2022年7月，國際可再生能源署（IRENA）發(fā)布了《2021年可再生能源發(fā)電成本》（Renewable Power Generation Costs in 2021）報(bào)告。在“海上風(fēng)電”一節(jié)中，以圖文形式介紹了2010―2021年全球海上風(fēng)電平準(zhǔn)化度電成本，以及與其相關(guān)的建設(shè)成本、發(fā)電能力、運(yùn)維成本發(fā)展趨勢。以下內(nèi)容節(jié)選自該報(bào)告。

建設(shè)成本

海上風(fēng)電的發(fā)展前景是顯而易見的。在過去的幾年中，全球海上風(fēng)電已經(jīng)開始通過規(guī)模化釋放自身的發(fā)展?jié)摿Α?010―2020年，全球海上風(fēng)電項(xiàng)目的平均裝機(jī)容量從136MW提高至304MW，增加了124%。2021年，全球海上風(fēng)電項(xiàng)目的平均裝機(jī)容量為262MW。2020年后，已有部分項(xiàng)目的單體容量超過了1GW。

2000年，全球海上風(fēng)電項(xiàng)目的平均建設(shè)成本約為2685美元/千瓦（約合人民幣19332元/千瓦）。但隨著項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)入深遠(yuǎn)海，平均建設(shè)成本大幅提高，至2008年達(dá)到5712美元/千瓦。

諸多因素抬高了2006年后數(shù)年海上風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)成本，包括：

（1）走向更深、更遠(yuǎn)的海域，提高了物流、基礎(chǔ)、安裝成本；

（2）項(xiàng)目的規(guī)模和復(fù)雜性不斷增加，使得調(diào)研與辦理許可手續(xù)等前期工作的成本相應(yīng)增加；

（3）彼時(shí)的海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)處于起步階段，缺乏專業(yè)安裝船，導(dǎo)致建設(shè)效率較低。此外，供應(yīng)鏈尚未得到優(yōu)化，缺乏規(guī)?；\(yùn)作，缺少市場競爭；

（4）當(dāng)時(shí)大宗商品價(jià)格上漲，直接影響到設(shè)備材料與運(yùn)輸成本。

圖1 2000—2021年歐洲、中國與其他地區(qū)海上風(fēng)電平均離岸距離和平均水深變化

部分導(dǎo)致成本上升的因素，如機(jī)組和電纜供應(yīng)瓶頸及物流問題都是階段性的。因此，此后全球海上風(fēng)電平均建設(shè)成本呈下降之勢，2011―2021年下降了49%，2021年投產(chǎn)項(xiàng)目的平均建設(shè)成本為2858美元/千瓦。

影響這一趨勢的主要因素包括較低的大宗商品價(jià)格、穩(wěn)定的政府政策和支持計(jì)劃、改進(jìn)的機(jī)組設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)制造的標(biāo)準(zhǔn)化、物流的改善（特別是海上大型機(jī)組專業(yè)安裝船），以及歐洲項(xiàng)目的規(guī)模效應(yīng)。然而，由于同陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電相比，海上風(fēng)電市場不夠成熟，建設(shè)成本仍不穩(wěn)定。

上述市場波動，還受到海上風(fēng)電項(xiàng)目現(xiàn)場的客觀條件、當(dāng)?shù)厥袌龀墒於群凸?yīng)鏈規(guī)模的影響。每年全球市場的裝機(jī)分布略有不同，進(jìn)一步加大了波動的幅度。比如2021年，中國主導(dǎo)了全球海上風(fēng)電市場發(fā)展，因此，全球海上風(fēng)電項(xiàng)目平均建設(shè)成本很大程度上受到了低成本的中國市場的影響? 包括較低設(shè)備和勞動力價(jià)格，以及近海及潮間帶項(xiàng)目占比較高等。

對建設(shè)成本影響最顯著的其他因素，還包括輸電線路成本。通常，輸電線路是由國家、地方電網(wǎng)企業(yè)或者開發(fā)商投資建設(shè)的。

圖2 2000—2021年全球海上風(fēng)電項(xiàng)目平均建設(shè)成本走勢

因此，要想更深入地了解成本構(gòu)成的演變，逐個(gè)分析各國建設(shè)成本發(fā)展趨勢很重要。

2010―2020年，比利時(shí)的海上風(fēng)電項(xiàng)目平均建設(shè)成本從6334美元/千瓦降至3545美元/千瓦，降幅居全球第一，達(dá)44%。

2010―2021年，中國是全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量最大的國家之一，平均建設(shè)成本從4638美元/千瓦降至2857美元/千瓦，降幅為38%。在中國，電網(wǎng)資產(chǎn)由公共電網(wǎng)企業(yè)建設(shè)運(yùn)營，減少了項(xiàng)目的建設(shè)投入。

丹麥的情況與之相似，因此，其2021年的海上風(fēng)電項(xiàng)目平均建設(shè)成本為2289美元/千瓦。

英國是2021年海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量第二大的國家，項(xiàng)目平均建設(shè)成本為3057美元/千瓦。

