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全球及中國海上風電行業發展前景分析[圖]

2019年03月13日 13:56:44字號:T|T

    可再生能源是發展大方向。為了應對能源供需緊張、氣候環境變化,倡導地球和人類的可持續發展,世界能源正在向低碳化和無碳化發展,很多國家都制定了中長期的非石化能源發展規劃,出臺相關的財政補貼政策以大力支持發展非石化能源的發展,全球非石化能源的開發速度逐步加速。

    自2005年至2014年以來,世界非化石能源占一次能源消費,總量的比重從12.6%增加至14%,到2030年,全球非化石能源占一次能源消費的比重將提高到23.8%,可再生能源在未來非化石能源消費結構中的地位將進一步提升,預計將成為未來電力增長的最大來源。

2014和2035年全球各種能源發電量占比

數據來源:公開資料整理

    風電是可再生能源重要組成部分,海上風電有望成為風電的主力軍。海上風電相比與陸上風電相比,具有很明顯的優勢,總結起來主要有幾點,a、距離用電負荷中心近,海上風電場一般都在沿海的一兩百里處,離主要的經濟圈都比較近,并且常年有風,不需要長距離的運輸,很符合用電負荷中心的需求;b、海上風機的利用效率更高。在同樣的海拔下,海上的風速要顯著高于陸上風速,與陸地風電相比,海上風電風能資源的能源效益比陸地風電高20%-40%;c、海上風機不占用土地資源,不會對居民和生物產生太大影響,而且由于運輸問題,海上風機可裝的風機更大,風機單機發電容量越大,風資源利用率越充分。

海上風電與陸上風電優劣勢比較

數據來源:公開資料整理

    目前全球風電資源預計約6.15億GWh,其中可開發風電資源預計約5.6億GWh,海上風電資源預計約有3.15億GWh左右,占比達到56.25%。未來發展前景廣闊。

    海上風電發展仍處于初級階段。截止目前全球海上風電已經得到一定程度發展,累計裝機容量由2000年的891兆瓦增加到2017年的18.8GW,但從裝機結構上來看,海上風機在2017年占全球風機裝機量中占比僅3.65%,海上風機裝機比例仍然非常小。

2011-2017年全球海上風機累計裝機,累計占比及同期比較

數據來源:公開資料整理

    成本是導致海上風電發展緩慢的主因。與陸地風電相比,海上風電開發困難重重。海上風電前期工作較陸上風電更為復雜,需要進行海流、潮汐、海水溫度、鹽度、地質特性、風向等多方面研究。海上風力更強、變化性更大,海上風電場面臨海流、波浪、潮汐、沖刷、海水腐蝕、海洋生物附著等因素影響,海上風機及設備需要更高的可靠性和穩定性。海上風電場往往遠離原有電網,需要建設新的電網。此外,海上風電場遠離大陸,維修和保養也更困難。所以,建設海上風電場的成本要遠高于陸上風電,這成為阻礙海上風電業發展的主要因素。

    海上風電成本顯著高于陸上風電投資成本。單位千瓦的海上風電投資成本較陸上風電要高1-2倍左右,其中風機單位千瓦的風機投資規模差別不大,最主要的差別在于基礎設施建設、內外部網絡布臵、安裝等工程領域,海上風電的單位投資規模要遠超陸上風電。

2016年海上風電成本與陸上風電成本對比

數據來源:公開資料整理

    海上風電經歷了近30年的發展,技術革新突飛猛進,最明顯的趨勢是風電機組的進一步大型化。目前,主流的海上風電機組的單機容量已經達到6MW-8MW,風輪直徑達150m。運用更大型的機組,能夠在同功率情況下縮減基礎制造與吊裝成本,并通過提高可靠性來獲得更好的經濟性。海上風機技術發展最為成熟的歐洲市場,在過去10年單機容量增加了62%。2016年吊裝的361臺機組平均單機容量為4.8MW,新投標的單機容量達到8MW。預計到2020年,單機容量為10MW的海上風電機組將會投入商業化應用,而到2023年,單機容量為15MW的海上風電機組將面市。

