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《风能》“海风列国志”系列| “日不落帝国”的海上风电新野望

顾晓明 风能专委会CWEA 2023-06-21
收录于合集
#风电 88 个
#《风能》杂志 78 个
#能源转型 203 个

  

《风能》“海风列国志”栏目

    ——第二期  “日不落帝国”的海上风电新野望

 第一期：《风能》“海风列国志”系列专栏| “童话王国”的海上风电新篇章


 

 “日不落帝国”的海上风电新野望

文 | 顾晓明


上一篇“海风列国志”文章提到，风电在丹麦电力供应中的占比达到了50%，但它毕竟只是一个仅有500余万人口的小国，总量有限。在本期“海风列国志”文章中，我们来看看拥有6600万人口的欧洲大国——英国。

乡下的风车

1887年7月，苏格兰名为“Marykirk”的乡下，电气工程师詹姆斯· 布里斯（James Blyth）在自己的度假小屋院子中建造了世界上第一台风力发电设备，通过向蓄电池充电，继而为度假小屋提供照明电力。詹姆斯· 布里斯在随后发表的论文中如此描述他的风电机组：“这台风电机组采用三脚架的设计，风轴长33英尺，风臂长13英尺，端部有帆布制作的风帆，通过绳索和飞轮连接一台布尔津发电机。”
受限于当时的技术条件，风力发电毫无性价比可言，因此，它并未受到社会的重视。直到1970年，英国才开始重新评估工业规模风力发电的可行性。
1991年，英国第一座商业运营的陆上风电场在英格兰南部Delabole 地区建成，安装了10台单机容量为400千瓦的风电机组。
在接下来的20多年中，英国陆上风电发展迅速，截至2020年年底的建成装机规模已超过1300万千瓦，约占年电力供应的13%。
然而，由于现代风电机组的尺寸越来越大，英国（苏格兰除外）对陆上风电设施提出的125米限高要求，近年来在技术上限制了陆上风电的开发。因此，英国人很自然地将目光投向了大海。
英国四面被北大西洋围绕，海域面积广阔，大风天气频繁，海上风能资源约占欧洲总量的1/3，号称欧洲第一。据估算，如果英国将其0~25米水深海域的1/3开发，就可以使风电装机规模达到4000万千瓦，达到2020年夏季英国全国电力需求约90% 的水平。
当然，在海上风电刚起步时，英国面临的问题是：成本太高。英国政府的解决办法是，要求电力提供商必须以规定价格采购一部分风电，否则就需缴纳罚款，此即从1990年开始实施的NFFO（Non Fossil Fuel Obligation，非化石燃料合约）机制。在起步阶段，借助该政策，英国海上风电行业获得了至关重要的财政补贴，从而在成本高昂的初期得以生存。
得益于NFFO机制，英国的第一座海上风电场Blyth（以本文开头提到的第一台风电机组的发明者命名）于2000年建成，这是全球第三座海上风电场。Blyth海上风电场仅安装了2台单机容量为2兆瓦的风电机组，它们是当时世界上最大的海上风电机组。
图1 布里斯制造的风电机组

风能视频|英国风电试验田——布莱斯海上风电支持基地

王室的许可

在英国海上风电发展过程中，有一个机构值得一提。英国海岸线以外12海里的海域，绝大部分属于“英国女王持有的公共财产”，由一个半独立法人实体Crown Estate代为管理。因此，英国海上风电，特别是初期近海浅水海域的项目开发，必须得到Crown Estate的许可。
1998 年，英国风能协会，即现在的RenewableUK，在英国政府的同意下，开始与Crown Estate协商并于1999年达成协议，由后者发出17个具有试验性质的项目建设许可，主要目的是积累海上风电场建设和运营经验。这就是英国海上风电开发史上的“初始轮”，起点很高，总装机容量达到120万千瓦。
2002 年后，NFFO机制逐步被RO（Renewable Obligation，可再生能源合约）机制取代。后者在本质上是前者的升级版，将英国电力提供商必须采购的可再生能源比重提高到11.1%，并于2015年进一步增至15.4%。达标的电力提供商每提供1兆瓦时的并网电力，会获得一份ROC（Renewable Obligation Certificate，可再生能源合约证书）。到2008年，陆上风电和海上风电被区分开，电力提供商每提供1兆瓦时海上风电的并网电力，会获得双份ROC。
2003 年，依托RO机制框架，英国在第二轮海上风电开发中授出了15份建设许可，规划装机容量达到720万千瓦。
2008 年，英国海上风电装机容量超过丹麦，跃居世界第一。
同年，经过对前两轮经验教训的总结，Crown Estate 批准了规模庞大的第三轮海上风电开发计划，规划装机容量达到2500万千瓦。
2010 年，Crown Estate批准了初始轮和第二轮项目的扩展计划，规划装机容量为200万千瓦。
2015 年，英国政府宣布RO机制将由CfD（Contract for Difference，差价合约）机制取代，成为海上风电开发新的补贴方式。不同于之前的模式，CfD机制采取划定可再生能源并网电价的形式，成本如超过并网电价，由政府补贴；反之，则需要上缴这部分利润。CfD机制在很大程度上消除了投资者面临的不确定性，增加了其投资可再生能源的信心。
2019年，第四轮英国海上风电开发计划基于CfD 机制框架发布，总装机容量为700万千瓦，包括目前全球最大的海上风电项目——Dogger Bank。
到2020年12 月底，英国海上风电累计装机容量突破1000万千瓦。这其中，也有中国资本的身影。
预计到2025年，英国海上风电累计装机容量将达到2020年的2倍，即2000万千瓦。

