漂浮式海上风电将会是下一个前沿领域,我们在欧洲正在建设漂浮式示范项目,但同时我们也为更大规模的漂浮式项目做准备。今天,漂浮式仍有显著的技术问题需要应对,许多方案尤其是风机设计方面仍有待创新和进一步优化。欧洲计划于2022年在漂浮式海上风电领域进行大规模项目招标。
——法国电力公司新能源北亚区域海上风电负责人杜文
2021年11月16日,中欧海上风电产业合作与技术创新论坛在盐城召开,在“海上风电开发与合作”分论坛中,法国电力公司新能源北亚区域海上风电负责人杜文发表《中欧海上风电经验分享》重要演讲。
女士们、先生们,首先,请允许我表示深深的歉意,不能亲自参加在盐城举办的本次中欧海上风电论坛。感谢主办单位邀请法国电力公司分享我们中欧海上风电领域的经验。
众所周知,法国电力和国家能源集团国华投资公司在2020年合资了东台项目。这是国内中外合资海上风电项目,预计将在几天后实现全容量并网。请允许我借此机会向盐城市政府表示再次感谢,你们对这一项目的大力支持表明了中欧双方政府同心协力共同应对气候变化的决心。
首先,我将简要介绍一下法国电力集团的情况。法国电力集团已在中国开展业务超过30年。我们首先在核电领域与中方开展合作,并逐步将业务扩展到能源服务、研发等方面。我们从2016年开始在中国投资新能源项目。
得益于我们核电、水电和新能源的电力结构,我们是世界上大的低碳电力公司。今天,我们90%的发电量实现了无二氧化碳排放,公司97%的投资都用于低碳领域。
依靠法国电力的低碳电力结构,法国90%的无二氧化碳发电排放在G20国家中是低的,相较而言,欧洲排名第二和第三的国家(英国和德国),低碳电力占比在50%至60%。
当然,当你考虑所有一次能源的需求,包括建筑、工业、交通等,在全球范围内我们的经济还严重依赖于超过75%的化石能源,例如煤炭、天然气、石油。
为了给我们的经济深度去碳排放,在法国电力,我们相信我们应该坚持以下的做法:
-首先,使我们越来越多的活动电气化;
-其次,生产更多的低碳电力,在法国电力集团,我们相信可以以核电和可再生能源为主的电力结构来实现这一目标。
法国电力是一家全球性的公司。今天,我们在世界各大洲的20多个国家开展新能源业务。公司2030年的战略目标是实现水电和新能源领域的净装机容量从3300万千瓦到6000万千瓦的增长。
关于法国电力新能源的海上风电项目,我们在德国有一家全资子公司,有200人专门为海上风电场的业主提供服务,包括运维、安装、设计和设备修造。我们在比利时的C-Power海上风电项目是从2004年开始的,2009年至2013年分期投运。2012年,我们在法国政府的招标中中标,并自2013年起开发并投运了英国的海上风电场。
近几年的公司主要海上风电项目分别包括在爱尔兰获得了超过100万千瓦的场址;在法国政府敦刻尔克项目竞标中中标,上网电价是创纪录的人民币340元/千瓦时;目前正在准备建设漂浮式海上风电示范项目PGL;去年6月通过竞标获得了在美国150万千瓦项目;以及2020年5月,我们与合作伙伴国华投资公司完成了盐城东台项目的合作。
法国电力新能源公司在海上风电领域具有丰富的设计建设经验,我将通过一些具体项目来介绍这些经验。首先,让我们看一下基础形式,世界上广泛应用的基础形式是单桩,我们在东台项目上就是使用这种基础形式的,这是合适江苏海域海床地质的一种基础形式。选择基础形式时需要考虑很多因素:海床的地质条件、水深、当地港口的基础设施所能提供的空间和设备,本地化的要求(例如,当地是否便于提供混凝土,还是便于进口钢结构),有哪些安装船可用,还有哪些所需的特殊工具等。
