漂浮式海上風電將會是下一個前沿領域,我們在歐洲正在建設漂浮式示范項目,但同時我們也為更大規模的漂浮式項目做準備。今天,漂浮式仍有顯著的技術問題需要應對,許多方案尤其是風機設計方面仍有待創新和進一步優化。歐洲計劃于2022年在漂浮式海上風電領域進行大規模項目招標。
——法國電力公司新能源北亞區域海上風電負責人杜文
2021年11月16日,中歐海上風電產業合作與技術創新論壇在鹽城召開,在“海上風電開發與合作”分論壇中,法國電力公司新能源北亞區域海上風電負責人杜文發表《中歐海上風電經驗分享》重要演講。
女士們、先生們,首先,請允許我表示深深的歉意,不能親自參加在鹽城舉辦的本次中歐海上風電論壇。感謝主辦單位邀請法國電力公司分享我們中歐海上風電領域的經驗。
眾所周知,法國電力和國家能源集團國華投資公司在2020年合資了東臺項目。這是國內中外合資海上風電項目,預計將在幾天后實現全容量并網。請允許我借此機會向鹽城市政府表示再次感謝,你們對這一項目的大力支持表明了中歐雙方政府同心協力共同應對氣候變化的決心。
首先,我將簡要介紹一下法國電力集團的情況。法國電力集團已在中國開展業務超過30年。我們首先在核電領域與中方開展合作,并逐步將業務擴展到能源服務、研發等方面。我們從2016年開始在中國投資新能源項目。
得益于我們核電、水電和新能源的電力結構,我們是世界上大的低碳電力公司。今天,我們90%的發電量實現了無二氧化碳排放,公司97%的投資都用于低碳領域。
依靠法國電力的低碳電力結構,法國90%的無二氧化碳發電排放在G20國家中是低的,相較而言,歐洲排名第二和第三的國家(英國和德國),低碳電力占比在50%至60%。
當然,當你考慮所有一次能源的需求,包括建筑、工業、交通等,在全球范圍內我們的經濟還嚴重依賴于超過75%的化石能源,例如煤炭、天然氣、石油。
為了給我們的經濟深度去碳排放,在法國電力,我們相信我們應該堅持以下的做法:
-首先,使我們越來越多的活動電氣化;
-其次,生產更多的低碳電力,在法國電力集團,我們相信可以以核電和可再生能源為主的電力結構來實現這一目標。
法國電力是一家全球性的公司。今天,我們在世界各大洲的20多個國家開展新能源業務。公司2030年的戰略目標是實現水電和新能源領域的凈裝機容量從3300萬千瓦到6000萬千瓦的增長。
關于法國電力新能源的海上風電項目,我們在德國有一家全資子公司,有200人專門為海上風電場的業主提供服務,包括運維、安裝、設計和設備修造。我們在比利時的C-Power海上風電項目是從2004年開始的,2009年至2013年分期投運。2012年,我們在法國政府的招標中中標,并自2013年起開發并投運了英國的海上風電場。
近幾年的公司主要海上風電項目分別包括在愛爾蘭獲得了超過100萬千瓦的場址;在法國政府敦刻爾克項目競標中中標,上網電價是創紀錄的人民幣340元/千瓦時;目前正在準備建設漂浮式海上風電示范項目PGL;去年6月通過競標獲得了在美國150萬千瓦項目;以及2020年5月,我們與合作伙伴國華投資公司完成了鹽城東臺項目的合作。
法國電力新能源公司在海上風電領域具有豐富的設計建設經驗,我將通過一些具體項目來介紹這些經驗。首先,讓我們看一下基礎形式,世界上廣泛應用的基礎形式是單樁,我們在東臺項目上就是使用這種基礎形式的,這是合適江蘇海域海床地質的一種基礎形式。選擇基礎形式時需要考慮很多因素:海床的地質條件、水深、當地港口的基礎設施所能提供的空間和設備,本地化的要求(例如,當地是否便于提供混凝土,還是便于進口鋼結構),有哪些安裝船可用,還有哪些所需的特殊工具等。
