元。2015 年 9 月國家能源局在海上風電對外通報中鼓勵 省級能源主管部門向省政府建議并積極協調財政、價格等部門,基礎上研究出臺本地區的配套補貼政策,隨著十三五能源規劃的出臺,后續沿海省份海上風電補貼政 策有望落地。
2016 年 1 月,發改委出臺全國碳排放 權交易市場啟動重點工作的通知,將電力、石化、鋼鐵等行業納入碳排放權交易市 場第一階段重點覆蓋領域中。目前我國已有 7 個碳排放交易市場,截止至 2015 年底 共覆蓋 2052 家控排企業,累計配額交易量超過 5365 萬噸,累計成交量額超過 19.5 億元。2010 年上海東海大橋風場以 38.24 萬歐元價格向英國碳資源管理有限公司出 售 3.02 萬噸減排量,后續海上風場將可以通過國內碳排放市場交易減排量。
2016 年 3 月,國家能源局印發《關于建立可再生能源開發利用目標引導制度的指導意見》,對 2020 年各省級行政區域全 社會用電量中非水電可再生能源電力消納量比重指標做出規定,要求,各發電企業(除專門的非化石能源生產企業外)非水電可再生能源發電量應達到全部發電量的 9%以上,并提出建立可再生能源電力綠色證書交易機制,各發電企業可以通過證書 交易完成非水可再生能源占比目標的要求,而目前我國發電量結構中非水可再生能 源占比約 4.1%。2016 年 4 月,國家能源局下發通知要求建立燃煤火電機組承擔非水 可再生能源發電配額的機制。非水可再生能源配額制為包括海上風電在內的新能源 發電產業拓寬了項目收益方式。
我國各類能源發電量統計
2015 年全國風電設備平均利用小時數 1727 小時, “棄風”率達到 15%,同比上升 7 個百分點,“三北”地區棄風率更高達 30%, 距 離負荷中心過遠、輸電通道不暢等因素是限制風電有限利用的原因。我國沿海地區經濟發達,用電需求集中,電網調峰能力好,有較強的風電消納能力,適于海上風 電建設。2010 年 7 月投運的上海東海大橋海上風電項目 1 期,至2016年 4 月,發電量超過 13億度,折算機組年平均利用小時數超過 2166 小時,遠高于陸上風電水平。
我國海上風電投運項目統計
我國海上風電建設成本受影 響因素很多,如基礎形式、位置水深、氣候條件等,已建成項目的成本在 1.5 萬/kw 至 1.9 萬元/kw 之間,位處潮間帶的項目安裝成本較低。在建項目的計劃投資額度換 算成本也在這個范圍內。同期陸上風電建成成本在 7000-9000 元/kw 之間,海上風電 成本約為其兩倍。
我國海上風電在建項目統計
國外海上風電造價差別較大,各國項目情況不一。2015 年歐洲風電造價約 4650 美元/kw,而在 Navigant Consulting 2014 年為美國能源署所做報告 中,估算的海上風電造價超過 5000 美元/kw。影響造價因素包括海上風機安裝位置 離岸距離、水深、風機容量等技術因素以及各國產業政策、環境政策等非技術因素。歐洲海上風電項目近年來呈現安裝水深及離岸距離越來大的趨勢,對項目成本增加 較多,但有利于風能資源利用率的提升。
海上風電單位造價高于陸上風電,主要的成本增加項目在于海上工程(樁基工程、安裝工程等)、電網接入。每單位(kw)陸上風機的安裝及基礎工程項造價在 500-600 美元,而每單位的海上風機的該項成本高達 1800-2000 美元。相比之下,海上風電與陸上風電的風機成本差異較小,海上風電風機造價約 1600/kw,陸上風電風機造價約 1200 美元/kw。由此導致海上、陸上風電的成本構成比例差異顯著,海上風電與陸上 風電亦將呈現不同的產業格局。
陸上風電成本構成分解
海上風電成本構成分解
據 crown estate 2015 年的英國海上風電報告,海上風電度電成本的下降幅度超過預期,2010 年英國海上風電度 電成本為 136 英鎊/MWh,2014 年度電成本下降至 121 英鎊/MWh(約人民幣 1.05 元 /kwh),預計 2020 年將下降至 100 英鎊/MWh。據 IRENA 2016 年的風能報告,2015 年海上風電度電成本約 0.16 美元/kwh(約人民幣 1.06 元/kwh),預計至 2025 年海上 風電建設成本下降至 4000 美元/kw,度電成本下降至 0.11 美元/kwh(約人民幣 0.72 元/kwh)。
我海上風電的發展也經歷著從試驗項目、試點項目、規模化裝機的過程,在此之中,驅動成本下降的因素的有技術進步(更遠的離岸距離、更多的利用小時數)、規模效應(部件成本下降)、市場競爭(安裝運維成本下降)等,從上海東海 大橋海上風場 1 期及 2 期建設成本比較可以看出,在同一水域環境中,建設成本從 2010 年的26667 元/kw 下降至 19200 元/kw,降幅約 30%,由此節約的度電成本可觀。
海上風電成本及下降空間分解(建設成本)
我國近海海上風電及潮間帶海上風電在以上電價水平下尚有一定利潤空間。另據《中國風電發展路線圖 2050》,預計 2020 年我國 近海海上風電度電成本低于 0.77 元/kwh,屆時項目收益率顯著提升。目前 0.75 元/kwh 及 0.85 元/kwh 的上網電價尚不能形成足夠的吸引力,但隨著 碳排放交易、非水可再生能源指標的加強,海上風電收益率增高,同時,2017 年前 后新的海上風電上網電價及各地補貼政策將出臺,海上風電發展臨界點將近。
海上風電成本及下降空間分解(度電成本)
近年來,全球海上風電機組呈現出大型化趨勢,4MW以上風機廣泛 運用,6 到 8 MW風機也在各海上風場裝機或原型機試驗,Siemens 和 Vestas 也計劃 在 2020 年前推出 10MW級別的原型機。此外,中速二級齒輪箱傳動以及直驅型風機 因重量輕、可靠性高而成為海上風機發展趨勢。
在全球范圍內,以 Siemens 和 MHI vestas 為主的風機生產商占據市場領先的份 額,兩者合計市占率超過 77%,亦是趨勢領導者,在建和擬建海上風電項目中依然 牢牢占據領頭位置,可以預見 2020 年前 Siemens 和 MHI vestas 都將是海上風電的 技術引領者和市場風向標。4 家中國海上風機廠商進入前十,但合計市場份額低于 7%。全球海上風機寡頭壟斷的格局雖短期內不會改變,隨著中國海上風電產業崛起, 以上海電氣、華銳風電等廠商為代表的海上風機新秀將獲得更大的市場份額。
全球海上風電機組市場份額
以 2020 年 10GW海上風電裝機容量測算(假設 1.9 萬元/kw),按海上風電成本 構成比例,未來 4 年海上風機市場約合 456 億元,年均 114 億。參考市占率表現,上海電氣、華銳風電、金風科技、遠景能源等領先廠商有望獲獲得大部分的市場份額。
國內海上風電機組市場份額
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