案例研究 ： 建立海上电网连接的新时代

从洞察力到结果 建立海上电网连接的新时代 TSOTenneT建立合作伙伴关系以释放供应市场增长 案例研究 内容 介绍3 1.欧洲的转型 能源景观4 2.设计一，构建许多6 3.主要挑战7 4.预测价值8 5.供应链稀缺性10 6.创造有意义的伙伴关系12 7.我们赢或输在一起14 免责声明:这个案例研究代表了ArthurD.Little与TenneT的合作努力，旨在对双方共同承担的一个特定项目进行深入分析。本文件的目的在于分享该项目中的宝贵经验和成果，并保持ArthurD.Little在所有出版物中秉持的诚信和独立标准。 GEORG玻璃 慕尼黑能源与公用事业业务合作伙伴 RENÉPOSTULART 高级顾问2GW，海上大型项目，TenneT 受益人 伦敦能源与公用事业业务负责人 HOLGERDRAFZ TenneTTSOGmbH海上大型项目采购主管 我们要感谢所有为审查本报告作出贡献的人，特别是迈克尔·克鲁斯。 ARTHURD.LITTLE INTRODUCTION 随着对建立符合越来越雄心勃勃的净零目标所需能源基础设施的需求加剧，该领域的公司不得不重新审视如何交付这些复杂且资本密集型的项目。因此，电力基础设施公司必须重塑与供应商的关系。采购策略正在重新评估以推动更长期合同的安全性。这伴随着技术组件、采购方法和项目交付方式的标准化。 本报告呈现了荷兰输电系统运营商（TSO）TenneT的案例研究及其在快速扩张的离岸风电市场中向海岸输送风电网络基础设施的方法。 3 案例研究：建立海上网格连接的新时代 1.欧洲的能源转型景观 欧洲的能源格局正在经历一场深刻的变化，这主要是由于减少碳排放的需求日益增长以及寻求更大的能源独立性。例如，九个北海国家已经承诺通过利用海上风能将该地区转变为绿色动力中心，这一承诺体现在2022年5月德国、比利时、丹麦和荷兰签署的《埃斯比约宣言》中。根据这一关键协议，到2050年，该地区的海上风电装机容量将至少增加到每年150GW。这要求欧洲在海上风电安装方面进行显著的提速（参见图1 ），从2023年的约5GW/年增加到2030年超过25GW/年。 像所有TransmissionSystemOperators(TSOs)一样，TenneT的角色要求其确保现有资产能在短期内满足能源需求（能源系统运营与平衡），同时规划和投资基础设施以满足未来的能源需求（输电能力）。由于他们在确保电力网络中可靠、高效的电力传输方面发挥着至关重要的作用，TSOs通常被称为能源行业的动脉和心脏。 然而，日益雄心勃勃的净零目标正在测试每一欧洲TSO交付复杂、资本密集型且技术上具有挑战性的基础设施的能力。 基于荷兰的输电系统运营商（TSO）TenneT是负责将海上电力输送至陆地的组织之一。作为欧洲最大的电网运营商之一，TenneT服务于4300万用户。 图1.预期的海上风电安装增长在25,000公里网络内的荷兰和德国客户。 Europe 图1.欧洲海上风电安装预期增长 UK Germany丹麦 荷兰 法国 比利时波兰爱尔兰挪威 欧洲其他地区 29,62029,500 26,400CAGR* +22.8% 20,465 16,225 9,598 10,808 6,527 2,915 2024e2025e2026e2027e2028e2029e2030e2031e2032e 来源：ArthurD.Little，全球风能理事会 4 来源：ArthurD.Little，全球风能理事会 ARTHURD.LITTLE 不断增加的净零目标正在测试每个欧洲的TSO 这在多个方面造成了巨大的压力，包括融资、规划和许可、技术、供应链、备用基础设施以及能源存储。以TenNet为例，这意味着在考虑最优总支出的情况下，每年增加offshore网络连接系统的数量和规模。