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《风能》“海风列国志”系列| 德意志的海上风电“意志”

顾晓明 风能专委会CWEA 2023-06-21

  

《风能》“海风列国志”栏目

    ——第三期 德意志的海上风电“意志”

 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

第二期:《风能》“海风列国志”系列| “日不落帝国”的海上风电新野望 

 

德意志的海上风电“意志”

文 | 顾晓明



后发先至


2010年,德国国会通过了“能源转型”(Energiewende)法案,确立向低碳、环保、可靠、价格低廉的新能源转型的宏观目标。
在火电逐步退出的时期,最初的能源转型法案仍然选择核电作为过渡。但2011年发生的日本福岛核电事故震惊全球,直接导致德国国会决定在2022年前全部关停核电项目,而应对的解决方案是加快海上风电开发。就这样,支撑德国能源转型的重担提前落到了海上风电的肩上。
截至2020年年底,德国海上风电的累计装机容量为772.8万千瓦。该国的最新规划目标是,到2030年使海上风电累计装机容量达到3000万千瓦,到2040年达到4000万千瓦,到2050年突破5000万千瓦。
也许是受到邻国丹麦的影响,德国很早就开始涉足风力发电。1995年,德国的风电累计装机容量超过100万千瓦,全部来自陆上风电。到2009年,德国陆上风电累计装机容量达到2500万千瓦。这一年,德国第一座海上风电——Alpha Ventus建成,装机容量共计6万千瓦,规模不大,带有一定的探索和示范性质。
然而,德国海上风电发展的起点非常高。2009年,当全球绝大部分海上风电项目还在使用单机容量低于3MW的风电机组时,Alpha Ventus项目直接采用了5MW机组,且水深达到30米,离岸距离接近50千米。在解决掉开始阶段的一些小问题之后,Alpha Ventus项目表现相当优异,在2012年达到了55%的容量系数,创造出当时海上风电项目的世界纪录。
自2009年以来,德国海上风电从6万千瓦的Alpha Ventus项目起步,目前的累计装机容量已经超过770万千瓦,在全球排名第三
德国Trianel Windpark Borkum II 海上风电场

