通过全产业链分析,海上风电大体可以分为十一个方面降低投资成本:(1)大功率单机;(2)新材料新结构叶片;(3)法兰与塔筒结构优化;(4)新型基础研发;(5)大型新型海工装备;(6)低成本海缆;(7)交直流送出工程技术;(8)风、光、渔、游综合利用;(9)一体化设计;(10)专业化信息化运维;(11)电网配售电降本增效。
1)大功率单机的研发与应用。经过十多年的努力,海上风电单机机组容量已经进入大功率单机6 MW~10 MW甚至12 MW时代。大功率单机从6 MW到10 MW进军,解决了投资成本降低的哪些问题呢?第一是单位千瓦的海域占用费用大大降低,单位海域面积的装机功率不一样了,大大增加了,就不需要占用那么多海域;第二是单位千瓦的基础分摊投资下降了;第三是单位千瓦海上施工成本降低了;第四是箱变、控制设备及其安装调试的单位千瓦投资降低了。综合起来,大功率单机使风电场本身投入产出比提高了。因此大功率单机的贡献率是不可低估的。
2)新材料新结构叶片。随着大型机组的使用,新材料和叶片新结构也是成本构成的重要部分,在降低海上风电投资成本也具有不可忽视的重要作用。
3)新型法兰与塔筒结构优化。法兰与塔筒结构优化,即从塔筒和钢结构提高投入产出比。从塔筒和法兰的钢结构总成来看,我们的重点已经不在塔筒,而是在法兰。例如,三峡新能源有个金海科技,他们的反向平衡法兰技术,使造价没有变化的情况下,很好地改善了塔筒受力条件,提高了可靠度,从原来的刚性连接,变成了相对弹性的连接,但是本身可靠度提高,也相当于降低了造价。
4)新型基础研发。现在单桩、三桩、…、多桩高桩承台,再在上面装法兰,再装塔筒,再装风机、叶片等,其中基础部分占了很大比例投资。福建率先搞嵌岩桩,福建的海床特点是海沟、礁石比较多。海床条件包括海床地形和海床地质,这两方面决定了不同形式基础的适应性。三峡集团组织相关科研设计单位开展了十年的科技攻关,研究了一个具有巨大突破性的新型技术,即海上风电复合筒形基础一步式安装技术科研项目,在陆地预制基础,然后装上塔筒,吊装风机,接入系统试运行后解列,完成后装船,运到现场进行沉放安装施工,响水电站的两个塔已经运行一年多了,据两年多来不间断连续观测的数据来看,比单桩的各方面指标都好。从2018年以来,江苏大丰一个300 MW风电场基础招标中有11台3.3 MW、2台6.45 MW风机选用了该技术做中试,其中6.45 MW风机复合筒型基础投标价格比单桩基础价格降低了30%。我详细查阅了道达风能公司投标组价计算书,得知尽管投标报价已经低了30%仍然还有10%左右的合理利润。这个基础的基础筒直径大概是36 m直径。江苏响水项目单机为3 MW和4 MW,基础筒是30 m直径,塔筒直接放下去,海床相对平整,下面是软基,只需要简单进行扫海即可实施。我国大部分海域都适用这种技术。实践已经证明,各种基础形式的技术进步一定能使未来风电造价大幅下降。
5)大型新型海工装备。新型化、大型化、专业化的海工装备极具降造价潜力。现在很多公司在做海上风电施工专用船,固泊在海上很稳定,大大加长了施工时间窗口期,降低了施工成本,提高了工程施工安全度,解决这个问题的条件是,我们大规模投资开发,规模化使得他们能够承受成本。我们经常讲,海上施工的窗口期,一年到底多少天,可能是100~180天,120~150天的多一些,超过180天的年份就很少了。如果采用新技术,施工窗口期大大增加,建设进度能够加快,这方面的技术进步也能使我们的造价能够有较大的下降空间。
6)低成本海缆。关于高电压大功率输电的三相同心无接头海缆,以前我们的供应商是独家垄断,没有竞争,非常昂贵。现在有好几家都在做,中天科技、宁波东方、江苏亨通、山东鲁缆等等。随着技术的进步与成熟,生存竞争的加剧,价格明显下降。所以这一块大家别小看,投资也很高,尤其我们再往深海走,现在的输电技术,我们的瓶颈大概40 km左右,再往深海超过50 km以上,技术上就有很多困难和问题。220 kV 50 km无接头海缆正在攻关,500 kV 40 km无接头也在攻关,一条海缆从7千吨左右向1万吨进军,难度空前;还有海缆敷设施工技术,也是挑战世界之最。电缆本身的制造技术攻克的同时必须降造,所以技术进步,不仅仅是攻克技术难关,还有一个很大的任务就是降造价的任务。