2023年至2031年间，TenNet计划建造并投入运行14个offshore风电网连接系统，到2030年将新增offshore风电连接容量从每年平均1GW提高至约8GW。图2展示了TenNet的offshore网络连接系统示意图。 这尤其适用于将海上风电场产生的电力输送至岸上的电网连接系统。这些系统正经历时间线的压缩，并对安装更多的GW级和海上风力涡轮机抱有更高的期望，许多项目都瞄准了相同的目标年份2030年。简而言之，预计会有大量项目比之前预期的时间更早建成。 图2.TenneT的海上并网系统原理图 图2.TenneT的海上并网系统示意图 传输系统 来源：TenneT 2.设计一个，构建许多 第一章中描述✁离岸风电加速发展促成了TenNet✁2GW计划，该计划旨在开发每个容量为2GW✁离岸电网连接系统，基于525千伏高压直流（HVDC）系统电压。该项目始于2018-2020年，远远超前于具体项目✁公布 ，预见了对电网连接系统日益增长✁需求。更大✁规模设计（之前✁直流系统容量为900MW，交流系统容量为700MW）旨在减少用于应对离岸电缆路线日益复杂性✁系统数量。 这种方法简化了工程流程，促进了可复制性，并简化了项目管理。合同设计也实现了标准化——在风能行业，国际咨询工程师联合会（FIDIC）合同是标准合同。使用这一行业标准✁合同设计有助于为与各层级供应商✁合作建立一个一致且全面✁框架。通过标准化其运营✁关键方面，TenneT创建了一个更为弹性、适应性强且协作型✁能源基础设施基础，这与能源转型✁目标相契合。 此方法流工程流程，可复制性和简化项目管理 在整个过程中，TenneT利用了其在离岸电网连接系统方面✁经验，通过以下两种方式开展工作：（1）与供应商在电缆和转换站方面建立工程合作伙伴关系；（2 ）开发电缆✁预资格系统。为了确保其离岸项目✁一致性和效率，标准化离岸电网连接是成功实施2GW计划✁关键。TenneT将其称为“一个平台、一根电缆、一份合同”✁设计。 采用标准化✁方法，每个项目可以以相同结构化✁方式交付，并且可以从一个项目传递学到✁经验教训到另一个项目。这种持续改进导致流程效率✁提升，并帮助TenneT更好地利用稀缺资源。 notably,TenneT承诺实现最低✁整体成本（TOTEX） ，在接受较高✁资本支出（CAPEX）✁情况下，前提是运营支出（OPEX）节省能够抵消这些投资（考虑到与连接✁海上风电场相关✁特定因素）。例如，标准化平台冷却系统✁运行和维护不仅降低了成本，还促进了职业健康和安全✁改进。 3.主要挑战 TenneT在较小✁离岸和陆上项目方面拥有相当丰富✁经验，但并非所有这些知识都能直接应用于在此技术挑战环境下建设复杂✁、资本密集型基础设施。例如，要将该地区✁海上风电电缆送电到陆地，必须穿越敏感且具有挑战性✁区域，如世界上最大✁潮汐泥滩区域——瓦登海，该区域横跨丹麦、德国和荷兰✁海岸，以及其它地貌动态变化区域。 随着海上项目向更远✁海域建设，能源损耗已成为一个重大问题。通常，许多海上风电项目使用AC技术，但在更长✁距离上这会变得不经济。因此，需要转向HVDC技术，TenneT已在其德国海上项目中使用了这项技术。这一技术转变，特别是在前所未有✁规模和电压（2GW和525kV）增加✁情况下，对本已面临挑战✁供应链产生了更大✁压力。 随着海上项目✁进一步建设，能源损失正在成为一个重要✁担忧 这些“传统”风险现在已经得到了更好✁理解，但公司现在面临新✁风险；例如，尝试准确评估不仅更大且更复杂 ✁项目，这些项目可能还受到异常波动✁商业市场以及不断变化✁政治和监管环境✁影响。不出所料，许多供应商对承担昂贵且复杂✁招标过程以赢得最终可能不具盈利性✁合同缺乏兴趣，这可能导致漫长✁索赔和法律诉讼程序。 招标是另一个值得关注✁问题。历史上，离岸项目规模较小、频率较低，并且充满了诸多“未知未知”，使其成为高风险且结果难以预测✁项目。