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清洁能源:中集大力挺进海上风电 装备+运维+金融一条龙服务

2021-6-10 16:58| 发布者: CEO在线| 查看: 469| 评论: 0|来自: 齐鲁在线

摘要:   前言:海风的故事  1982年,中集生产的第一个集装箱在深圳蛇口的工厂下线,装满货物,驶向深海。从此中集的集装箱开始在全球四大洋的波涛里来回,接受海浪和海风的严峻考验。而40年后,以集装箱制造小工厂起家 ...

  前言:海风的故事

  1982年,中集生产的第一个集装箱在深圳蛇口的工厂下线,装满货物,驶向深海。从此中集的集装箱开始在全球四大洋的波涛里来回,接受海浪和海风的严峻考验。而40年后,以集装箱制造小工厂起家的中集已经成长为年产值近千亿,横跨能源和物流两大行业,业务遍布全球的跨国产业集团。现在,海风不仅是中集要抵御防范的对象,更是要开发利用的目标。

  没错,这是一个关于海风的故事。

  自数十亿年前海洋在地球上诞生的那一天起,海风就没有一天停止过吹拂。温柔或者暴虐的海风见证了地球沧海桑田的变换,见证了古人类在非洲大草原上奔跑追逐和迁徙,见证了先民们驾着独木舟漂洋过海的孤勇,海风也吹动过大航海时代猎猎的船帆,更考验过现代巨轮的钢筋铁骨。

  海风不仅推动了地球的变迁,更奠定了全球的气候底色。但是除开这些,海风其实还蕴含着巨大的能量。

  太阳的能量传递给海水,升腾的水汽形成云朵,纬度的差异、海陆的区别造成不均匀的热量分布,由此形成了全球大气环流,这是海风产生的原因。太阳和月球的引力摄动加上海风的吹动,带来了潮汐和洋流的巨力,每年如约而至的海洋季风和终年不止的咆哮西风带,蕴含着巨大的风能,一种清洁无污染的、几乎无穷无尽的能源。

  在近海海域和深海远洋竖起巨大的风力发电机,桀骜不驯的海风就将吹动风机叶片,将自己裹挟的风能源源不断地转化成清洁无污染的电力,供人类使用。

  自古以来,海风制造了无数海难的悲剧,也摧毁过无数沿海居民的家园。但是当人类对自然规律的认识越来越深刻,我们也开始从躲避海风到学会利用海风。人类对海风的感情,也从恐惧到感恩,从敬而远之到趋之若鹜。

  这就是海上风电。

  中集来福士浮式风机与未来的海上能源城市

  海上风电成全球能源转型核心路径之一

  近20年来,作为技术最成熟、最具备大规模商业开发价值的可再生能源,陆上和海上风电在全世界范围内得到了迅猛的发展。尤其是在“双碳”目标下,风电已经成为包括中国在内的众多国家能源低碳乃至零碳转型的核心路径。得益于技术创新和规模效应,全球风电市场规模成长迅猛,成为最具成本竞争力和韧性的电力来源之一。技术上,风能转换效率已超过40%,成本上已基本可以实现平价(与火电等常规能源发电相比)。

  “海上风电虽然起步比较晚,但是海上风能资源更优,可利用小时数更长,可有效减少噪音污染,近年来正在世界各地飞速发展。”中集来福士战略总监潘细录表示,我国海上风电的发展空间广阔、潜力巨大,对我国能源结构安全、清洁、高效转型具有重要意义。

  海上风电跟陆上风电比有明显优势,一方面,海上风电不占陆上资源;另一方面,在同样的地理位置,海上风机有效发电小时数比陆上风机高出20%至70%。此外,一个时期以来,光伏发电、风电等新能源电力消纳难限制了我国新能源发展。而海上风电由于紧邻我国电力负荷中心,消纳前景非常广阔。

  数据显示,去年我国11个沿海省份用电量占全社会用电量达到了53%,且保持了较好复合增长。同时,在巨大的能源结构调整压力下,未来这些省份对清洁能源的需求非常大。

  挖掘30个海上“三峡电站”

  事实上,我国拥有发展海上风电的天然优势。中国海岸线长达1.8万公里,可利用海域面积300多万平方公里,海上风能资源丰富。根据中国气象局风能资源详查初步成果,我国5米至25米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度范围内,风电可装机容量约2亿千瓦时。5-50米水深、70米高度海上风电开发潜力约5亿千瓦; 另外,还有部分潮间带及潮下带滩涂资源,远海风能资源也较为丰富。