海上風(fēng)電項(xiàng)目的吊裝與基礎(chǔ)平均成本更高，使得其與陸上風(fēng)電項(xiàng)目的成本構(gòu)成不同。

風(fēng)電機(jī)組（含塔架）通常占總建設(shè)成本的33%~43%，但吊裝、基礎(chǔ)、輸電等同樣很重要，在建設(shè)成本中占相當(dāng)大的份額。其中，吊裝成本占建設(shè)成本的8%~19%，而應(yīng)急/其他成本占10%~14%，輸電線路建設(shè)成本占8%~24%，基礎(chǔ)建設(shè)成本占14%~22%。項(xiàng)目規(guī)劃、管理等其他行政費(fèi)用，占總建設(shè)成本的2%~7%。

各國政策與項(xiàng)目特點(diǎn)的不同，可以用來解釋成本分解的差異。例如，在中國、丹麥和荷蘭，開發(fā)商不承擔(dān)輸電線路建設(shè)費(fèi)用（除了連接機(jī)組的部分）。

吊裝成本是建設(shè)成本中的一個(gè)重要組成部分，涵蓋了海上運(yùn)輸、操作和安裝基礎(chǔ)與機(jī)組的全部費(fèi)用，項(xiàng)目現(xiàn)場與港口的距離則是另一個(gè)重要的成本因素。然而，隨著大型專業(yè)安裝船的增加，以及經(jīng)驗(yàn)的積累與機(jī)組的大型化，項(xiàng)目吊裝施工周期被縮短。2010―2015年，每個(gè)項(xiàng)目平均需要2年或更長時(shí)間來完成全部吊裝施工作業(yè)，到2020年已縮短至不到18個(gè)月。

為了更好地解釋上述趨勢，并考慮項(xiàng)目規(guī)模存在的差異，比項(xiàng)目整體吊裝周期更好的衡量標(biāo)準(zhǔn)是各個(gè)項(xiàng)目的年度平均吊裝量。自2018年以來，從歐洲的相關(guān)數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)明顯趨勢，即項(xiàng)目年度平均吊裝量由2010年的100MW提升至2015年的200MW，2020年更是達(dá)到200~300MW。尤其是自2016年起，這一數(shù)據(jù)常超過300MW。

發(fā)電能力

海上風(fēng)電項(xiàng)目的容量因數(shù)差異極大，這是由現(xiàn)場氣象條件、技術(shù)應(yīng)用和點(diǎn)位設(shè)計(jì)方式不同造成的。優(yōu)化項(xiàng)目運(yùn)維策略，也是影響項(xiàng)目全生命周期容量因數(shù)的決定性因素。

圖3 2000—2021年全球海上風(fēng)電項(xiàng)目平均容量因數(shù)走勢

2010―2021年全球投產(chǎn)的海上風(fēng)電項(xiàng)目平均容量因數(shù)從38%增至39%。2021年，新投產(chǎn)項(xiàng)目的容量因數(shù)介于30%~46%。自2017年達(dá)到最高峰后，全球海上風(fēng)電項(xiàng)目的平均容量因數(shù)有所降低，這主要是受到中國的影響。中國海上風(fēng)電項(xiàng)目往往位于近?；虺遍g帶，風(fēng)能資源條件比遠(yuǎn)海差。此外，2021年投運(yùn)的中國海上風(fēng)電項(xiàng)目，尚未大量采用歐洲地區(qū)所用的那種大型且先進(jìn)的機(jī)組。

2010―2021年，歐洲投運(yùn)的海上風(fēng)電項(xiàng)目平均容量因數(shù)從39%提高到48%。相比之下，中國于2021年投運(yùn)的海上風(fēng)電項(xiàng)目平均容量因數(shù)為37%。

容量因數(shù)的持續(xù)提高得益于機(jī)組的大型化。這些機(jī)型的掃風(fēng)面積更大，輪轂更高，能夠獲得更多電力。

圖4 2000—2021年中國、歐洲與其他地區(qū)海上風(fēng)電單機(jī)容量、項(xiàng)目容量和全球平均項(xiàng)目容量走勢

2010―2021年，全球海上風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑和輪轂高度增長趨勢明顯，平均風(fēng)輪直徑從112m提高到160m，增幅為43%；輪轂高度從83m提高到105m，增幅為27%。由于風(fēng)輪直徑比輪轂高度、單機(jī)容量增長得更快，機(jī)組的單位掃風(fēng)面積功率（W/m2）逐漸下降，這在歐洲地區(qū)表現(xiàn)得尤為明顯。這對容量因數(shù)的變化趨勢產(chǎn)生了重要影響，因?yàn)樵谄渌麠l件相同的情況下，較低的單位掃風(fēng)面積功率會推高容量因數(shù)。且隨著制造商將項(xiàng)目運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用于新機(jī)型的設(shè)計(jì)中，機(jī)組停機(jī)時(shí)間越來越少。同時(shí)，通過改進(jìn)數(shù)據(jù)收集和分析方式，優(yōu)化運(yùn)維管理以減少非計(jì)劃性維修的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)得到應(yīng)用。此外，在開發(fā)階段對風(fēng)能資源的深入分析，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的宏觀選址與微觀選址。