7)交直流送出工程技术。当前,业界正在攻克50 km三相同心无接头海上电缆制造技术,但是50 km以上怎么办?尤其江苏,黄海大量是淤积形成的海床,浅海海域很长,江苏大丰我们最远的风电场超过离岸90 km了,很大部分风电场区块超过离岸80 km,怎么办?柔性直流可能是解决这个难题的出路,但柔性直流又带来一个新的问题,大规模海上风电汇流的时候,海上变电站、换流站的面积和体积就比较大,导致其造价的提高,那么怎么降低这个造价?以上这些问题,就是我们今天在接入系统方面带来的代价。
接入系统还有个代价,就是海岸变电站接入资源的代价。什么是海岸接入资源呢,比如海岸边上一个变电站用来接入风电场,一般我们都是200 MW、300 MW接入一个点,这个变电站能够匹配输送容量的接入间隔就是接入资源。如果这一片风电场是3 GW,5 GW,岸边接入资源即变电站能够匹配相应容量的间隔就没有了,接入系统间隔也是有限的。我们对这样的问题,可能利用柔性直流技术,使用较低电压交流短距离在海上汇集升压换流站,经柔性直流再往陆地输送的技术要求呼之欲出。而且本身经济指标也会好得多,所以现在我们沿海各个省的电力设计院,都有跟能源局做工作的责任,在能源局做宏观规划的时候,就要考虑若干家海上风电开发商,统一通过一个换流站,然后经柔性直流送往陆地,目前有的电网公司也在做此项工作。
8)风、光、渔、游综合利用。海上风电在实现风力发电功能目标时,同时也形成了其他产业的海上固泊条件,从当前的认识水平,人们研究发现了“风、光、渔、游”四个方面的相关利用前景。风电基础的综合利用,既能解决“光、渔、游”的海上固泊难题,又能分摊一部分基础成本,形成多种产业低价实用的广阔应用前景。
9)一体化设计。当前海上风电产业链的各个产业环节的技术设计都是各自为阵独立设计,导致各产业的技术标准、安全可靠系数不能全面系统科学确定,这也是海上风电投资成本偏高的重要原因。探索全产业链化一体化设计,必将为海上风电降低成本作出较大贡献。
10)专业化信息化运维。海上风电运维具有信息获取成本、运维成本两高的特点,各个风电场都独立组建运维专业团队和装备,进一步提高了海上风电上网电价,因此,统筹兼顾组建少量的专业化信息化运维团队,负责所有海上风电的运维,是降低上网电价的有效管理方式。
11)电网配售电降本增效。海上风电的最佳社会利用,不能仅仅是海上风电投资开发产业链相关企业的社会责任,也应该是输变配相关企业的社会责任,国家和地方政府行政主管部门,也应该对处于垄断地位的输变配电企业下达该环节的降成本指标。
以上十一个方面就形成了下一步海上风电上网电价能进一步较大幅度下降达到平价上网目标的主攻方向。
这些说完之后,我们是不是已经描述完了未来将面临怎么样的情景?当然没有!还有一个很重要问题被业界忽略了,这个问题跟我们具体的风电场技术本身无关,只跟资源评价与规划有关。当我们把海上风电大功率单机做出来之后,叶轮直径可达到170~180 m左右;海上风电利用的高度,从原来规划的50 m、70 m达到现在的140 m、160 m甚至180 m,短期内将很快超过200 m。这使得可供社会使用的风能资源量大幅增加,甚至可能翻番,利用小时也大幅提高。如江苏省沿海海域,原来海上风电利用小时只有2 200 h左右,现在将要到3 000 h以上。这种情况下,利用小时到3 000 h以上,造价在13 000元/kW左右,我们的电价承受能力可以到0.65元/kWh,这个距我们追求的0.55元/kWh平价上网已经不远了。
我们再看看福建、广东东部是什么状况。虽然福建、广东东部沿海海床的地理和地质条件都较差使投资水平比其他区域高,单位千瓦投资,但是利用小时也在大幅增加,单位电能投资并不高。2015年我去看过莆田县的海岸边陆上风电场,陆上风电利用小时为4 200 h以上,利用小时最高的一个风塔接近5 000 h,这一区域的海上风电的利用小时基本都超过4 000 h。所以尽管造价比江苏、河北、山东要高,但是利用小时很高,所以指标比江苏还好些。当然,这些问题的分析、认识与判断,都是建立在经验与实测资料基础之上的,由于从宏观上讲,缺乏在新的利用情景条件下的国家层面的资源普查与规划成果,形不成国家层面的产业引导政策。业界使用的仍然还是将近十年前做的风能资源普查成果“我国5~25 m水深、50 m高度海上风电开发潜力约200 GW,5~55 m水深、70 m高度海上风电开发潜力约500 GW”。