  这是什么概念呢,我们知道,三峡水电站装机容量为2250万千瓦。这意味着,仅中国近海及附近区域可开发的海上风电资源就相当于30多个三峡水电站(2亿+5亿千瓦),更别说广阔的远海风电资源了。国家显然已经看到了这一点,早在2011年,中国政府便提出了未来风电的40年发展目标及规划《中国风电发展路线图2050》。路线图规划:在2020年前,以陆上风电为主,开展海上风电示范;2021年-2030年,陆上、近海风电并重发展,并开展远海风电示范;2031年-2050年,实现在东中西部陆上和近远海风电的全面发展。

  实际上,目前我国海上风电产业的发展速度已经大大超出路线图的规划进度。

  “十三五”期间,中国政府为积极推动海上风电发展,早日完善海上风电产业链条,给予海上风电高补贴及发展窗口期,全国海上风电产业得以迅猛发展,堪称爆发式增长。2014-2020年,中国海上风电新增装机容量年复合增速为54%,2020年新增装机容量达到3.1GW,累计装机容量9.9GW,已超过德国,全球排名第二。到2025年,中国海上风总电装机容量将成为全球第一。

  根据前期政策,2018年之前核准的海上风电项目需要在2021年12月31日之前并网,从2022年开始,中央财政不再对新建海上风电项目进行补贴。新核准陆上风电2021年后将逐步不再补贴,海上风电2021年后大概率启动退补。

  海上风电去补贴引发了“抢装”潮,广东、福建、江苏、山东等地海上风电正进入开工建设的高峰期。“抢装”热潮短期内引起风电建设的新高峰,为海上风电装备制造产业链的各个环节均带来了旺盛需求。

  中集以大国重器的技术优势进军海上风电,既可以发展增量业务,还能提升存量平台的利用率

   “大国重器”的技术进军海上风电

  作为聚焦于能源和物流装备领域的龙头企业,中集当然也不会错过这场能源革命,目前已多方位布局海上风电产业。

  中集寻找增量业务的原则是,一是发挥好中集已有的产业优势,不断在已具备竞争力的产品上创新提升;二是拟进入产业的体量要足够够大,有极大的发展空间;三是国家需要的、倡导的,国家政策鼓励、支持的。

  对照这些原则来看,首先,中集的海洋工程装备业务处于世界领先地位,拓展到海上风电领域技术难度不大。其次,海上风电无疑是一个巨大的市场,其风电设备和安装市场规模可达每年上千亿,且其后期风电场和设备运维服务是一项长期稳定的需求。海上风电的大规模开发将为国家乃至世界的能源转型提供重要助力,加速国家“3060碳达峰,碳中和”战略目标的实现。第三点,欧洲海上风电发展多年,已基本实现平价,并开始了深远海浮式风电的产业化应用。而我国在风机部分核心装备仍需要进口,存在一定短板,亟待突破,国家也正在大力倡导和推动海上风电产业的发展。

  国家有需求,中集有行动。而中集发展海上风电产业恰好具有得天独厚的优势。

  首先,海上风力发电机及其配套设备从本质来说也是一种海洋工程装备。海上风电是海上风能和油气开采业的结合,全球约有40%的海上风电项目全寿命成本可与石油项目重合,也就是说,建设海上油气开采项目相关基础设施和水下设施的企业同样也可为海上风电项目建造相关设施。

  而中集集团旗下中集来福士海洋工程有限公司(中集来福士)扎根山东四十余年,是国内领先的海洋工程装备总包建造商,在深水平台设计建造上已跻身世界第一阵营,代表作品有第七代超深水半潜式钻井平台蓝鲸1号等“大国重器”。

  “我们之前做的都是大型石油钻井平台、生产平台、海洋工程船、海洋牧场平台、豪华游艇甚至海上综合体这样的‘海上城市’,排水量动辄上万吨,甚至达十万吨。现在我们拿做大国重器的技术力量来做海上风电设备,技术复杂程度要大大降低。”中集来福士总裁王建中说:“但是海上风电产业对于我们国家乃至全球的能源转型都具有十分重要的意义,以海上风电为代表的海洋清洁能源开发也是‘海洋强国’战略的重要一环。因此,我们决定‘狮子搏兔,亦尽全力’,大力发展海上风电相关装备和风电运维服务。”王建中介绍,中集来福士两年前就已经开始布局海上风电。得益于布局早,落子快,目前中集来福士在海上风电装备制造、风场资源开发、运输安装、运维服务领域都有领先优势。

  近年来中集来福士依托在海洋工程、海洋牧场等领域积累的能力经验,通过自主创新和中欧互动,在海上风电领域实现技术迁移和转化,成功开发自安装升压站和换流站、12兆瓦以上大型风机海上风电安装船、维护海洋生态和谐发展的“风场+牧场”“风渔互补”的一体化融合方案,以及代表海上风电未来技术方向的浮式风电装备等产品。

