浮式风电： 化雄心为行动

报告 浮式风电：化雄心为行动 Floatingwind:Turningambitionintoaction 目录 __ __ __ ___ ___ ___ ___ 简介03 关于研究04 选择投资标准和缓解风险05 选择技术概念07 供应链挑战09 让浮式海上风电成本可控10 2050年的成本预测11 浮式海上风电商业化12 关键要点13 -2- 浮式风电：化雄心为行动 海上风电正在经历十年大发展。但随着空间变得稀缺，而且不少近海区域被证实对于底部固定式风机来说过深了，浮式风力正变得越来越有吸引力，并有望在海上风电的总体市场中占据更大的比例。 -3- 据DNV的《能源转型展望》报告预测，到2050年，15%的海上风电装机总量将来自浮式海上风电。这意味着未来30年间，全球范围内要安装的浮式海上风电装置容量将达到300GW左右，需要约2万台风机，每台风机将安装在重量超过5000吨的浮式机组，并使用大量系泊缆绳予以固定。如果这些缆绳首尾相连，差不多可以绕地球两圈。 要实现这些雄心勃勃的目标，有赖于仍处于起步阶段的技术的商业化，并且离不开投资。但早期迹象充满希望，风能行业有望化雄心为行动，其中DNV的行业洞察研究显示，在通过风能营利的组织中，有60%预计将在2023年加大对浮式海上风电的投资。 但是风力发电要充分发挥潜力，还需要克服一些挑战。 为了能更好了解行业对于这些挑战的看法以及如何解决挑战，DNV对世界各地的浮式海上风电专家开展了调研。 我们调研的公司 4% 10% 16% 2% 13% 8% 7% 19% 3% 8% 5% 5% 咨询公司 风机制造商 浮式结构制造商项目开发商 项目运营方 银行/投资公司保险公司 公共机构服务供应商 工程、采购、施工和安装公司组件制造商/供应商 其他 Floatingwind:Turningambitionintoaction 关于研究：来自全球244位浮式风电专家的洞察 10% 英国和爱尔兰 北欧 18% 南欧 8% 北美 3% 其他 31% 亚太 30% -4- Floatingwind:Turningambitionintoaction 选择投资标准和缓解风险 风能发电往往比其他清洁能源项目更容易投资，尤其在较为成熟的市场中。浮式海上风电拥有良好的商业机遇，但依然存在障碍。我们询问受访者，在选择投资市场时考虑的标准是什么？得票最高的选项是潜在市场规模，有21%的受访者提到了这一点。这并不奇怪，因为我们希望开发商和投资者进入某个市场的动机，取决于可以为他们提供多种机会的潜力。 影响市场潜在规模的因素很多，包括对清洁电力的需求、技术潜力以及浮式风电的市场竞争力。除此之外，还有当地就业前景和创造新的出口产业，以及当前政府对于海上浮式风电是否有特定的目标。 第二大选项（16%的受访者选择）是监管和政治稳定性。在进入一个市场时，开发商和投资者需要尽可能减少不可控的风险。他们希望在一定程度上能确保其设定的目标和雄心可以在当前政府执政期之后维持更长的时间，市场几乎不会出现什么变化，即便有也是经过深思熟虑的。 政府可以主要通过政策与监管框架降低风险并创造确定性，在增强投资的市场吸引力方面发挥主导作用。除了长期稳定性外，政府还可以帮助营造适当的环境，加快市场发展，例如通过补贴浮式风电项目和诸如电网、港口等基础设施。 第三多的选项是电网的适应性，有12%的受访者提到了这一点。这也呼应了DNV行业洞察研究报告的结论，研究表明能源行业中87%的受访者表示，迫切需要加大对电网的投资。四分之三（76%）的受访者表示，电网基础设施尚不足以将可再生能源接入高需求领域。电网连接一直是浮式风电的热议话题，并被视为近期落地苏格兰和加利福尼亚州的部分站点的关键问题之一。 21% 潜在市场规模 在选择投资的市场时，你会考虑哪些标准？ 