此外,我再强调规模化开发、平价化开发指日可待。规模化开发如果不达到平价化,我们就没法谈规模化,因为政府财政补不起。现在发展缓慢,本质上有探索期的问题,也有政府补不起的问题。由于补贴欠费,现在新能源行业出现了我们经常讲的一种现象,叫做“有利润、没有现金流”。为什么这么说,因为我们支付体系,我们到每个地方去,搞新能源,电网公司,除了调度上技术上比较困难外,他们是没有抵触的,尤其现在国家有政策,所以他们能消纳的尽可能消纳。电网公司支付的是当地脱硫脱硝的标杆煤电价格。如某地开发新能源,当地火电价格0.37元/kWh,电网公司每个月结算就按0.37元/kWh及时支付,剩下的价格差额就是国家补贴,国家补贴没钱怎么办,拖着呗,在西方有个词,叫电费赤字,我们叫拖欠补贴。但是我们的跟西方的不一样的,欧美电费赤字不仅要给欠费,而且还要给银行贷款同期资金成本,我国的欠费半年至三年后给,不会支付资金成本,只给原始电费金额,所以我们的新能源一看有利润啊,表都很好看,但是口袋里没钱,基本快到资金链断裂的情况,等几年后拿到,倒贴多年的资金成本。因此与项目投资评价时使用的财务模型有了较大差别,最后的结果是不赚钱甚至年年亏损。因此苦不堪言。我想告诉大家:我们规模化发展的基本条件,就一定是平价化上网,否则国家财政补贴不起,我们就没有资金,行业就没有生命力,用3~5年时间,实现平价化是我们大家的刚性任务。
我呼吁我们每个公司、每个业务、每个环节,都必须为平价上网做贡献!这个贡献不是白白贡献,是因为我们每个产业都要生存发展,前提是依托海上风电的规模化发展,没有这个规模化发展,我们的产业也很难发展,而要规模化发展,就必然需要平价化,这是我们共同的命运所系!我们的追求,用5~7年的努力,实现平价上网。同时也需要国家政策的支持,我们现在青海很多地方光伏领跑者计划项目,在招标的时候给的政策,是土地不要钱了,(当然,因为是沙漠或戈壁),那么我们的海域能不能不要钱?如果不要钱了,我们的渔民又怎么办,渔场损失赔偿,我们有些省的风塔,受到海洋渔业厅的高度重视,他们想做成海上牧场,这么大的塔围起来,做海上养殖。现在近海已经无鱼可打了,只能去远海打鱼,渔民很辛苦、风险高、成本高、收成少。把海上风电做成生态措施、做成海上牧场来发展,那么我们将来海域,能否不交钱,或者少交钱,这个也是行业将来的责任和努力目标之一。
所以,现在目标明确后,大家都应该支持平价上网,不要政府一说降价就反感,就怨声载道。而应在竞争过程中,追求适度的合理回报。应用科技进步增强我们的竞争力,通过合理回报减少我们的怨言,因为我们要规模化,所以不要政府一说降价我们就很反感,因为这个是规模化的必经之路。如果没有降价到平价上网,规模化发展永远是空话。我们怎么抵消电从远方来带来的影响,我们想想,准东到皖南,一条线路就是12 GW,我们哪有那么多空闲负荷来了就供呢?而且以CO2为主的温室气体并没有减少。它本身的电过来后都有个消纳期,我们现在是基本平衡,基本平衡就是我们几年的发展来满足我们新的电源的消纳。新的负荷发展我们还有新的限制:(1)现在光伏都是分散式光伏;(2)薄膜化与柔性化是光伏发展趋势,其具有移动式、分散式、便携式三个特点;(3)全太阳能汽车,只要达到转换效率35%左右,表面积有4 ㎡,其年行驶里程就能达到2万km。一般来说,家用轿车年行驶里程1万~1.5万km,上面也有电池,电池用于自身储电来驱动,也有充电桩链接设备,停车状况下可卖电给电网公司;(4)还有农业光伏大棚,建筑光伏等等。这些分散式移动式便携式能源,大大抑制了社会供电的负荷增长,原来我们6%的负荷增长率,如果系数为1,那我们电力增长就是6%,我们东部地区没有1,只有0.7左右,我们GDP增长6%的话,0.7就是4.2的增长,如果有移动式的这些负荷,增长可能降低到2点几甚至1点几。因此,我们不但要追求平价化发展,还要追求尽快实现平价化,才能抢抓到增量负荷市场,因为我们海上风电能规模化发展,背景是平价化发展,形成我们能就地平衡,不需要外部送电,我们用清洁能源来平衡西部煤电东送的电,使我们海上风电达到这个目标,这就是是平价化发展的重要意义。
综上所述,只有平价化发展,才能达到规模化发展;只有规模化发展,才能实现海上风电行业企业的超常规发展,企业超常规发展,才能带动行业的综合性全面发展,才能走向全球,我们把国内的事做好了,就能走向海外,贡献全球。
我衷心期待,中国的海上风电征服中国市场,走向全球,为世界的清洁能源事业作出重大贡献!