帝国的野望

日前，英国政府承诺到2030年使海上风电累计装机容量达到4000万千瓦，加上陆上风电现有的1300万千瓦装机容量，英国风电总装机容量将确定超过2020年的全国全部电力需求水平（约5000万千瓦）。
据估算，为达到这个雄心勃勃的目标，需要500亿英镑（约合人民币4387亿元）的新增投资，这对英国政府来说也是个很大的挑战。
除了资金，英国海上风电开发面临的另一个问题是可用海域。前文提到，英国如果开发其水深不超过25米海域的1/3，海上风电装机容量可达到4000万千瓦。1/3为概数，是综合考虑地质水文条件、航运、国防、海洋生物保护等因素后，这部分海域在理论上的最大可用比例。也就是说，至2030年，英国为达到4000万千瓦的海上装机目标，25米水深以下可用海域将基本告罄。

BBC：Hywind Scotland为世界首个完全投入运营的漂浮式海上风电场 

在水深超过25米的海域，固定式海上风电的经济性优势已被极大削弱，漂浮式风电成为一个无法忽视的选项。英国政府为了推动海上风电的可持续发展，早已开始行动。
图2 向2万户苏格兰家庭供电的Hywind Scotland项目

英国拥有世界第一座，也是截至目前唯一一座商用漂浮式海上风电场，即在苏格兰海域由挪威能源公司Equinor设计、开发、运营的Hywind Scotland。该项目的水深为95~120米，安装了5 台6兆瓦漂浮式风电机组，于2017 年建成投产。
英国政府在Hywind Scotland 项目上投入了大量的财政补贴，目的在于尽快积累漂浮式海上风电的建设和运营经验，为将来走向深海做好准备。
Hywind Scotland是世界上首个完全投入运营的漂浮式海上风电场
Roar Lindefjeld/Wolcam/Equinor

Hywind Scotland项目采用西门子歌美飒6MW风机，图为对接现场

Hywind Scotland漂浮式海上风电场基本资料
关注CWEA，后台回复 hy116，
下载Hywind漂浮式风电高清视频和几个项目介绍PPT。

2020年10月，英国政府正式提出到2030年使漂浮式海上风电装机容量达到100万千瓦的目标。目前，英国仅有Hywind Scotland 项目，装机容量为3万千瓦，意味着在未来10年内，英国需要建设至少97万千瓦的漂浮式海上风电。对包括Equinor在内的漂浮式海上风电方案提供者来说，这是一个巨大的机会。
英国《泰晤士报》报道首相约翰逊谈海上风电发展计划

2020年10月，英国首相鲍里斯·约翰逊在保守党大会上提到风电开发计划时表示，英国将成为“风中的沙特阿拉伯”（原文为“Saudi Arabia of wind”）。这个目标能否实现，让我们拭目以待。 CWEA

来源 |《风能》杂志


参考： 《风能》“海风列国志”系列专栏1——“童话王国”的海上风电新篇章
 
5星视频！点击播放视频（时长：4:15）
堪比大片！
全球首个漂浮式风电场巨型风机

Saipem 7000 整体吊装漂浮式风机视频。
视频为从岸上吊装到海上以及详尽的对接现场细节。

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约翰逊说，英国将像石油领域的沙特阿拉伯一样，在绿色能源发展方面成为领先者。 英国政府宣布，英国不仅将在海上建造固定基础的海上风电场，还将建造漂浮式海上风电——到2030年，漂浮式风电装机起码达到1GW，有望成为世界其他地区漂浮式风电装机总和的15倍。“正如我们一谈到沙特阿拉伯就意味着石油一样，英国也希望一谈到海上风电就想起英国。”

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英国海上风电市场投资指南（中英文版本）
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下载报告中英文版本PDF

http://vision.renewableuk.com/
《驱动未来：能源转型愿景》报告
Powering the Future: 
RenewableUK’s Vision of the Transition
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