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如何在新的海上風(fēng)電發(fā)展競賽中勝出?

光伏們發(fā)布時間:2021-04-22 09:09:59

各種各樣的因素使得海上風(fēng)電行業(yè)成為增長最快的行業(yè)之一,雖然市場動態(tài)顯示該行業(yè)具有一定的不確定性。在傳統(tǒng)玩家奉行積極增長戰(zhàn)略的同時,新的進入者正在準(zhǔn)備重塑行業(yè)格局。

受益于全球各國氣候雄心及環(huán)保目標(biāo),加之具有競爭力的成本以及巨大的市場潛力,海上風(fēng)電行業(yè)正在蓬勃發(fā)展。海上風(fēng)電作為一項具有較高容量系數(shù)(load factor)的可再生能源技術(shù),可以最大限度地減少對電力存儲或補充性可調(diào)度能源的需求。公共事業(yè)部門一直在與包括石油和天然氣公司在內(nèi)的新競爭者爭鋒,期望在新冠疫情危機后能更大力度推動海上風(fēng)電的投資。

各國氣候雄心和發(fā)展目標(biāo)

自2015年聯(lián)合國氣候變化大會以來,大多數(shù)國家政府已啟動能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略,采取了多種脫碳方法。從全球歷史數(shù)據(jù)來看,目前海上風(fēng)電開發(fā)活動大多發(fā)生在歐洲北海地區(qū),中國也為海上風(fēng)電設(shè)定了頗具雄心的發(fā)展目標(biāo)。但是到目前為止,美國的發(fā)展計劃完全不具野心,海上風(fēng)電發(fā)展緩慢。歐盟的目標(biāo)是到2050年安裝230GW~450GW的海上風(fēng)電裝機容量,中國則宣布在同一時期內(nèi)要安裝175GW的海上風(fēng)電。但同期美國的目標(biāo)只有85GW。盡管中國的海上風(fēng)電發(fā)展計劃尚未在能源轉(zhuǎn)型路線圖上清晰呈現(xiàn),但海上風(fēng)電可以幫助中國加快燃煤發(fā)電淘汰的速度,從而改善空氣質(zhì)量并確保能源安全。

競爭經(jīng)濟學(xué)——成本下降迅速

隨著成本的下降,海上風(fēng)電的經(jīng)濟性正在逐步改善,不僅與化石燃料相比具有競爭力,與包括光伏(PV)和陸上風(fēng)電在內(nèi)的其他可再生能源技術(shù)相比,海上風(fēng)電同樣具有競爭力。隨著風(fēng)電機組朝大型化發(fā)展,目前已安裝的最大單機容量達到了12MW,維斯塔斯則已宣布生產(chǎn)15MW的風(fēng)機,海上風(fēng)電的容量系數(shù)也已經(jīng)達到超過60%的新記錄,從而使海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在未來更具成本競爭力。

國際能源署(IEA)預(yù)測,到2040年,海上風(fēng)能的平準(zhǔn)化電度電成本(LCOE)將會急劇下降,根據(jù)地理位置不同,可從 150歐元/MWh左右降至25歐元~45歐元/MWh。隨著無補貼風(fēng)電招標(biāo)的出現(xiàn),這種價格下降趨勢,將帶來關(guān)鍵的變化(見圖1)。

巨大的海上風(fēng)能資源潛力

盡管海上風(fēng)電在過去的幾年出現(xiàn)了顯著增長(主要在歐洲和中國),但海上風(fēng)電的全球年發(fā)電量(2018年約68GWh,約占0.3%)和總裝機容量(2018年底約28GW,約0.4%)方面的相對份額仍然非常小。而全球范圍內(nèi)的海上風(fēng)能技術(shù)可開發(fā)潛力超過25000 GW。美國在近海和遠海地區(qū)的技術(shù)可開發(fā)潛力超過10000 GW,擁有全球最大的海上風(fēng)能技術(shù)可開發(fā)潛力。