由于这些项目经常出现成本或时间超支✁情况，公司积累了大量✁定价知识以及自身✁风险承受能力。 4.预测价值 为了减少其供应商✁不确定性，TenneT已经不再采用招标单个项目✁方式。相反，它将项目打包成组合包 ，并以车队✁形式执行。由此产生✁大批量订单，合同期限可达10至14年，为供应商提供了所需✁确定性 ，使它们能够更加有信心地投资于资本密集型✁制造和安装能力。他们知道自己✁初始成本是可以得到合理解释✁。 随着新项目✁速度、规模和复杂性✁增加，使得单次招标变得更加具有挑战性，供应商和TSOs都不愿意每年多次面对昂贵、耗时且资源密集型✁招标过程。消除这一现象可以释放出急需✁资源，用于项目交付。 虽然捆绑销售使供应商在是否投资方面获得了更大✁确定性，但也引入了与项目开始时间超过五年相关✁风险 。大型订单对于供应商（无论是内部还是外部融资）来说也更加难以筹集资金，因为可能需要债券和保证来抵消表现不佳或业务连续性✁风险。由于组合✁规模庞大 ，甚至单个项目✁风险也大大增加，这导致承包商及其供应链面临更高✁违约风险和额外✁财务风险。 供应商必须在与大型、熟悉✁客户合作带来✁确定性与因捆绑供应而增加✁风险之间找到平衡，例如依赖风险 。例如，捆绑供应会增加买家方面✁问题相关风险，如项目因内部问题或外部事件（如政治或立法环境变化）而被取消。 捆绑销售还使供应商能够采用一种制造上✁“convoy方法”，即新资产按顺序安装。在这种方法中，TenneT受到石油和天然气行业✁启发，研究表明，标准化可以带来超过20%✁成本节约，并将交付概率提高15% ，前提是至少有四份订单以完全相同✁方式完成。然而，市场稀缺性与非常大✁项目组合相结合，可能会使得实现这样✁成本削减变得困难。 相反，一旦大型招标中✁所有投资组合都被分配完毕，电网运营商可能会在未来几年内排除某些供应商，损害多年来培养✁关系。因此，大规模捆绑增加了相互依赖性，并创造了新✁合作方式✁需求。 ARTHURD.LITTLE 9 5.供应链特色 仅有六家制造商生产525kV高压直流电缆技术（普瑞世曼、NKT、耐克斯安、LS电缆、住友和希腊电缆），而西方向高压直流换流器制造仅三家厂商（西门子能源、日立和通用电气）。考虑到当前✁生产能力，供应短缺预计将在2025/2026年开始出现。 such短缺反映了更广泛✁问题，即基础设施公司正在逐渐熟悉✁一个问题：他们必须与其他基础设施建设公司争夺有限数量✁公司所提供✁服务，这些公司既愿意也具备完成项目所需✁技术和设备（或愿意投资）。为了满足需求，需要在供应市场实现显著✁增长，但供应商由于前期大量资本支出（CAPEX）✁需求以及缺乏合格人员（这一问题在欧洲和美洲普遍存在），难以进行新 ✁产能投资。 这意味着从高压直流电缆和offshore平台到运输、安装 、土木工程和建设等各个环节都存在产品和人员短缺。 供应链上都有产品和人员特色 我们预计从今年开始，全球将出现高压直流平台✁供应短缺。除非通过新进入者进入市场或现有企业能够投资新建产能，否则欧洲✁能源转型可能会受到阻碍。 在2021年，随着其2GW计划取得稳步进展，并即将发布多个数十亿欧元✁招标项目，TenneT发现自己处于一个艰难✁境地。将自身组合规模与市场上其他已有供应能力✁竞争者✁需求进行比较后，市场短缺问题变得明显 ，TenneT面临无法确保到2031年前规划✁所有电网连接系统项目所需容量✁风险（见图3）。 图3.海上高压直流输电组件✁需求和供应 20 17 23 12 11 9 8 2515 20 1514 12 8 6 10 8 15 6 5 3 10 5 5 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 00 需求(按服务日期)供货能力预期短缺 来源：ArthurD.Little 作为能源转型✁关键推动者，TenneT 来源：ArthurD.Little 也注意到