环境条件的限制也是重要的。例如,安装单桩所带来的噪音可能对海洋生物部分有害,开发商因此需要选择其他基础形式。当海床条件非常有挑战性时,可能需要考虑其他类型基础形式,例如导管架或重力式基础等重达数千吨的大物件。
我想说的是,现场情况不一样,就需要不同的技术解决方案,有时涉及复杂的设计和施工,对进度和成本会产生显著的影响,因此需要专业的工业知识去找出并优化技术方案。
关于重力式基础的案例,在英国开发的Blyth项目使我们能够更加熟悉重力式基础技术,从而在正在建设中的法国费康项目能更大规模的应用这一技术。有时,当海床条件很有挑战性时,你可能需要创新并为建设设计专用工具,例如为法国圣纳泽尔项目专门设计的能打8米直径的钻孔工具。
在运营方面,我将介绍Teeside项目。这个项目,我们是完全的风电场运营单位,2018年,在质保期结束后,我们从风机供应商手里完全接手了该项目的运营和维护。依赖于我们内部的专业知识,我们扩展了工作范围并成为了完全的运营商。我们还有一些其他项目也能表明我们在运营维护方面有具体的经验。
像其他众多的海上风电开发商一样,我们也在各大洲开发新的项目。如果仅就法国市场的开发而言,我们的团队正在准备2022年的两个项目的投标:一个是100万千瓦的固定式基础项目。
另一个是超过20万千瓦的漂浮式海上风电竞标。对于漂浮式而言,参与这个竞标意味着我们已经越过了只为展示新技术的可行性,但设计非常保守、成本高昂的试点或示范项目阶段。通过参加这一大型项目的招标,我们已经为参与到大型商业化的漂浮式项目开发做好准备,我们所面临的挑战的是既要保证技术的可靠性还要保持项目方案具有经济竞争性。
过去十年中,包括海上风电在内的可再生能源的价格下降非常惊人。10年前,太阳能的价格是现在的10倍,陆上风电和海上风电是现在的2至3倍。由于技术创新、规模效应、工业标准化、有利的监管政策框架为投资者、供应商和融资机构提供了稳定的预期等因素,可再生能源的价格出现了明显的下降。在海上风电方面,我可以举一个例子。在我们的法国项目中,可以看到电价的显著降低:对于固定式基础,当我们比较2019年中标的敦刻尔克项目和目前3个在建的项目(2012年中标),电价已下降到了当时的三分之一。对于漂浮式,2022年预计开标的大规模项目和2016年中标的示范项目相比,电价预计会下降一半。
关于我们2019年中标的敦刻尔克项目,以下原因可以解释电价为何可以低至人民币340元/千瓦时:更大的风机单机容量;更大规模的项目而导致的规模效应; 更多在运维方面的经验反馈;不同的项目范围:法国像其他地区一样,电网公司现在负责海上升压站和电网接入。这些因素也通用于其他项目。
中欧的某些不同方面也解释了为什么敦刻尔克项目的电价看起来比较低:
1.敦刻尔克项目的风速在10至11米/秒,相较而言,江苏的风速偏中等,对收入的影响差异巨大。
2.另一点看上去是技术层面的,在欧洲,长期的购电协议所承诺的价格是随通胀而变化的,因此项目全寿命周期里电价是增长的,而在中国,电价通常是不变的。所以敦刻尔克项目的电价是会随着时间而增长
这些不同(比如江苏的中等风速、电网接入的不同范围、不变电价)意味着东台项目现在还不能获得像敦刻尔克项目那样低的电价。
我刚刚谈到了风机单机容量的增大,这是欧洲海上风电技术进步和成本下降的主要因素。
今天,我们在欧洲开发的海上风电项目通常会考虑:在项目设计阶段,14至16兆瓦机组;在项目的投标准备阶段,17至20兆瓦的机组,即使这类风机还是概念设计阶段,并不实际存在。大风机带来了以下好处:基础和集电线路的减少,因此,需要动员更少的安装船只,而通常安装船都很贵。这些都对降低成本做出了贡献。