在接下來的20年中,全球海上風(fēng)電裝機容量預(yù)計每年將增長約25GW,相對技術(shù)可開發(fā)潛力而言,這一數(shù)字還是非常有限。受新冠疫情大流行的影響,海上風(fēng)能顯示出強大的適應(yīng)力好韌性,預(yù)計到2021年歐洲和美國未來十年海上風(fēng)電的年度資本支出將趕上海上油氣的支出。

全球海上風(fēng)電市場動態(tài)為行業(yè)帶來新的壓力

雖然海上風(fēng)電具有誘人的增長前景,但也在四個方面帶來了復(fù)雜性和挑戰(zhàn):

1、地區(qū)特色各異,戰(zhàn)略也不統(tǒng)一

海上風(fēng)電的發(fā)展受到各地市場因素不同的影響,各國也因此采取了不同的方法來促進可再生能源的增長:

能源安全。這是促使歐盟發(fā)展海上風(fēng)電的一項主要推動因素,但美國并不關(guān)心能源安全,因此雖然美國具有全球最大的海上風(fēng)能資源,美國海上風(fēng)電發(fā)展卻非常緩慢。歐盟各國具有堅定承諾和明確的野心,制定了包括“綠色協(xié)議”(Green Deal)在內(nèi)的結(jié)構(gòu)性支持政策,并受到下一代歐盟復(fù)蘇計劃(Next Generation EU recovery plan)的強力推動。

風(fēng)力發(fā)電機組的制造能力。歐盟已建立了強大的風(fēng)機制造能力,并已在北海部署了領(lǐng)先的能力。但在美國,海上風(fēng)電仍然是一個新興市場,截止到2020年上半年,美國只有一個海上風(fēng)電場,裝機容量只有區(qū)區(qū)30MW。2020年下半年,美國在CVOW項目安裝了兩臺6MW 海上風(fēng)機成為第二個海上風(fēng)電場。盡管具備巨大的海上風(fēng)電技術(shù)可開發(fā)潛力,也有基本的支持機制等基本要素,但美國海上風(fēng)電的全面發(fā)展價值鏈遠未實現(xiàn),尚需要結(jié)構(gòu)化支持。在中國,海上風(fēng)電應(yīng)受益于集中管理,適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)施,潛在的巨大風(fēng)機制造能力和物流能力,這意味著在中國開發(fā)海上風(fēng)電,合同的程序短,收到政府的支持,也沒有公眾接受度等問題。

電網(wǎng)靈活性和監(jiān)管問題。這些領(lǐng)域也可能會增加額外的復(fù)雜性,需要增加一些整合能力,例如電網(wǎng)連接技術(shù)、投標(biāo)流程和合同、考核機制以及對連接成本的支持機制等。即使某些國家已經(jīng)完成了整合能力,比如歐洲電網(wǎng)已經(jīng)很好地進行了整合,可為海上風(fēng)電整合提供額外的能力。但美國的各大電網(wǎng)各自為政,處理大量間歇性電力的能力非常有限。中國的電網(wǎng)已經(jīng)很成熟,也可方便對海上風(fēng)電進行整合。此外,大型儲水儲能也可與海上風(fēng)電完美結(jié)合。

2、規(guī)模更大,也更復(fù)雜

2020年全球風(fēng)電場規(guī)模發(fā)生了巨大的跳變,與過去幾年相比,2020年最大的單一風(fēng)電場裝機規(guī)模增加了一倍(見圖2,從600MW增加到1.2GW)。此外,與其他技術(shù)的混合(hybridization)對于經(jīng)濟和環(huán)境可行性同樣至關(guān)重要。比如新的招標(biāo)開始出現(xiàn)海上風(fēng)能與綠色氫能(電解)的結(jié)合。例如,2020年7月,殼牌和Eneco贏得了一次新的招標(biāo),將創(chuàng)建一個由風(fēng)電驅(qū)動的綠色氫能樞紐。