  中集来福士三大基地提供海上风电装备制造和风场运维母港服务

  以中集来福士为例,其位于山东省的烟台、龙口、海阳三大基地,正好分别位于山东目前规划的三大风场附近,中集来福士正在依托本地制造优势,就近运维的便利,提供海上风电装备制造和风场运维母港服务。

  而在南方,中集海洋工程有限公司也与中广核等能源巨头在广东汕尾等地共建海上风电运维基地,布局中国南方沿海海上风电运维网络。事实上,中集旗下相关企业还生产海上风机的导管架和基础桩,目前有近百个风机导管架订单正在建造。作为一家拥有40年钢结构件产品生产经验的企业,中集的风电设备制造工艺和成本控制水平均为业界领先。

  推动行业发展做“绿色践行者”

  成本是海上风电能否可持续发展,并最终助力“双碳”目标达成的核心问题之一。海上风电在欧洲已经发展超过20年,他们的经验表明,随着技术的进步和风场装机容量规模的扩大,海上风电的度电成本将快速下降。目前欧洲部分国家的海上风电并网价格为约为6欧分/度,折合人民币为0.4元/度,已经接近平价并网。

  中集来福士已与多家全球领先的欧洲海上风电企业建立了密切地联系。中集来福士将与合作伙伴共同开发全球风能资源,引入国际先进技术,合作降低海风度电成本,推动海上风电平价化。

  行业专家介绍,在降低海上风电度电成本方面,欧洲一个重要的经验是风机大型化、风场规模化、运维科学化。其中风机的大型化是让海风度电成本下降的最有力措施,风机大型化可以提高发电效率和投入产出比。风机的大型化目前已是大趋势,国外已有10MW、15 MW的风机,未来很可能诞生20 MW功率的风机。目前国内风机普遍还在6MW以内,未来将逐步往大型化发展。

  大型风机就需要更大的风电安装船。潘细录介绍,目前国内海上风电需求非常旺盛,所有风电安装船都被预订完毕,并排期到数月以后。这也带动了新装备的需求,中集来福士目前接到多艘新一代大型风电安装船订单并已开工建造,可安装12MW以上的大型风机。

  4月,在一场大型风电安装船订单签约仪式上,中集来福士、华电重工、博强重工三方首创发起了“绿色践行者”倡议,以“降低海上风电度电成本”为导向,力邀海上风电产业链上下游伙伴共建海上风电合作新秩序,共同推出多样化的海上风电平价一体化解决方案。国家电投、上海电气、通用电气、华商国际、美国船级社、NOV等多家单位出席发起仪式并响应倡议。

  中集来福士正在建造的3060系列海上风电安装船

  以中集来福士、华电重工、博强重工为代表的倡议发起者和响应者将各自通过技术创新以降低海上风电开发成本及运维成本;通过海上风电与氢、渔、海水淡化、光伏的综合开发以增加收益;通过联合研发及建造海上风电高端装备以提升产业效率;通过商业模式创新及产业集群规模化发展实现共赢。

  此外,单纯的造产品思维已经不能适应现代产业的发展。在中集的战略构想中,中集来福士将以设计建造风电装备、打造Gusto CIMC品牌浮式风电品牌等举措为中心,在上游帮助合作伙伴获取和开发风场资源,在下游建立风电运维基地帮助合作伙伴提升风场运转效率。同时,中集来福士以风电装备资产租赁公司(产业基金/市场资本)为纽带,通过创新的金融租赁模式,减轻客户的资金压力,帮助客户更快地扩大风场规模,降低开发成本。

  海上风电与制氢、渔业、海水淡化、光伏的综合开发以增加收益

  深远海的浮式风机或成未来首选

  回到文章的第一部分,目前国内国外大部分海上风电企业瞄准的还是近海的海风资源,首先是近海水深浅,对风机设计建造和安装的难度相对较低。但是,在近海和潮间带等区域建立的风电场也存在风场资源有限被快速刮分,以及影响渔业捕捞、航道安全等问题。

  在潘细录看来,近海风场的争夺只是一时之争。深远海的风场和浮式风机才是真正的能源“宝藏”和碳中和的“钥匙”。

  根据国际权威能源研究机构测算,全球范围内水深低于60m、离岸60km以内的风电场每年装机容量为3.6万TW(1TW=1000GW=10亿KW),而全球电力需求为2.3万 TW 。但是如果凭借浮式风机技术,海上风电场能够顺利向更深海域发展,到2040年海上浮式风电发电量可达世界电力需求的11倍。这意味着,只要开发10%的远海风能资源,就能满足全球的能源需求,实现能源领域的碳中和。