顺风与逆风并存


德国海上风电的快速发展,首先应归功于政府出台的新能源政策,主要是本文开头提到的能源转型法案。
与早期的丹麦相似,德国于2000年推出固定上网电价(feed-in tariff)政策,有效期为20年,有力保证了风电运营商的稳定营收,从而打消投资者的顾虑。在借鉴丹麦和英国的新能源补贴政策后,德国在2016年又以新的差价合约(CfD)拍卖政策取代固定上网电价政策。灵活有效的补贴政策,是新能源发展的原动力。
其次,德国社会对风电的接受度非常高,这一点与丹麦和英国很相似。
在一些西欧国家,风电发展面临的主要问题是民众接受度低,新项目开发经常因为民众抗议而被拖延。其主要原因在于,风电等新能源的推广一定程度上增加了民众的电费负担。
在德国,由于火电和核电的快速退出,而新能源的价格仍然较高,德国民众支付着全欧洲最高的电费。但他们并未因此极力反对发展风电,这或许得益于德国社会对环保的重视。此外,德国还有数以十万计的居民投资小型风电场,风电行业的兴起创造出大量的就业机会。可以说,风电已经深度捆绑普通德国人的日常生活。
技术的快速进步推动建设和维护成本大幅下降,是全球海上风电大发展的一个重要条件,德国在这方面也走在了前列。
从第一个海上风电项目开始,德国就将眼光投向了离岸较远、水深较深的场址。2020年,德国新投运海上风电机组的平均离岸距离为89千米,水深为34米,几乎已经达到固定式海上风电技术应用的极限水深。在这样的“恶劣”条件下,全球前两个不需政府财政补贴的海上风电项目合同全部来自德国。
当然,快速发展的德国海上风电产业也面临着一些挑战。
进入21世纪初期,德国非常缺乏将海上风电项目生产的电力输送到岸上的输电基础设施。
2014年,德国海上风电累计装机容量达到170万千瓦,但因缺乏输电设施,只有不到三分之一的机组能够并网。当年甚至曝出为了防止腐蚀的发生,部分不能并网的风电机组不得不由柴油发电机驱动运转的丑闻。目前,这个问题已经得到极大缓解。到2020年年底,德国海域的输电能力达到820万千瓦,跟上了海上风电装机容量增长的速度。
SuedLink主干电缆
然而,德国的大部分海上风电项目分布于北海海域,所生产的电力在北部海岸就近登陆后,还需要新的陆上电缆将之送到缺电的南部经济发达地区。为了解决该问题,德国正在建设两条主干电缆,分别为SuedLink和SuedOstLink,计划于2025年完工。这有点类似于中国的“西电东输”。
TenneT在北海的电网连接情况
德国还与挪威共同建设了一条长达620千米的525千伏海底电缆线路NordLink,旨在利用挪威的水力发电设施,吸纳德国海上风电的过剩电力,再在需要的时候向德国输送电力。这条海底电缆已于2020年年底投入试运行,并在2021年5月由两国政府首脑剪彩,正式营运。
2021年5月27日,NordLink连接建设启动剪彩
NordLink连接规划示意图,连接德国Wilster到挪威Tonstad
NordLink海底连接剖面结构图
此外,德国还存在地区之间不平衡的问题由于北海的风能资源优于东部的波罗的海,德国目前86%的海上风电项目均位于北海海域,波罗的海只占14%。同时,北海沿海国家丹麦、荷兰、比利时也在紧锣密鼓地建设海上风电项目,北海海域变得越来越拥挤。最新的研究成果表明,过于接近的海上风电项目会严重降低发电能力。德国政府已经认识到这个问题,一方面加强与邻国的协调规划,避免过度拥挤;另一方面,在最近一次的海上风电拍卖过程中,向波罗的海直接划拨了超过三分之一的份额。
德国海上风电项目分布图,存在地区之间不平衡的问题。视频 | 93GW装机计划!8个欧洲国家建立波罗的海海上风电联盟 
North Sea和Baltic Sea风电地图(非高清版本)
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下载欧洲海上风电规划地图2020高清版本PDF

在德国的能源转型过程中,海上风电是最后一个被推出的新能源形式,也是发展速度最快的一个。根据德国政府公布的最新规划目标,德国海上风电在接下来的30年内会增长超过300%,这个目标将驱使德国海上风电向离岸距离更远和水深更深的海域拓展。从历史和现状来看,德国海上风电一直在朝这个方向发展。这或许意味着在不久的将来,德国有望成为漂浮式海上风电当仁不让的首个大规模应用,让我们拭目以待。  CWEA
来源 |《风能》杂志
参考链接:
1. NordLink海底连接:https://www.tennet.eu/our-grid/international-connections/nordlink/
2. NordLink海底连接剖面结构图:https://www.tennet.eu/fileadmin/user_upload/Our_Grid/Interconnections/NordLink/20180904_NordLink_Grafik-technisches_Design-DE.jpg
3. 北海和波罗的海海上风电项目分布,大图:
https://energytransition.org/files/2015/08/offshore-parks-june2015.png
4. Suedlink 项目:https://www.nsenergybusiness.com/projects/suedlink-hvdc-power-transmission-project/

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参考阅读 


 《风能》“海风列国志”系列专栏1——“童话王国”的海上风电新篇章
《风能》“海风列国志”系列| “日不落帝国”的海上风电新野望 

能源转型 | 利用海上石油和天然气开发的专业经验发展海上风电
 
图说 | 海上风电产业企业图解系列:钢结构生产商 SMULDERS

打卡全球著名海上风电场系列(4)——英国Sofia
打卡全球著名海上风电场系列(3)——丹麦Horns Rev 3
打卡全球著名海上风电场系列(2)——英国“伦敦阵列”
打卡全球著名海上风电场系列(1)——英国Hornsea One
 
2021年上半年德国风力发电量减少的启示:为何应更多发展海上风电?
 