環境條件的限制也是重要的。例如,安裝單樁所帶來的噪音可能對海洋生物部分有害,開發商因此需要選擇其他基礎形式。當海床條件非常有挑戰性時,可能需要考慮其他類型基礎形式,例如導管架或重力式基礎等重達數千噸的大物件。
我想說的是,現場情況不一樣,就需要不同的技術解決方案,有時涉及復雜的設計和施工,對進度和成本會產生顯著的影響,因此需要專業的工業知識去找出并優化技術方案。
關于重力式基礎的案例,在英國開發的Blyth項目使我們能夠更加熟悉重力式基礎技術,從而在正在建設中的法國費康項目能更大規模的應用這一技術。有時,當海床條件很有挑戰性時,你可能需要創新并為建設設計專用工具,例如為法國圣納澤爾項目專門設計的能打8米直徑的鉆孔工具。
在運營方面,我將介紹Teeside項目。這個項目,我們是完全的風電場運營單位,2018年,在質保期結束后,我們從風機供應商手里完全接手了該項目的運營和維護。依賴于我們內部的專業知識,我們擴展了工作范圍并成為了完全的運營商。我們還有一些其他項目也能表明我們在運營維護方面有具體的經驗。
像其他眾多的海上風電開發商一樣,我們也在各大洲開發新的項目。如果僅就法國市場的開發而言,我們的團隊正在準備2022年的兩個項目的投標:一個是100萬千瓦的固定式基礎項目。
另一個是超過20萬千瓦的漂浮式海上風電競標。對于漂浮式而言,參與這個競標意味著我們已經越過了只為展示新技術的可行性,但設計非常保守、成本高昂的試點或示范項目階段。通過參加這一大型項目的招標,我們已經為參與到大型商業化的漂浮式項目開發做好準備,我們所面臨的挑戰的是既要保證技術的可靠性還要保持項目方案具有經濟競爭性。
過去十年中,包括海上風電在內的可再生能源的價格下降非常驚人。10年前,太陽能的價格是現在的10倍,陸上風電和海上風電是現在的2至3倍。由于技術創新、規模效應、工業標準化、有利的監管政策框架為投資者、供應商和融資機構提供了穩定的預期等因素,可再生能源的價格出現了明顯的下降。在海上風電方面,我可以舉一個例子。在我們的法國項目中,可以看到電價的顯著降低:對于固定式基礎,當我們比較2019年中標的敦刻爾克項目和目前3個在建的項目(2012年中標),電價已下降到了當時的三分之一。對于漂浮式,2022年預計開標的大規模項目和2016年中標的示范項目相比,電價預計會下降一半。
關于我們2019年中標的敦刻爾克項目,以下原因可以解釋電價為何可以低至人民幣340元/千瓦時:更大的風機單機容量;更大規模的項目而導致的規模效應; 更多在運維方面的經驗反饋;不同的項目范圍:法國像其他地區一樣,電網公司現在負責海上升壓站和電網接入。這些因素也通用于其他項目。
中歐的某些不同方面也解釋了為什么敦刻爾克項目的電價看起來比較低:
1.敦刻爾克項目的風速在10至11米/秒,相較而言,江蘇的風速偏中等,對收入的影響差異巨大。
2.另一點看上去是技術層面的,在歐洲,長期的購電協議所承諾的價格是隨通脹而變化的,因此項目全壽命周期里電價是增長的,而在中國,電價通常是不變的。所以敦刻爾克項目的電價是會隨著時間而增長
這些不同(比如江蘇的中等風速、電網接入的不同范圍、不變電價)意味著東臺項目現在還不能獲得像敦刻爾克項目那樣低的電價。
我剛剛談到了風機單機容量的增大,這是歐洲海上風電技術進步和成本下降的主要因素。
今天,我們在歐洲開發的海上風電項目通常會考慮:在項目設計階段,14至16兆瓦機組;在項目的投標準備階段,17至20兆瓦的機組,即使這類風機還是概念設計階段,并不實際存在。大風機帶來了以下好處:基礎和集電線路的減少,因此,需要動員更少的安裝船只,而通常安裝船都很貴。這些都對降低成本做出了貢獻。