在技術(shù)方面,漂浮式解決方案可以釋放更多的優(yōu)勢。漂浮式風(fēng)電可釋放更大的海上風(fēng)能資源技術(shù)潛力(海上風(fēng)電技術(shù)可開發(fā)潛力的72%在深海),可以獲得更好的風(fēng)況,從而獲得更高的容量系數(shù)。此外,漂浮式海上風(fēng)電離海岸線更遠,老百姓接受起來更容易,與其他海上活動(如釣魚、沿海航行和海上休閑活動)的沖突也更小。但是,漂浮式海上風(fēng)電也有幾個大挑戰(zhàn),包括居高不下的前期成本,以及更長的項目周期,安裝風(fēng)機所需的基礎(chǔ)設(shè)施以及更全面的測試和樣機演示時間(包括應(yīng)對變槳,抵抗惡劣天氣條件以及處理海纜的復(fù)雜性等 )另外,漂浮式海上風(fēng)電解決方案的設(shè)計仍處于早期階段。

不斷加劇的競爭,以及關(guān)鍵參與者的戰(zhàn)略行動

海上風(fēng)電價值鏈上變得越來越擁擠,新的玩家越來越多。在傳統(tǒng)玩家追求激進的增長速度以保持領(lǐng)先地位的同時,更強勁的新進入者期待重塑海上風(fēng)電格局。2020年全球各地越來越多國家和行業(yè)、企業(yè)確定了其凈零目標(biāo),這對石油和天然氣行業(yè)沖擊巨大,自Equinor開始,為了支持各自企業(yè)的凈零排放目標(biāo)的實現(xiàn),幾大石油和天然氣運營商也開始就過去幾年推出的幾項海上風(fēng)電倡議進行溝通(見圖3)。

在項目開發(fā)方面,傳統(tǒng)的油氣服務(wù)商及EPC參與方正在利用其豐富的海上能力開始向海上風(fēng)電多元化發(fā)展(見圖4)。傳統(tǒng)上,油氣EPC只是作為海上特定項目活動的分包商,很少參與海上風(fēng)能項目,例如,它們只提供小型風(fēng)電場基礎(chǔ)的安裝。但現(xiàn)在,這些EPC也參與到海上風(fēng)電價值鏈中,對產(chǎn)業(yè)鏈進行重新定位,可提供更大更復(fù)雜的項目服務(wù)——從大型風(fēng)電場的分包合同,到為特定項目提供工程、采購、建設(shè)和安裝的服務(wù),轉(zhuǎn)身為EPCI角色。將來,一個EPC參與者的角色可能會演變?yōu)橐粩堊咏桓墩麄€風(fēng)電場,所謂的交鑰匙(turnkey)工程。目前為止,只在亞洲存在這樣的先例。

潛在的供應(yīng)鏈瓶頸

充分發(fā)揮海上風(fēng)電的潛能,就像延伸價值鏈一樣,可能會帶來風(fēng)機生產(chǎn)和物流的瓶頸。第一個問題是,全球風(fēng)電整機制造商(OEMs)是否有能力擴大生產(chǎn)以滿足不斷發(fā)展的需求。在過去的幾年中,全球整機廠商海上風(fēng)電裝機年新增裝機容量不到5GW,但到2030年,需求將增長到每年20至30GW(見圖5)。這和目前全球的整機商的制造能力和財務(wù)狀況還有一定的差距。同時,不斷增長的海上風(fēng)電物流需求(如近海船舶,運輸和安裝船等),可能會導(dǎo)致相關(guān)船只的缺口,從而導(dǎo)致船只租用價格的上漲。

如何在新的海上風(fēng)電發(fā)展競賽中勝出?