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回顾|德国《可再生能源法》的六次修订
数据|2020年德国陆上风电报告(附下载)
蓝氢改绿氢,德国拟建设国家氢能中枢!
视频 | 93GW装机计划!8个欧洲国家建立波罗的海海上风电联盟


进入能源新时代,风能取代煤成为德国电力第一大来源

德国2030年风光装机目标及潜在调整情况(来源:EnergyBrainpool)


数据 | 德国2030年风电展望和新一轮海上招标

   

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北海的N-3.7和N-3.8场址大致位置

https://pinta.bsh.de/

北海N-3.7场址规划

北海N-3.8场址规划

波罗的海的O-1.3场址规划
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域外 | 壳牌在德国加速绿色能源转型

报告 | 《德国2020年净公共发电报告》,可再生能源发电占比超过50%

《德国2020年净公共发电报告》报告
官网下载:
https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/en/documents/News/electricity_production_germany_2020.pdf
网盘下载:
链接:https://pan.baidu.com/s/1yXgD4nip3gDFsGVsS9tkCw
提取码:1234 复制这段内容后打开百度网盘手机App,操作更方便 
长按或扫描二维码直接下载(报告和图库)
2004-2030年德国海上风电装机情况



2020年德国海上风电装机情况

2020年德国海上风电地图和详细项目资料
德国海上风电规划图(左为北海,右为波罗的海)

2021年~2025年德国海上风电招标规划图(来源:FEP 2020)
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报告 | 《2020年德国能源转型政策和新闻回顾》

2020年德国能源转型政策和新闻回顾报告

下载链接:https://pan.baidu.com/s/1B6ilYaavKCvNd3eMIGEb4Q
提取码:1234 复制这段内容后打开百度网盘手机App,操作更方便

域外 | 壳牌在德国加速绿色能源转型
报告 | 德国拟在氢能技术投入数十亿欧元,附《国家氢能战略》中文版下载
域外 | 德国2020年电力系统负荷曲线分析研究

点击图片访问

《对电力系统灵活性的激励:德国电力市场的作用》


《京津冀与德国电力系统灵活性定量比较研究》报告
后台回复 giz910,下载两个GIZ报告pdf版本

整个德国就像一个大风电场,如果中国也这么装,可装25亿千瓦
数据 | 在德国发一度电会产生多少二氧化碳?
德国首次发行绿色债券,首批筹到65亿欧元资金
拟花费超400亿欧元,德国立法逐步淘汰煤炭
德国政府调整政策,加快陆上风电审批速度
8900万欧元!德国正式资助EDF、Ørsted牵头的海上风电制氢项目
上半年德国可再生能源电力使用量创记录,突破50%
乘风破浪的RE!上半年德国可再生能源发电占总发电量56%
德国《国家氢能战略》正式发布
《风能》杂志:关于德国能源转型的思考(附报告下载)
德国将2030年海上风电目标提升至20GW
英国全球最大海上风电场开始制氢,英国、德国等国家积极布局海上风电制氢战略


图说|欧洲风电港报告及风电港口地图详解(附下载)

欧洲海上风电港-信息图


欧洲主要风电港地图


报告编译|《欧洲风能——2020年统计与未来五年展望》

欧洲海上风电新增装机和总装机数量图。截至2020年底,欧洲共有5,402台海上风电机组并网,总计25014 MW(25GW)。


重磅报告 | 2020年欧洲海上风电——主要趋势和统计数据

欧洲海上风电– 2020年主要趋势和统计数据

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欧洲海上风电新增风电场地图

图说|最新欧洲海上风电项目地图(2021年版本,附下载)
最新欧洲海上风电项目地图
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