十年前浮式風機對于我們來說還是個新概念,全球也只部署了非常有限的幾個小功率樣機進行測試,而現如今,真正的商業浮式風機風場已經投入運行。
近年來油公司對于風電開發,乃至于浮式風電開發逐漸提高了重視程度,特別是Equnior在蘇格蘭的Hywind Scotland Wind Park世界第一個商業浮式風機項目取得成功以后,越來越多的油公司將其降低二氧化碳排放的解決方案聚焦到浮式風電領域。
Equinor在挪威的Hywind Tampen項目部署了11臺Hywind浮式風機為Snore和Gullfaks油田開發進行供電。意大利油企Resol和Aker與美國Priciple Power Inc(PPI)進行合作尋求在浮式風電領域取得突破。Shell同丹麥Stiesdal Offshore Technologies和瑞典的Hexicon AB進行合作。
更多的能源開發商,包括油氣行業的能源巨頭都將目光聚焦在浮式風電領域,浮式風電的發展迎來了重要的機遇期。
浮式風機基礎發展簡要回顧
近20年來出現了很多浮式風機基礎概念,其中Equinor的Hywind概念推出較早。在挪威沿海經過長期測試以后,2017年蘇格蘭Peterhead沿海部署了全球第一個投入商業運行的浮式風場,容量30MW。
PPI的Windfloat無疑是目前最成功的的浮式風機概念。其第一個樣機在葡萄牙進行了長期測試以后目前被拖航至蘇格蘭阿伯丁沿海的Kincardine Offshore Wind Farm繼續服役。Kincardine 風場的所有者,西班牙的Cobra預計將陸續在該風場部署50MW,單機8MW的Windfloat浮式風機。
2018年,Ideol在法國和日本部署了個一臺Damping-Pool樣機,TodaCorporation在日本的GOTO項目還將部署10臺Damping-Pool浮式風機并為該項目專門投資建造了半潛安裝船。
2021年法國沿海還將部署兩種浮式風機。EDFEnergy的Nouvelles將部署三臺8.4MW西門子歌美颯風機,采用SBM的TLP基礎浮式風機。Eolfi的Groix項目將部署4臺6MW采用Naval Energies半潛基礎浮式風機。
Stiesdal的Tetraafloat和Hexicon概念完成了第一階段的概念設計預計在2022年之后投入樣機測試。
其他的概念還包括:四立柱單點系泊的半潛基礎Eolink,西班牙Saitec的單點系泊SATH,瑞典的垂直軸風機概念SeaTwirl,Saipem的Hexafloat。經統計,這些浮式基礎概念鋼結構重量范圍大概在410t/MW,混凝土材質結構重量為1100t/MW。
換句話講,如果你設計的鋼結構半潛風機基礎支撐的是6MW級別風機,那么基礎的鋼結構重量應該在2500t左右,這是一個客觀規律。
歐洲目前依舊是浮式風機的主戰場,位于基礎引領地位,但規模較大的開發商已經不滿足于在歐洲進行浮式風機項目開發,他們的目光是全球性的。Equinor和PPI進行合作,目前是美國西海岸以及夏威夷浮式風機項目的主要參與者和領導者。
亞洲也是未來5年浮式風機項目發展的熱點區域,主要包括日本、臺灣、韓國以及中國大陸。歐洲未來的浮式風場項目將集中在蘇格蘭、法國沿海,其中法國未來發展規模最大,Quadran以及Eolfi已經宣布將在法國的試驗風場項目之后跟進建設商業風場,預計未來法國沿海將有2~5GW的潛在浮式風機發展空間。
展望未來
相比于動輒以多少多少GW來衡量和展望浮式風機的未來發展情況,通過統計浮式風機的部署數量更能直觀的考察未來浮式風機的發展前景。
預計到2022年,全球將部署50臺左右的浮式風機,這一數量有可能在2022年增加到200臺,樂觀估計的話到2030年有可能到1500臺。同時,風機容量也會越來越大。目前主流是6MW、8MW,未來的主流會達到10MW乃至12MW,Vestas和GE目前都在進行10MW級風機的研發工作。