2010―2021年，英國是海上風(fēng)電項(xiàng)目平均容量因數(shù)提升最多的國家，達(dá)到33%。在容量因數(shù)普遍提高的背景下，德國卻成為一個(gè)例外，這是由于該國在2010年已經(jīng)達(dá)到相對較高的水平，并且其在波羅的海投運(yùn)的項(xiàng)目比重越來越大，該海域平均風(fēng)速比北海低。荷蘭的情況與之相似。

歐洲的數(shù)據(jù)顯示，過去十年中技術(shù)進(jìn)步對提高海上風(fēng)電項(xiàng)目容量因數(shù)的貢獻(xiàn)明顯，這一趨勢還將在未來幾年持續(xù)下去。

2010―2020年，全球新投運(yùn)海上風(fēng)電項(xiàng)目的平均容量因數(shù)提高了約8%，而這些項(xiàng)目的風(fēng)能資源質(zhì)量僅提高了2%。

運(yùn)維成本

海上風(fēng)電項(xiàng)目的單位千瓦運(yùn)維成本高于陸上風(fēng)電，這主要是由于對機(jī)組或電纜進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)的成本更高。后者在很大程度上受天氣條件、人員和船只的專業(yè)水平影響。然而，考慮到海上風(fēng)電具有更高的容量因數(shù)，運(yùn)維成本會被攤銷，意味著其通常占二十國集團(tuán)（G20）國家海上風(fēng)電項(xiàng)目平準(zhǔn)化度電成本的16%~25%。

得益于容量因數(shù)的提高和運(yùn)維服務(wù)市場競爭的加劇，全球海上風(fēng)電項(xiàng)目的度電運(yùn)維成本一直處于下降之中。

2018年，全球海上風(fēng)電項(xiàng)目運(yùn)維成本介于70~129美元/千瓦/年，運(yùn)維成本較低的主要是歐洲和中國，且通常是離岸距離較近的項(xiàng)目。運(yùn)維成本范圍覆蓋面廣，主要取決于當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)維能力、海上風(fēng)電項(xiàng)目集群的協(xié)同效應(yīng)，以及業(yè)主簽署的質(zhì)保合同。隨著行業(yè)的發(fā)展，運(yùn)維市場出現(xiàn)了越來越多的競爭者，產(chǎn)生出第三方運(yùn)維服務(wù)商、整機(jī)商服務(wù)部門、業(yè)主自運(yùn)維等各類合作方式，以減少成本。

除了運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)與市場競爭外，規(guī)模效應(yīng)同樣顯著降低了運(yùn)維成本。如開發(fā)商?rsted在全球范圍內(nèi)建設(shè)與運(yùn)營著9.9GW海上風(fēng)電項(xiàng)目，2015―2018年將運(yùn)維成本從118美元/千瓦/年降到67美元/千瓦/年，幅度達(dá)到43%。

根據(jù)過去5年的項(xiàng)目信息分析，歐洲和中國等成熟市場的運(yùn)維成本較低，介于0.017~0.030美元/千瓦時(shí)；韓國等一些尚未建立完善運(yùn)維供應(yīng)鏈體系的欠成熟市場，運(yùn)維成本更高。

平準(zhǔn)化度電成本

近年來，隨著開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的積累、市場競爭的加劇、技術(shù)的進(jìn)步、供應(yīng)鏈的完善及政策的支持，海上風(fēng)電越來越具有競爭力。

2010―2021年，全球海上風(fēng)電平準(zhǔn)化度電成本從0.188美元/千瓦時(shí)下降到0.075美元/千瓦時(shí)，降幅達(dá)60%。從2007年的峰值到2021年，全球海上風(fēng)電平準(zhǔn)化度電成本已經(jīng)下降了65%。

圖5 2000—2021年全球海上風(fēng)電項(xiàng)目平準(zhǔn)化度電成本走勢

2021年，丹麥投產(chǎn)項(xiàng)目的平準(zhǔn)化度電成本最低，為0.041美元/千瓦時(shí)；英國的平準(zhǔn)化度電成本居次席，為0.054美元/千瓦時(shí)。2010―2021年，英國平準(zhǔn)化度電成本下降幅度最大，達(dá)到了74%；丹麥居第二，為62%。

丹麥?zhǔn)堑谝粋€(gè)實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電商業(yè)化開發(fā)的國家，于1991年投運(yùn)了Vindeby項(xiàng)目。因此，丹麥的低平準(zhǔn)化度電成本部分得益于豐富的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，其項(xiàng)目的水深更淺，離岸距離更短，相比一些鄰國的客觀條件更好。此外，丹麥風(fēng)電項(xiàng)目至陸地的輸電線路不由開發(fā)商負(fù)責(zé)投建。

2010―2020年，比利時(shí)海上風(fēng)電的平準(zhǔn)化度電成本降低了63%。值得注意的是，該國在2010年時(shí)的平準(zhǔn)化度電成本是最高的，達(dá)0.226美元/千瓦時(shí)。