另外,我想介紹一下歐洲的工業合作,對歐洲海上風電產生的積極影響。
首先是聯合工業項目計劃(JIP- Joint Industry Programs),這是一個合作項目,匯聚了主要的工業研究機構、大學和開發商。這些項目的目的是開發技術創新和減少海上風電項目的工業風險。法國電力作為該項目計劃的成員參與了其中一系列的項目。這些聯合項目對于改善技術和海上風電項目的認證至關重要,從而推動成本下降,進而確保項目的可融資性和可擔保性。
其次,通過法國電力的內部研究院與我們在歐洲建或在運項目的緊密合作,我們在許多項目中獲取了全面的專業知識。舉個例子來說明我們在研發活動中所獲得的具體產品,我們開發了浮體結構運動的仿真工具。這個工具使我們能夠對不同的浮體技術概念做出評估并挑戰它們的技術和經濟性。我們使用這個工具來對2022年法國漂浮式海上風電項目招標做積極準備,目前已完成了對10家不同供應商的審核、挑戰和評估。
在運營維護領域,海上風電在歐洲已經開展了20多年。因此,主要參與的公司積累了大量的運維經驗反饋。我們目前繼續工作進一步降低成本和優化維護計劃,好的運行和維護是至關重要的,如果想保證項目的盈利性,需要確保風電場能正常工作,在25年生命周期里可靠運行。
關于漂浮式海上風電,我之前介紹了漂浮式,在固定式基礎項目之后,漂浮式海上風電將會是下一個前沿領域。當我們進到離岸更遠的地方,更深的海域,風力則會更加強勁。我們在歐洲正在建設漂浮式示范項目,但我們同時也在為更大規模的漂浮式項目做準備。今天,漂浮式仍有顯著的技術問題需要應對,許多方案仍有待創新和進一步優化。我希望特別提醒漂浮式技術有待提高的一個方面:今天,風機供應商通常提供的保證只限于風機的有限擺動,因此有必要進一步提高風機設計使其更適應浮動環境。
漂浮式海上風電是一個不斷壯大的行業,計劃會在2022年進行大規模項目招標。
今天,許多浮體結構正在互相競爭。它們都有各自的競爭優勢和利弊。我們目前只在漂浮式發展史的起步階段,這將是一件大事,一個令人興奮的旅程。目前,英國預計2030年后海上風電市場的主要增長將來自于漂浮式項目。
此外,我還將介紹兩點軟技能。它們不是技術方面的,更多的是經驗分享,比如安全方面和生物多樣性方面。中國近在昆明舉辦了聯合國生物多樣性大會,我知道生物多樣性也是鹽城市政府的重要關注點,例如對濕地和丹頂鶴保護。
生物多樣性方面,我們通常不僅在開發階段而且在項目25年的生命周期里研究對它的影響,包括海洋生物,鳥類等。對于這些問題,我們需要長期研究,并更多的從我們的運營項目中獲得經驗反饋。
安全方面,歐洲海上風電的行業組織聚集了海上風電的運營商們,可以就安全事件或事故的經驗進行分享,能夠對安全實踐做出交流。即使是直接的競爭對手,也能分享和互相學習,因為大家的目標一致,都是零傷亡。
我希望舉兩個簡明的例子說明中國對世界海上風電的貢獻。目前,中國海上風電的供應鏈主要聚焦于國內市場,但我認為我們可以預期中國將越來越重視國外市場。我能想指出以下兩點:
首先,中國風機廠商將提供更大單機容量的海上風機,能更好的適應漂浮式環境,如我之前提到的,風機對于擺動的性能現在還不能很好適應漂浮式項目。
其次,考慮到距離近,運輸成本低,而且環境相似(風速中等,臺風等),中國企業可能會對亞洲的海上風電市場非常感興趣,來自中國的設備可能更適應與中國市場相似的亞洲市場。
總之,我確信中國和歐洲都有很多事情可以互相學習,雙方能夠合作為海上風電產業的壯大做出有力的貢獻,進而為能源轉型做出有力的貢獻。