正如上面所說的,海上風(fēng)電可能是某些地區(qū)實現(xiàn)大規(guī)模增長的強大候選者。但是,一系列的市場動態(tài)反應(yīng)出價值鏈存在的緊張關(guān)系,并產(chǎn)生了可能影響到項目總體結(jié)果的潛在瓶頸。要想在新的海上風(fēng)電發(fā)展競賽中取得成功,需要采取系統(tǒng)和協(xié)作的方法。

首先,選擇好戰(zhàn)場

要想贏得戰(zhàn)爭,第一要務(wù)是確定對您的目標(biāo)具有最高戰(zhàn)略價值的場址,還包括增長目標(biāo)、投資組合等。還需要考慮對本地因素的影響,例如并網(wǎng)技術(shù)、招標(biāo)過程和合同、考核機制、支持機制和運營時間以及法規(guī),例如通過《城市規(guī)劃法》授權(quán)可建造超過12MW的風(fēng)電機組等。

投標(biāo)人還需要掌握各個國家和地區(qū)的承包過程,包括不過高估計各種前提條件和差異化因素,這樣方可贏得競標(biāo)。海上風(fēng)電的競爭無疑越來越激烈。例如,在敦刻爾克風(fēng)電場投標(biāo)過程中,排名前五位的投標(biāo)人的投標(biāo)得分非常接近,投標(biāo)價格的差異也不大:中標(biāo)價格為44歐元/MWh,其他人的投標(biāo)價格也介于47.5歐元和51歐元/MWh之間。

簡化風(fēng)電場交付模式

想要建設(shè)更大、更復(fù)雜的風(fēng)電場,則需要擺脫傳統(tǒng)的“主仆”項目開發(fā)方法,因為這種傳統(tǒng)方法使得很多交互都處于孤立狀態(tài)。采用協(xié)同設(shè)計優(yōu)化的方法,可以顯著降低成本,并快速推向市場。通過從其他行業(yè)(例如汽車、航空航天、國防及電子行業(yè))汲取的經(jīng)驗教訓(xùn),海上行業(yè)可以釋放出巨大的價值。盡管傳統(tǒng)的石油和天然氣行業(yè)也一直在努力做到這一點,但海上風(fēng)電具有成功所需的各個特點,包括強大的標(biāo)準(zhǔn)化潛力和精益設(shè)計的靈活性等(因海上風(fēng)電不受那么多舊的規(guī)范制約)。

創(chuàng)造全新的交付方式還需要采用新的業(yè)務(wù)模型和新的工作方式。加入一個戰(zhàn)略聯(lián)盟,對于運營商、整機商和EPC廠商而言都是雙贏的,可以應(yīng)付下面的問題:

·改善項目的經(jīng)濟性:一起尋求解決成本問題,共同承擔(dān)全部成本從而降低成本,這有別于傳統(tǒng)的以價格為目標(biāo)降低成本的方法。

·縮短周期時間:方法是通過加速執(zhí)行報價文件投遞和招標(biāo)流程的過程

·實現(xiàn)協(xié)同:通過提前與承包商合作制定詳細的解決方案,與承包商發(fā)展技術(shù)協(xié)同效應(yīng)。

在能力可能受到限制的環(huán)境中,加入戰(zhàn)略聯(lián)盟還提供了確保材料和服務(wù)的機會,同時確保了供應(yīng)商有確定的收入。石油和天然氣玩家(包括運營商和EPC)也可以利用其豐富的海上經(jīng)驗。包括重新利用現(xiàn)有資產(chǎn),提高員工技能,滿足新的跨業(yè)務(wù)組合需求等,例如同時可服務(wù)于油氣平臺和風(fēng)力發(fā)電場的多用途船只,同樣也包括人才管理,在油氣項目和海上風(fēng)電項目之間進行資源的共享。

實現(xiàn)卓越運營

運營商需要評估并挖掘風(fēng)電場的真正潛力。降低成本的壓力越來越大,并且無補貼招標(biāo)成為新的規(guī)范,因此,卓越的運營能力對于最大程度地提高利潤至關(guān)重要。必須考慮到更多因素(例如收入、備件成本、市場動態(tài)、法規(guī)、機組停機時間、天氣預(yù)報以及運維成本等)來優(yōu)化收入和利潤,這其中,智能化運營必不可少。通過先進的分析,精確預(yù)測成本和收入,從而為決策提供依據(jù)并優(yōu)化盈利能力。

