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海风强劲:航运业的挑战与机遇

2022-04-16沈亮

珠江水运 2022年6期
关键词:锚地制氢风电场

文|本刊记者 沈亮

中国海上风电连续数年领跑全球,2021年12月克拉克森数据显示,中国首次超越英国成为全球最大海上风电市场,总装机容量达 10.48GW,中国海上风电市场优势进一步扩大。

中国船级社海洋工程技术中心副主任李红涛曾预测:“在‘十四五’期间,新能源装机容量会超越水电,成为中国电力增量主体。总而言之,海上风电发展潜力非常大。”

动力十足

2016年,我国海上风电累计装机规模仅有162万千瓦,2021年,仅广东一省就新投产海上风电549万千瓦,同比增长超5倍,我国海上风电产业实现了井喷式发展。

为何我国大力发展包括海上风电在内的清洁能源?

从能源安全的角度来说,加快能源结构转型,大力发展包括海上风电在内的新型能源,形成多能互补的能源结构将有利于确保我国能源安全、保障我国社会经济长期稳定发展。

回顾过去,2021年,电煤供应波动对我国能源供应形势带来了一定的冲击。

着眼当下,目前俄乌冲突持续不断,已对欧洲乃至世界能源安全与政治稳定造成了显著影响。

放眼未来,能否掌握先进的海上风电等新能源技术,建立完善的新型能源产业体系,将决定我国在“碳金融”“碳关税”等领域的国际竞争中掌握筹码的多寡。

2022年《政府工作报告》中就重点提到,要继续做好“六稳”“六保”工作,确保粮食能源安全。这是政府工作报告首次将“能源安全”上升至与“粮食安全”同等重要的战略高度。

另一方面,从环保的角度来说,电力是最主要的碳排放部门,因而包含海上风电在内的清洁能源成为实现“双碳”目标的主要发力领域之一。

广东海事局推进广东海上风电建设领导小组办公室主任吴建生向记者介绍广东海上风电建设情况。

为了促进海上风电产业的发展,践行习近平总书记2020年9月做出的“中国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和目标”的承诺,国家了出台海上风电财政补贴政策,对前期已核准、2021年年底前全容量并网的海上风电项目提供国家财政补贴,因此2021年成为国内海上风电的抢装年,新增装机规模同比大幅增长。

2022年起,国家财政补贴退出,但各沿海省份发展海上风电仍然动力十足。

在海上风电产业政策与补贴支持方面,广东已走在全国前列。2021年6月,广东出台《促进海上风电有序开发和相关产业可持续发展实施方案》支持海上风电发展。该方案提出,到2025年底,广东海上风电累计建成投产装机容量力争达到1800万千瓦。根据该方案,2022年起,广东省财政对省管海域未能享受国家补贴的项目进行投资补贴。

其他主要沿海省份虽暂未出台类似的补贴政策,但都推出省、市级规划支持海上风电产业发展。如浙江出台《浙江省可再生能源发展“十四五”规划》要求,“十四五”期浙江海上风电累计建成投产装机容量达到500万千瓦。

为何各沿海省份如此热衷于发展海上风电产业?

首先,我国海上风电资源丰富,靠近东部用电负荷中心,便于就近消纳。目前,沿海能耗大省不同程度依赖外购电力,以浙江为例,2020年,浙江外购电量1787亿千瓦时,约占浙江全省用电量的37%;根据《浙江省电力发展“十四五”规划(征求意见稿)》,到2025年,全省外购电量2166亿千瓦时以上,占全社会用电量比重35%左右,外购电量比重将有所下降。

其次,发展海上风电可以规避土地资源约束,目前光伏和陆上风电虽然相对海上风电成本更低,但也存在占用土地资源的问题,对于沿海经济发达省份这一问题更为突出。以浙江为例,《浙江省可再生能源发展“十四五”规划》指出浙江存在可用于光伏建设的地面、屋顶资源已所剩不多的问题。

再次,产业带动效果是各省发展可再生能源的重要考量因素之一。由于海上风电零部件重量和体积较大、运输成本高,适合本地、就近生产,所以,发展海上风电对当地的装备制造等产业的拉动效果较好。

以广东阳江为例,阳江大力引进风机基础、塔身、海底电缆、大型铸件、船舶靠泊补给等相关配套产业,促进风电装备生产研发销售本土化和一体化,并逐步扩展形成辐射粤西乃至全省的海上风电装备制造、项目营运维护检修和后勤保障基地,延伸风电产业链,形成风电产业集群。截至2021年底,广东阳江已吸引24家风电整机及零部件生产企业落户,年产风电设备能力达300至500套,达产年产值超过500亿元。

此外,中央施加的考核压力加快了各沿海省份布局包括海上风电在内的可再生能源产业的速度。

2019年5月,国家发改委发布《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》,明确提出对各省级行政区域设定可再生能源电力消纳责任权重,建立健全可再生能源电力消纳保障机制,对各省开展考核评估。

挑战重重

目前,海上风电建设如火如荼,海上风电产业的高速发展将对航运业带来怎样的影响?一位航运界人士告诉记者:“在目前阶段,海上风电建设可能会对港口航运的发展带来一定挑战。”