    另外,從風電場平均規模來看,歐洲最近10年內投產風電場的平均規模從2006年的46.3MW上升到2016年379.5MW,根據規劃,預計2020年投產的風電場將達到百萬千瓦級。

1991-2017年,歐洲風場使用風電機組容量與葉片長度大幅提升

數據來源:公開資料整理

1991-2017年歐洲風電場平均規模有大幅增長

數據來源:公開資料整理

    技術進步帶來最大的利好是海上風電競標電價大幅降低。過去5年海上風電裝機成本累計下降46%,2016年一年內下降了22%,主要路徑有兩個方面:1、更大功率機組的商業應用減少了風電機組基礎和施工安裝的工作量,并降低了后期運維費用;海底電纜電壓等級提升增強了電力輸送能力,并降低了損耗;更大更先進的風電設備運輸船可減少來往港口的次數,進一步降低了安裝成本;海上作業裝備與技術進步大幅降低遠海的施工建設成本。2、產業鏈各個環節如風電機組制造和安裝、風電機組基礎施工、海上升壓站、海底電纜等技術及產業不斷成熟并實現規模化發展;成熟的港口基礎設施為海上風電安裝船提供了更好的靠泊條件,并為風電設備及組件預裝配提供更大的堆場,推動了海上風電制造、安裝和維護成本的降低。

歐洲海上風電項目運營年的預估平準化度電成本

數據來源:公開資料整理

    2017年4月最新一輪德國海上風電項目競標出現零補貼電價,標志著隨著這一批中標項目的投產,德國將于2023年前后進入海上風電平價上網的新時期。德國和荷蘭、丹麥的項目競標已將未來海上風電的平準化度電成本(LCOE)降至50歐元/MWh以下,意味著一些在2021—2025年期間并網的項目比當前開工建設時的項目的平均價格降低66%。

    但成熟市場和新興市場海上風電的LCOE降幅大小不一,且新興向成熟之間的轉換還有一定差距。高成本曲線向低成本轉化大概需要3GW~4GW裝機規模的積累,這也是新興市場在到達較低成本曲線之前必須付出的代價。

從新興市場到成熟市場海上風電成本曲線

數據來源:公開資料整理

    整體來說,隨著技術進步以及產業成熟度不斷提高,海上風電的度電成本還有進一步下降空間,隨著新興市場走向成熟以后成本的大幅下降及平價上網的推行,行業預計將會快速發展。

    目前全球已經有50多個國家和地區開始發展海上風電。總體來說,海上風機市場發源地以及最成熟的市場在歐洲,截止2017年歐洲海上風機累計裝機量達到15.8GW,占全球總的裝機量83.98%比例;亞洲地區近幾年開始駛入快速發展通道,截止2017年海上風機裝機量達到3GW,占比15.96%;另外作為新興市場的北美地區(主要是美國)開始啟動。

2014-2017年歐洲海上風電累計裝機及占比

數據來源:公開資料整理

2014-2017年亞洲海上風電新增裝機及占比

數據來源:公開資料整理

    歐洲是全球最大、也是發展最成熟的海上風電市場,裝機量年增長率保持在兩位數。歐洲較全球最先開發海上風電行業,丹麥于1991年率先建成了第一個海上風電場,并在2000年建立了第一個商業海上風電場。到2008-2010年,海上風電商業化已經被各國所認同,開始進入快速增長期。截止2017年歐洲海上風機累計裝機量達到15.8GW,近4年復合增速達到24%,平均每年的新增裝機量為2.3GW。

2006-2017年歐洲海上風電累計裝機量及增速(GW)

數據來源:公開資料整理

    預計未來歐洲市場穩定增長。歐洲海上風電未來新增裝機量趨于穩定,其中英國與德國市場逐漸轉向成熟市場,丹麥,荷蘭與法國有望驅動歐洲市場未來增長,未來五年年均裝機量有望保持3GW。

未來5年歐洲海上風機新增裝機預測

數據來源:公開資料整理

    美國海上風電市場剛開始啟動。截止2017年,美國風機累計裝機量達到87.54GW,幾乎全是陸上風機。近幾年隨著技術的進步,大功率風機推出,美國海上風電市場逐步開始啟動,2016年開始有海上風機裝機,總計達到30MW。