  “在不久的将来,数百个海上风机整齐的排列的大海的波涛之上,终年不息的海风推动巨大的风机叶片转动,带动发电机发电,风场产生的电能可以通过海底电缆、升压站和换流站输送到岸上,或者在海上建设大型能源岛,海上风电通过电解海水生产绿色氢气(生产过程没有任何碳排放),可利用现成天然气管道,接入管网直接使用,也可以和捕捉的CO2合成制造绿色甲醇(甲醇更便于储存和运输),然后用液货船把这些巨大的浓缩能量液体运到沿海的城市,供居民和工厂使用,相信人类的碳中和目标一定能达成。”中集来福士战略总监潘细录为我们描绘了这样一幅未来海上能源城市的美好画卷。

  但是,传统常规的海上风电场必须建立在相对较浅的水域并需要靠近陆地,而全球80%的海上风资源位于水深超过60米的海域,如果在水深超过60米的海域建立固定式平台,这将会大大提高平台的基础成本,这是其设计局限。

  而采用浮式海上风机平台则能够很好的克服其局限性,浮式平台可以在60米水深以上的海域部署风力涡轮机,能够最大程度利用海上风能潜力,开拓可开发海域的同时,浮动平台拥有开发周期短、对环境更友好的相关特点。

  因此,部分行业专家认为,浮式海上风电具有的巨大潜力已经显现出来,尤其是拥有水域较宽较广的国家,浮式海上风电更能为其风电产业带来新的希望。全球第一个商业化运营的漂浮式海上风电场 -- Hywind已经于2017年12月在苏格兰东海岸的大西洋里正式投运,该风电场由挪威国家石油公司和Masdar公司联合投资建设,离岸距离25公里。至此漂浮式风电机组正式从概念和试验走向批量应用,漂浮式技术也成为海上风电的热点之一。

  中集来福士自主设计研发的“凤凰”海上浮式风机

  中集携既有优势加快海上风电布局

  走向深海、远海,始终是海上风电产业的一大方向,漂浮式海上风机的商业化运营让这一设想成为了现实。

  中集来福士基于自身多年开发超深水钻井平台等大型海洋工程平台的经验,对深远海海工装备的研发有着深厚的积淀,目前已经开发了多型大型浮式风机设计并完成了水池实验,与龙源电力合作的首个样机示范项目也将于明年年中安装到位。

  中集来福士是大型海洋工程装备的全球领先企业,在我国率先实现新一代大型风电安装平台的自主设计和总包建造。而发展海上风电,还能为中集来福士存量海工平台的进一步利用提供新机遇。

  面对海上风电的蓝海市场,中集当然不会独行。事实上,近一年来,尤其是近几个月来中集与合作伙伴共同布局海上风电的脚步也正在加快。

  2019-2020年,中集来福士先后同国家电投、华能集团、中广核签订战略合作协议,共同争取上游风场资源。

  2020年8月,中集集团牵头组建的深圳智能海工创新中心有限公司在深圳前海深港合作区注册。该中心依托中集集团海风产业基础,结合深圳高新技术产业优势,致力打造智慧风场整体解决方案,自主及合作开发了海上风场智能运行管理平台、水下资产完整性管理、风机及海上升压站基础实时监测系统、漂浮式风机实时监测系统等特色产品。

  2021年5月13日,中集来福士与Equinor(挪威国家石油公司)和佐敦公司在烟台正式签署战略合作协议,在中国海上风电领域及其他低碳可再生能源领域开展全方位的深度战略合作。Equinor 是挪威国家石油公司2018年修改的新名字,上文提到的全球第一个商业化运营的漂浮式海上风电场就由该公司投建。

  5月27日,中集来福士与长江三峡设备物资物资公司在烟台签署战略合作协议。该公司承担着三峡集团大宗物资设备集中采购供应工作,海上风电产品的运维和服务已纳入三峡设备物资战略要点。

  一天后的5月28日,在广西北部湾海上风电战略合作伙伴签约仪式暨项目产业规划研讨会上,中集海工与国家能源集团广西公司签署战略合作协议。这些新闻都表明,中集海洋工程业务已经全面拥抱海上风电,与行业领先企业合作,密集布局全国沿海海上风电产业。

  随着科技的进步,人类也越来越深入地利用自然的力量来发展自己,推动社会进步。

  “天风浪浪,海风(山)苍苍。真力弥满,万象在旁。前招三辰,后引凤凰;晓策六鳌,濯足扶桑。”唐代诗人司空图曾在诗句中这样描述大自然的磅礴伟力。

  巧合的是,中集来福士自主设计的漂浮式海上风机正好被命名为“凤凰”。

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