16% 监管/政治稳定性 12% 电网稳定性 10% 当地供应链 9% 补贴吸引力 其他选择包括：环境共存问题、本地成分要求（LRC）、我的组织当前的市场地位、以及它能否让我的组织获得市场先发优势。 -5- Floatingwind:Turningambitionintoaction 浮式风电是一个经验有限的新兴行业。该行业需要引入新技术来降低成本、扩大规模，并将浮式风电应用在新领域。此外，浮式风电在很多市场上都是首次部署的海上风电项目。所有这些都可能造成较高的投资风险。 22% 技术标准化 18% 监管确定性 15% 减少运维中的不确定性 8% 项目的短期上升 那么在这样一个快速发展的动态市场中，投资者如何缓解风险呢？ 12% 政府补贴 对技术标准化的呼吁并不令人意外。目前有超过50个浮式风电的概念处于开发阶段，公布的新概念层出不穷。其中部分概念的设计与领先的概念类似，但在质量和制造工艺等因素上可能更有竞争力。其他概念则有更激进的变革，例如转塔式系泊系统、各浮动结构上安装多台风机、垂直轴风机，或将浮式风电与波浪发电或制氢装置相结合。看到如此多的浮式风电新设计处于测试中令人感到鼓舞，然而宽泛的概念也可能成为行业降低成本的障碍，毕竟最终要吸引不带补贴的投资。目前，数量繁杂的制造工艺和形状使供应链难以提供高效的制造设备，风机制造商也很难造出最佳的浮式风机。行业亟需创新，例如改善绩效、减轻重量、承受恶劣环境条件、实现高效运转等。但我们要注意，这些改进不能以牺牲进步为代价。 当前大规模交付相对良好的解决方案，要胜过未来提供寥寥几个完美的方案。 该行业需要快速实现规模化。当前大规模交付相对良好的的解决方案，要胜过未来提供寥寥几个完美的方案。这同样关系到风机的尺寸，因为不断增加的尺寸可能给供应链优化带来困难。 一大问题是：我们什么时候才能看到某种形式的标准化？在2030年之前，很少有浮式风电概念在商用规模的风电场中得到测试，因此到本世纪三十年代中期之前，标准化的效果可能有限。之后行业可以通过各种技术方案，更好地了解商用规模风电场的成本和绩效。 -6- Floatingwind:Turningambitionintoaction 选择技术概念 除了大量的浮式风电基础概念可供选择外，还有多种多样的风机、电缆和系泊系统。我们的调研要求行业列出他们选择技术概念时的前三大标准。排名前三的分别是制造成本、环境条件和运维成本。制造成本排名靠前并不令人意外。与基础和系泊系统相关的成本预计占资本支出的约40%。虽然减少材料很重要，但更重要的成本因素可能是如何把这种材料制成浮式风电的基础。 为此，充分了解不同市场当前和未来的制造能力至关重要。简化几何形状如用平板替代曲面板，或者通过结构模块化更便于预制，这些都是概念设计师提升概念制造能力的方法。混凝土结构的建造方式也与钢制结构差异较大，在许多缺少造船厂的市场中，混凝土结构的性价比往往更高。当地成分要求和材料的可得性也是涉及制造的重要考虑因素。 20% 制造成本 你选择技术概念的标准是什么？ 17% 环境条件 14% 运维成本 12% 规模/额定功率 11% 设计师的经验 其他选择项包括：可持续性、安装模式和成分要求。 -7- Floatingwind:Turningambitionintoaction 当前概念的技术就绪水平 为了说明概念的广泛选择以及不同的成熟度水平，我们纳入了DNV关于我们过去15年在浮式风电领域活动的内部概述。业界经常与DNV商洽，提供关于概念的技术成熟度、基准化以及评估开发项目适合性的观点。根据如地理位置、当地要求和能力等方面的差异，项目的需求不同，一个概念不一定普遍适合。虽然看到不同涌现的概念和新材料是件好事，但对于开发商做出最佳抉择来说存在挑战，因为要考虑投资成本、供应链限制、环境条件和运营费用等。 以下概述显示了一个浮式风电结构的不同要素存在多少不同的概念，以及制造材料是什么。这些根据其成熟度水平进行绘制，其中9代表已经为全面部署准备就绪的系统，1代表仅为基本概念。