该人士认为,海上风电场可能对通航环境带来一定影响。他介绍:“海上风电建设由于海上风电项目为了达到一定的效益和最佳的发电效果,装机容量和风电机组的数量必须达到一定的规模,同时风电机组与风电机组之间也必须保持足够的安全距离,因此海上风电设施往往是成片建造,会占用较大的海域范围。”

该人士指出,由于海上风电场址占用海域范围较大,再加上海上风电场选址的水域水深一般在10-50m之间,往往与船舶航路水域重合。因此部分海上风电场占用船舶可航水域范围,甚至就位于船舶习惯航路上,原本船舶可以直线航行到达的港口和水域,因为风电场址的建设需要绕航,增加了船舶航行成本。“例如,阳江青州、帆石等深水风电场址的建设,导致从珠江口至琼州海峡的船舶需要多绕航近60—80海里的航程,导致船舶航行成本增加。”

该人士还补充:“同时,海上风电场水域往往也与港口锚地水域重合,因此建设海上风电场往往会占用港口锚地资源,导致部分港口锚地功能丧失,对港口正常运作或船舶防台应急带来一定影响。可能会缩小港口发展空间,在一定程度上限制了港口航运的发展。”

研究者梁帅也撰文指出,海上风电设施的输电电缆也可能对通航环境造成一定影响。他在文中介绍,海底电缆本身不对水面过往船舶构成碍航影响,但海底电缆会限制船舶抛锚水域,影响航道内航行船舶在紧急情况下应急抛锚操作,因此会影响锚地的设置。此外,跨越航道的电缆还会在一定程度上影响航道的疏浚,可能限制航道等级的提升。他总结道:“显然,电缆在航道内的长度越长、电缆影响的航道段越长,则电缆对航道的影响越大。”

梁帅还在文中指出,海上风电场可能在海上助航设施、船舶视觉瞭望、岸基雷达和船载雷达、海上无线电通信等多方面对通航安全造成影响。

广东海事局通航处水工主管王红兵也认为,海上风电建设可能对船舶通航安全带来影响。“由于我国尚未制定和出台海上风电通航标准,风电场址与航道、船舶习惯航路、锚地之间应当保持多大的安全距离暂时没有统一的标准,导致部分风电场址在规划和设计时因水域受限无法远离航道、船舶习惯航路、锚地、通航密集区,存在一定的通航安全隐患。”

他举例说明道,“珠海桂山风电因位于通航密集的珠江口水域,且与#GS18锚地之间的距离仅1350m,2017年“天鸽”台风期间,在该锚地及附近水域防台的船舶走锚撞坏3台正在建设的风机导管架基础。最终这起事故带来了近亿元的经济损失,理应引起我们的高度重视。”

王红兵还表示,目前海事部门对海上风电场址及周边水域的监管手段仍需升级,监管人员、装备、信息化水平仍需提升。“海上风电建成后,是否需要设置风电场保护水域、保护水域范围设置多大、是否允许渔船在风电场内捕捞作业、小型商船是否能在风电场内航行等问题没有一个相关的法律法规来规范,安全管理难度较大,存在一定的安全隐患。”

他认为,还应进一步加强海上风电与通航安全相关的顶层设计,“举个例子,桂山风电场建成后,通过广州VTS统计发现,每天有约10-20艘次1000-2000吨级船舶从风电场内穿过,极易引起船舶触碰风机情况,但由于没有相关航行规定及处罚依据,海事部门很难判定船舶是否违背航行规则,行政处罚就更无从谈起。”

虽然挑战巨大,但好消息是,这些挑战可能不是不可战胜的。

“如果问海上风电发展导致的锚地的减少与通航环境的复杂化会不会影响我们港口的发展?我认为肯定会有。”在阳江海事局局长周社宽看来,虽然海上风电的发展与航运业的发展存在一定的矛盾,但这个矛盾并非不可调和,“但通过不断加强课题研究、顶层设计与协调沟通,我们可以对海上风电场址、锚地、航道、航路、航法、助航设施等进行科学的调整与规划,并且不断提高我们的监管能力。最终既保证海上风电场与船舶的安全,同时又能够满足港口与航运业发展的需要。”

前景光明

从长远来看,随着海上风电产业的不断发展,海上风电产业对航运业造成的负面影响将逐渐改善,并可能为航运事业的发展带来更光明的前景。

根据国家能源局相关表述,国家能源局将加快组织开展全国深远海示范,在有条件的区域规划布局一批海上风电基地,推动形成规模化连片开发的格局。而海上风电迈向深蓝,则意味着建设新的海上风电将不会再占用航道、锚地等宝贵的航运资源。

海上风电迈向深远海的主要技术难点在于攻克漂浮式海上风电技术。由于传统的固定式海上风电在技术和经济上面对的挑战增加,因此漂浮式海上风电技术被视为面向深远海海上风电开发的解决方案,目前逐步从研究走向商业化应用。2021年7月,我国首台漂浮式海上风电试验样机—“三峡引领号”正式完成风电机组吊装。