隨著水深的增加,單機容量的增加,單臺浮式風機的成本成為事關成敗的重要因素。隨著技術發展和規模增加,2022年的單臺浮式風機成本可能是4千萬美元,到2030年有可能下降到3000萬美元,但這里面存在非常多的不確定性。
大兆瓦的風機逐漸成為主流,短期內單機成本不會下降很快。越大容量的風機,其浮式基礎需要設計的更大,系泊系統也需要更強。隨著市場的需求逐漸增加,海上安裝資源會更加緊俏,安裝船的日費率會逐漸增加,這使得項目建設對于安裝資源的依賴性加強,建設周期拉長。在安裝資源稀缺和市場尚未完全發展的時期,浮式風場的CAPEX還將是一個天文數字,因而預計在最近十年內,全球的浮式風場還將以小規模為主。同時,浮式風場一般離岸距離較遠,運行風場需要付出的OPEX也不是個小數字。
隨著項目建設的進行和開發運行維護的經驗積累,長期來看浮式風場的整體投資會緩慢下降,但項目的經濟性依舊會是長期的挑戰,因而拉長浮式風場的整體服役時間會是一個普遍的、最可行的選擇。設計壽命長、質保時間長的風機會在未來具有更好的發展前景。
開發商進行浮式風場投資之前都會進行樣機測試,并不是所有的概念都能滿足開發商盈利要求。好的概念能夠給與項目投資人足夠的信心,這也是目前主流概念集中在Hywind,Windfloat和Ideol三者身上的最大原因。只有經過長期測試,能夠在經濟性上說服開發商的概念才會在未來有更好的發展空間,這是目前浮式風點發展的一個趨勢。在未來一段時間內,主流的概念會越來越集中甚至形成壟斷,一些發展較慢或者剛推出的概念可能很難再有出頭之日。
固定基礎風機和浮式風機
對于固定基礎風機服役的極限水深目前的主流觀點以30m為限,一般認為60m以上水深對于部署浮式風機會取得較好的效果。一些地區的土壤條件和地址條件可能并不適合大規模部署固定式風機。在這些地區部署浮式風機不失為一種相對好的選擇。但在浮式風機商業開發在經過長時間實踐證明前,固定式風機還會是主流的海上風機基礎形式。
近年來油公司對于風電開發,乃至于浮式風電開發逐漸提高了重視程度,特別是Equnior在蘇格蘭的Hywind Scotland Wind Park世界第一個商業浮式風機項目取得成功以后,越來越多的油公司將其降低二氧化碳排放的解決方案聚焦到浮式風電領域。
Equinor在挪威的Hywind Tampen項目部署了11臺Hywind浮式風機為Snore和Gullfaks油田開發進行供電。意大利油企Resol和Aker與美國Priciple Power Inc(PPI)進行合作尋求在浮式風電領域取得突破。Shell同丹麥Stiesdal Offshore Technologies和瑞典的Hexicon AB進行合作。
更多的能源開發商,包括油氣行業的能源巨頭都將目光聚焦在浮式風電領域,浮式風電的發展迎來了重要的機遇期。
浮式風機基礎發展簡要回顧
近20年來出現了很多浮式風機基礎概念,其中Equinor的Hywind概念推出較早。在挪威沿海經過長期測試以后,2017年蘇格蘭Peterhead沿海部署了全球第一個投入商業運行的浮式風場,容量30MW。
PPI的Windfloat無疑是目前最成功的的浮式風機概念。其第一個樣機在葡萄牙進行了長期測試以后目前被拖航至蘇格蘭阿伯丁沿海的Kincardine Offshore Wind Farm繼續服役。Kincardine 風場的所有者,西班牙的Cobra預計將陸續在該風場部署50MW,單機8MW的Windfloat浮式風機。
2018年,Ideol在法國和日本部署了個一臺Damping-Pool樣機,TodaCorporation在日本的GOTO項目還將部署10臺Damping-Pool浮式風機并為該項目專門投資建造了半潛安裝船。