另外,我想介绍一下欧洲的工业合作,对欧洲海上风电产生的积极影响。
首先是联合工业项目计划(JIP- Joint Industry Programs),这是一个合作项目,汇聚了主要的工业研究机构、大学和开发商。这些项目的目的是开发技术创新和减少海上风电项目的工业风险。法国电力作为该项目计划的成员参与了其中一系列的项目。这些联合项目对于改善技术和海上风电项目的认证至关重要,从而推动成本下降,进而确保项目的可融资性和可担保性。
其次,通过法国电力的内部研究院与我们在欧洲建或在运项目的紧密合作,我们在许多项目中获取了全面的专业知识。举个例子来说明我们在研发活动中所获得的具体产品,我们开发了浮体结构运动的仿真工具。这个工具使我们能够对不同的浮体技术概念做出评估并挑战它们的技术和经济性。我们使用这个工具来对2022年法国漂浮式海上风电项目招标做积极准备,目前已完成了对10家不同供应商的审核、挑战和评估。
在运营维护领域,海上风电在欧洲已经开展了20多年。因此,主要参与的公司积累了大量的运维经验反馈。我们目前继续工作进一步降低成本和优化维护计划,好的运行和维护是至关重要的,如果想保证项目的盈利性,需要确保风电场能正常工作,在25年生命周期里可靠运行。
关于漂浮式海上风电,我之前介绍了漂浮式,在固定式基础项目之后,漂浮式海上风电将会是下一个前沿领域。当我们进到离岸更远的地方,更深的海域,风力则会更加强劲。我们在欧洲正在建设漂浮式示范项目,但我们同时也在为更大规模的漂浮式项目做准备。今天,漂浮式仍有显著的技术问题需要应对,许多方案仍有待创新和进一步优化。我希望特别提醒漂浮式技术有待提高的一个方面:今天,风机供应商通常提供的保证只限于风机的有限摆动,因此有必要进一步提高风机设计使其更适应浮动环境。
漂浮式海上风电是一个不断壮大的行业,计划会在2022年进行大规模项目招标。
今天,许多浮体结构正在互相竞争。它们都有各自的竞争优势和利弊。我们目前只在漂浮式发展史的起步阶段,这将是一件大事,一个令人兴奋的旅程。目前,英国预计2030年后海上风电市场的主要增长将来自于漂浮式项目。
此外,我还将介绍两点软技能。它们不是技术方面的,更多的是经验分享,比如安全方面和生物多样性方面。中国近在昆明举办了联合国生物多样性大会,我知道生物多样性也是盐城市政府的重要关注点,例如对湿地和丹顶鹤保护。
生物多样性方面,我们通常不仅在开发阶段而且在项目25年的生命周期里研究对它的影响,包括海洋生物,鸟类等。对于这些问题,我们需要长期研究,并更多的从我们的运营项目中获得经验反馈。
安全方面,欧洲海上风电的行业组织聚集了海上风电的运营商们,可以就安全事件或事故的经验进行分享,能够对安全实践做出交流。即使是直接的竞争对手,也能分享和互相学习,因为大家的目标一致,都是零伤亡。
我希望举两个简明的例子说明中国对世界海上风电的贡献。目前,中国海上风电的供应链主要聚焦于国内市场,但我认为我们可以预期中国将越来越重视国外市场。我能想指出以下两点:
首先,中国风机厂商将提供更大单机容量的海上风机,能更好的适应漂浮式环境,如我之前提到的,风机对于摆动的性能现在还不能很好适应漂浮式项目。
其次,考虑到距离近,运输成本低,而且环境相似(风速中等,台风等),中国企业可能会对亚洲的海上风电市场非常感兴趣,来自中国的设备可能更适应与中国市场相似的亚洲市场。
总之,我确信中国和欧洲都有很多事情可以互相学习,双方能够合作为海上风电产业的壮大做出有力的贡献,进而为能源转型做出有力的贡献。