本概述定期予以调整，以涵盖行业的发展情况。 钢材混凝土混合 9系统为全面部署已准备就绪 带全尺寸风机（50-200MW）的预商用风电场 8系统纳入商用设计 带全尺寸风机（10-50MW）的试验风电场 半潜式 单柱式 驳船式 张力腿平台 颠覆性 7 经演示的集成试验系统 全尺寸风机的演示（>5MW） 6原型系统得到验证 海上演示/试验风机（<5MW） 5集成系统的实验室测试 浮式结构的水池试验以及风机作为一个集成系统进 行测试 4原型组件或流程的实验室测试 分别研究不同组件的水池试验；风机风洞试验，不含风机 的浮式结构在水池运动 3关键功能：已确立概念证明 数值计算，如水动力分析、结构分析、耦合分析 2已制定技术概念和/或应用 概念证明，如图纸、参考或者初步尺寸、手工计算 1已观察并报告基本原则初步概念 -8- Floatingwind:Turningambitionintoaction 供应链挑战 海上风电行业正努力抵御高企的大宗商品价格与新冠疫情后遗留的供应链问题。除此之外，海上风电需求正在考验供应链的能力，还有俄乌冲突引发的能源危机。我们询问受访者，他们眼中供应链最大的风险是什么。排名首位的是港口和基础设施。港口对于浮式风电至关重要。在理想情况下，你需要一个可以组装浮式结构和风机的位置。你还需要码头具备充足的吃水、长度和承载能力，以及超大超重结构的储存空间。目前，许多市场都严重缺乏适合浮式风电的港口和基础设施。 第二大风险是与装机容量息息相关的安装船舶的可得性。虽然浮式风电不一定需要像底部固定风电所需的先进的定制化船舶，例如自升式平台，但高效安装系泊、拖带和连接浮式结构以及安装动态电缆所需的船舶可能会遇到体积和能力方面的问题。最关键的恐怕是系泊和锚泊安装船舶的能力与可得性。即便是石油天然气行业最大的船舶，也无法高效安装最新的浮式风电场。我们也预计，油气行业中系泊缆绳与锚的安装数量将超过以往任何时候。 你认为供应链中最大的风险是什么？ 22% 19% 19% 13% 9% 3% 15% 港口和基础设施安装船舶的可用性 容量成分 可施工性 质量其他 -9- Floatingwind:Turningambitionintoaction 让浮式海上风电成本可控 由于技术相对较新且运营的风机数量有限，导致海上浮式风电的度电成本（LCOE）仍然很高。为了能加快扩大这项技术的规模，尽快大幅降低LCOE至关重要。DNV的《能源转型展望》预测，到2050年浮式海上风电的度电成本将下降近80%。这种降幅取决于多重因素，例如累计装机容量、规模经济和批量化制造等。 全球海上风电平均LCOE单位：欧元/MWh 250 200 150 100 50 浮式 底部固定 0 2020202520302035204020452050 ©DNV20221欧元=0.97美元（2022年10月） 降低LCOE的途径有哪些？ 标准化加大风机尺寸 产业化 加大风电场规模建造和运营经验 优化系泊方案 其他 我们向受访者提问，他们认为有什么降低LCOE的途径。在这个问题上有不同的意见，最多的选项（21%）是标准化，无论通过减少概念数量还是出现一种更好的结构，都可以降低LCOE。接下来偏好的选择是更大尺寸的风机和产业化，紧随其后的是加大风电场规模。 21% 17% 17% 16% 14% 12% 3% 受访者把标准化视为关键途径，这一点很有意思。DNV预计，随着十年内风电场从试点向商业规模发展，风电场规模和风机尺寸的增大将成为降低LCOE的最大因素，标准化则成为产业化的关键推动因素，将在2030年后促进成本降低。 -10- Floatingwind:Turningambitionintoaction 2050年的成本预测 我们在调研中问受访者，他们认为到2050年浮式海上风电的运营成本，与底部固定式海上风电相比更低、持平还是更高？结果的分布相当均匀，略微倾向于成本更高