日前,欧洲风能协会发布的《欧洲海上风电港口2030年展望》则提出,海上风电的建设、运维本身就需要大量的港口及船舶服务。“应对日益大型化的机组以及不断扩大的市场,离不开设施的升级换代。港口需要扩大占地,加固码头,增加深水港,以及开展其他土建工作。”这将刺激对港口、船舶等航运基础设施的投资,助推航运业的发展。

以江苏射阳县为例,2018年7月,国内首个风电母港在江苏射阳县建成。开港一年半即接近全球最大风电母港——丹麦埃斯比约港。新冠肺炎疫情下,2020年上半年该港吞吐叶片498片、主机115套,同比增长38%、29%,预计全年将达400台套。目前该港已成为远景能源、金风科技、上海电气等大型整机企业在苏北的主要出海通道。该港明年还将开工建设3.5万吨级大件码头和仓储基地,计划2023年投用。

如果海上风电在一个地区形成一定规模的产业集群,不但能满足本地海上风电建设、运维需要,带动本地经济发展;还有可能将相关部件、设备、装备外销至其他省份乃至出口海外,由此引发的航运需求将极大刺激本地航运业发展。

除江苏外,广东也在大力推动风电产业发展。《广东省海洋经济发展 “十四五” 规划》就提出:“要支持海洋资源综合开发利用……推动海上风电项目开发与海洋牧场、海上制氢、观光旅游、海洋综合试验场等相结合……推动海上风电产业集群发展,加快建设阳江、粤东海上风电产业基地,力争到2025年全省风电整机制造年产能达到900台(套),推动技术进步和成本下降……进一步完善海上风电产业链,重点引进或鼓励收购新型材料、主轴承、齿轮箱、海上升压站、施工船机运维设备等产业链企业,补齐产业链供应链短板,提前谋划海上风电运维产业发展。”

另外,目前国内海上风电产业出口海外契机也逐渐显现,根据全球风能协会的预测,到2025年,海外市场的海风新增装机有望达到约17GW,较2020年增长约4.6倍,2020-2025年间的复合增速达到41%,亚洲新兴市场有望实现跨越式发展。

亚洲主要经济体面临与中国大陆沿海省份类似的能源发展形势,具备较强的海风发展诉求。目前,除了中国大陆以外,亚洲潜在的海上风电市场包括日本、韩国、中国台湾、越南等。

事实上,目前国内海风产业已经着手布局海外市场,并有所斩获。国内海风产业近年快速发展,整机、海缆、管桩等主要制造环节在完全满足国内市场需求的同时,已经逐步向海外拓展。海上风电未来潜在的出口需求意味我国航运业可能将面临全新的机遇。

《欧洲海上风电港口2030年展望》则重点指出,在风电产业链条的下游,风电制氢未来也有可能为地方航运业发展提供动力。

记者了解到,虽然海上风电具有多重优势,但风电具有很强的随机性、间歇性、反调峰等特性,大规模并网会影响电力系统的正常运行,导致严重弃风现象的发生。风电耦合制氢是解决上述问题的有效手段之一。氢能作为能源转型的重要组成部分,具有多种应用,如作为能量存储介质、运输燃料和发电燃料等。

2021年7月,我国首台漂浮式海上风电试验样机——“三峡引领号”正式完成风电机组吊装。

《江苏沿海地区发展规划(2021—2025年)》提出,“十四五”期间要推进深远海风电试点示范和多种能源资源集成的海上“能源岛”建设、研究风电制氢储能;以英国、荷兰、丹麦为代表的欧洲国家已经率先开展海上风电示范工程。

对海上风电进行消纳,可以将风电通过高压直流或交流输电方式传输上岸制氢,也可利用海上平台制氢并通过管道输氢或船舶运氢上岸。

田甜等研究者经过计算分析,认为3种海上风电制氢方案中,海上平台制氢及船舶运氢方案最具经济性;且随离岸距离加大,该方案等年值费用基本不变。海上风电岸上制氢方案和海上平台制氢及管道输氢方案随离岸距离加大,等年值费用均不同幅度增加。若未来海上平台制氢及船舶运氢技术逐渐成熟并普及,则意味着一种全新的航运需求被创造出来。

欧洲国家已经率先开展海上风电制氢示范工程。

即便海上风电制氢采取了其他技术路线,也并不意味着地方航运业无法分享红利。

《欧洲海上风电港口2030年展望》还提出:“……对可再生氢的需求必将激增。实际上,港口是各类运输方式的天然交汇中心,特别适合氢能的生产与运送。”

本地海上风电生产出的可再生氢将可通过港口集散输运,而“港口可以成为推动可再生氢利用的产业生态系统中的关键一环,因为很多港口都建有化学与钢铁工业、氨生产设施、精练设施以及其他发电厂……长远来看,随着海上风电的快速发展,越来越多行业希望转移到沿海地区,导致这些地区产业集群将进一步扩大……”如上文所述,产业集群的强大必将意味着贸易与航运业的持续繁荣和发展。

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