2021年法國沿海還將部署兩種浮式風機。EDFEnergy的Nouvelles將部署三臺8.4MW西門子歌美颯風機,采用SBM的TLP基礎浮式風機。Eolfi的Groix項目將部署4臺6MW采用Naval Energies半潛基礎浮式風機。
Stiesdal的Tetraafloat和Hexicon概念完成了第一階段的概念設計預計在2022年之后投入樣機測試。
其他的概念還包括:四立柱單點系泊的半潛基礎Eolink,西班牙Saitec的單點系泊SATH,瑞典的垂直軸風機概念SeaTwirl,Saipem的Hexafloat。經統計,這些浮式基礎概念鋼結構重量范圍大概在410t/MW,混凝土材質結構重量為1100t/MW。
換句話講,如果你設計的鋼結構半潛風機基礎支撐的是6MW級別風機,那么基礎的鋼結構重量應該在2500t左右,這是一個客觀規律。
歐洲目前依舊是浮式風機的主戰場,位于基礎引領地位,但規模較大的開發商已經不滿足于在歐洲進行浮式風機項目開發,他們的目光是全球性的。Equinor和PPI進行合作,目前是美國西海岸以及夏威夷浮式風機項目的主要參與者和領導者。
亞洲也是未來5年浮式風機項目發展的熱點區域,主要包括日本、臺灣、韓國以及中國大陸。歐洲未來的浮式風場項目將集中在蘇格蘭、法國沿海,其中法國未來發展規模最大,Quadran以及Eolfi已經宣布將在法國的試驗風場項目之后跟進建設商業風場,預計未來法國沿海將有2~5GW的潛在浮式風機發展空間。
展望未來
相比于動輒以多少多少GW來衡量和展望浮式風機的未來發展情況,通過統計浮式風機的部署數量更能直觀的考察未來浮式風機的發展前景。
預計到2022年,全球將部署50臺左右的浮式風機,這一數量有可能在2022年增加到200臺,樂觀估計的話到2030年有可能到1500臺。同時,風機容量也會越來越大。目前主流是6MW、8MW,未來的主流會達到10MW乃至12MW,Vestas和GE目前都在進行10MW級風機的研發工作。
隨著水深的增加,單機容量的增加,單臺浮式風機的成本成為事關成敗的重要因素。隨著技術發展和規模增加,2022年的單臺浮式風機成本可能是4千萬美元,到2030年有可能下降到3000萬美元,但這里面存在非常多的不確定性。
大兆瓦的風機逐漸成為主流,短期內單機成本不會下降很快。越大容量的風機,其浮式基礎需要設計的更大,系泊系統也需要更強。隨著市場的需求逐漸增加,海上安裝資源會更加緊俏,安裝船的日費率會逐漸增加,這使得項目建設對于安裝資源的依賴性加強,建設周期拉長。在安裝資源稀缺和市場尚未完全發展的時期,浮式風場的CAPEX還將是一個天文數字,因而預計在最近十年內,全球的浮式風場還將以小規模為主。同時,浮式風場一般離岸距離較遠,運行風場需要付出的OPEX也不是個小數字。
隨著項目建設的進行和開發運行維護的經驗積累,長期來看浮式風場的整體投資會緩慢下降,但項目的經濟性依舊會是長期的挑戰,因而拉長浮式風場的整體服役時間會是一個普遍的、最可行的選擇。設計壽命長、質保時間長的風機會在未來具有更好的發展前景。
開發商進行浮式風場投資之前都會進行樣機測試,并不是所有的概念都能滿足開發商盈利要求。好的概念能夠給與項目投資人足夠的信心,這也是目前主流概念集中在Hywind,Windfloat和Ideol三者身上的最大原因。只有經過長期測試,能夠在經濟性上說服開發商的概念才會在未來有更好的發展空間,這是目前浮式風點發展的一個趨勢。在未來一段時間內,主流的概念會越來越集中甚至形成壟斷,一些發展較慢或者剛推出的概念可能很難再有出頭之日。
固定基礎風機和浮式風機
對于固定基礎風機服役的極限水深目前的主流觀點以30m為限,一般認為60m以上水深對于部署浮式風機會取得較好的效果。一些地區的土壤條件和地址條件可能并不適合大規模部署固定式風機。在這些地區部署浮式風機不失為一種相對好的選擇。但在浮式風機商業開發在經過長時間實踐證明前,固定式風機還會是主流的海上風機基礎形式。