1997-2017美國風電累計裝機(MW)

數據來源:公開資料整理

2013-2017美國海上風電累計裝機(MW)

數據來源:公開資料整理

    美國海上風電資源豐富,市場未來發展潛力巨大。美國五大湖區海上風電總容量可以達到10800GW,,年產電量44萬億度,若以目前技術可以支持的海上風電來計算的話,總容量達到2058GW,年產電量可達7萬億度,遠超目前市場體量。

美國五大湖區海上風電容量

數據來源:公開資料整理

    美國市場發展開始加速。首先從項目儲備來看,截止2018年6月,美國已運營、在建、已批準、審批中和規劃中的海上風電項目共計有28個,總計劃裝機容量達到8.93GW,其中已運營、在建、已批準和審批中的海上風電項目有9個,總計劃裝機容量達到1.95GW。其次,從未來發展規劃來看,美國能源局對于海上風機裝機規劃,計劃在2020年累計裝機3GW,計劃在2030年累計裝機22GW,計劃在2050年累計裝機86GW,對應來看,未來兩年、2020-2030年、2030-2050年年均裝機量分別為1.49GW、1.9GW、3.2GW,加速發展趨勢很明顯!

美國能源局2020年、2030年、2050年的海上風機累計裝機規劃目標

數據來源:公開資料整理

2018年6月美國海上風電項目審批進度(MW)

數據來源:公開資料整理

    亞洲海上風電行業進入快速發展通道。近幾年亞洲海上風機年均裝機規模約0.63GW,累計裝機達到3GW,復合增速為44.05%。其中主要是中國與越南,累計市場份額分別為14.82%、0.53%。對于未來亞洲市場發展趨勢,亞洲風能協會預測,到2027年,亞太地區海上風電裝機容量將增長20倍,從2GW增長到43GW,年均裝機量約在4GW左右,中國將成為亞太地區海上風電增長主要驅動因素,臺灣、韓國與日本將在2020年后加入增長行列。

2013-2017亞洲海上風電累計裝機容量及增速

數據來源:公開資料整理

2017-2027MAKE關于亞洲海上風電累計裝機預測

數據來源:公開資料整理

    風力發電已成為全球可再生資源發電的重要方式之一,海上風電近年來飛速發展。2017年全球海上風電裝機容量恢復積極良好的發展勢頭,2017年底,全球海上風電累計裝機容量18.81GW,海上風電新增裝機容量主要來自英國、德國和中國。

    英國海上風電市場份額全球第一。英國海上風電雖然起步比丹麥晚,但由于海上風能資源豐富和完善的政策扶持體系,已超越丹麥。英國于2000年12月開始建海上風電場,目前已躋身世界海上風電領軍行列。英國海上風力資源占歐洲總資源相當大的比例,其海上風能接近1000TW•h。2017年,英國海上風電累計裝機容量為6836MW,占全球海上風電市場份額的36.3%,裝機量全球第一。德國海上風電市場份額歐盟第一。德國受海洋法限制,海岸線15海里之內不允許開發海上風電場,導致造價預算遠遠高于丹麥和荷蘭的海上風電場。雖然德國海上風電起步也比較晚,但由于政策支持,發展相對領先。截至2017年底,德國累計海上風機裝機容量5355MW,居歐盟第一、世界第二。丹麥海上風電停滯不前。丹麥是最早利用風力發電的國家之一。1997年,丹麥政府制定了海上風電發展計劃。從2010年開始,丹麥累計裝機量居歐洲前列,2011年海上風電達到巔峰時期,風機數量全球第一。2017年,丹麥退役了5MW海上風電,海上風電累計裝機容量為1266MW,占全球海上風電市場份額為6.75%。中國海上風電裝機容量增速加快。近年來,中國海上風電裝機容量呈遞增趨勢,據統計,中國海上風電累計裝機容量為2790MW,同比增長71%。根據《風電發展“十三五”規劃》,到2020年底,中國海上風電并網裝機容量將達到5000MW以上,開工容量超過10000MW。

    相關報告:智研咨詢網發布的《2019-2025年中國風電場行業深度調研及投資前景預測告

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