預(yù)測性維護技術(shù),可以在故障維修和預(yù)防成本之間取得適當(dāng)?shù)钠胶?,從而減少總支出,提高可用性和可靠性。

數(shù)字孿生技術(shù),可以通過將操作和物理輸入(例如檢查信息和機械特性)與高級仿真(例如疲勞分析、檢查計劃和預(yù)測性維護)相結(jié)合,從而延長資產(chǎn)的使用壽命。此外,在工程階段使用數(shù)字孿生技術(shù),可以優(yōu)化設(shè)計并降低材料和安裝成本。

壓榨財務(wù)價值

最后,運營商需要采用一種綜合的方法來優(yōu)化其財務(wù)價值。

價值池。在需求側(cè)響應(yīng)、儲能電池和分散式發(fā)電等因素的驅(qū)動下,采購、貿(mào)易和生產(chǎn)之間的界限變得越來越模糊。產(chǎn)業(yè)鏈的各個部分都在涌現(xiàn)出新的價值池。合同和物理的靈活性可滿足供需雙方并平衡電網(wǎng)(例如容量合同、虛擬存儲以及期權(quán)和衍生產(chǎn)品),從而推動投資組合優(yōu)化并提供增長機會。運行模型需要進行調(diào)整,以允許按位置、最小和最大負荷以及可控負荷對電力資產(chǎn)(例如可再生能源、儲能和聯(lián)合循環(huán)燃氣發(fā)電)進行綜合控制和消耗。

做決策。隨著可再生能源的增長,電力市場變得越來越受天氣驅(qū)動,對靈活性的需求也越來越向更短期發(fā)展。因此,決策的速度和質(zhì)量對于確保電力資產(chǎn)和用戶之間的平穩(wěn)匹配至關(guān)重要,例如對資產(chǎn)和用戶進行調(diào)度和重新調(diào)度,可避免成本的不平衡并抓住市場機會,并增加頻率平衡來管理可再生能源發(fā)電的不可預(yù)測性。為了支持高質(zhì)量和高效的決策,信息系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)管理對于實現(xiàn)下述目標(biāo)至關(guān)重要:

實時合并大量數(shù)據(jù)。

開發(fā)強大的數(shù)據(jù)分析以進行優(yōu)化(具有準(zhǔn)確信號、置信度估計和可視化的分析模型)。

定義結(jié)果精度與計算速度之間的權(quán)衡。

確保獨立信息系統(tǒng)和功能之間的無縫交互。

定義多個性能模型與一個完整的集成模型(例如單個風(fēng)電機組、風(fēng)電場和國家/地區(qū)級投資組合)之間的權(quán)衡。

促進內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)交換。

為海上風(fēng)電競賽做好準(zhǔn)備

往大里思考,并迅速行動(Think big and act fast)

建設(shè)超過1GW的大型風(fēng)電場,從而獲得規(guī)模經(jīng)濟,是未來海上風(fēng)電場成本競爭的新標(biāo)準(zhǔn)。所有的玩家都在往前發(fā)展。為了在競爭中不至于落伍,各個玩家必須迅速定位并確定各種機會。具體從哪兒開始,取決于玩家的成熟度。無論如何,加速學(xué)習(xí)曲線很重要。對于新進入者,這可能意味著需要從較小的角色或較小的范圍開始,然后迅速過渡到更大、更復(fù)雜的角色。

選好合作伙伴,加強協(xié)作

要想獲勝,需要與戰(zhàn)略聯(lián)盟一起努力,并加強全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)作。這有助于確保交付能力的建設(shè),如風(fēng)機的生產(chǎn)、安裝等,并發(fā)展出行業(yè)最優(yōu)秀的各種技能,包括海上風(fēng)電相關(guān)技術(shù)和知識等,同時加快創(chuàng)新等。文化方面的適應(yīng)和協(xié)作框架對于成功同樣至關(guān)重要。CWEA

來源:Kearney

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