德國(guó)是海上風(fēng)電強(qiáng)國(guó)，市場(chǎng)占有率30%，僅次于英國(guó)。伴隨著產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步完善，德國(guó)海上風(fēng)電電價(jià)正逐漸退坡，實(shí)行競(jìng)標(biāo)制，走向零補(bǔ)貼，但過度惡性競(jìng)爭(zhēng)的趨勢(shì)也日漸明顯。作為海上風(fēng)電領(lǐng)跑者， 環(huán)北海的英國(guó)、德國(guó)、荷蘭、丹麥等發(fā)達(dá)國(guó)家的海上風(fēng)能資源豐富，加之鼓勵(lì)低碳環(huán)保、發(fā)展清潔能源的政策和穩(wěn)定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境，以及這些國(guó)家較高的科技、工程和管理水平，最終使得該區(qū)域形成了海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的全球產(chǎn)業(yè)鏈。

      2017年，德國(guó)共新增安裝108臺(tái)海上風(fēng)機(jī)，新增裝機(jī)容量62.6 萬千瓦，至2017年底，共有15個(gè)在運(yùn)海上風(fēng)場(chǎng)，其中有1069臺(tái)海上風(fēng)機(jī)在運(yùn)，總裝機(jī)容量538.7萬千瓦，僅2017年發(fā)電量就達(dá)18億千瓦時(shí)，較2014年的發(fā)電量增長(zhǎng)7倍，海上風(fēng)電在德國(guó)可再生能源發(fā)電中目前的占比從四年前不到1%已增長(zhǎng)至8.4%，發(fā)展迅猛。德國(guó)計(jì)劃使海上風(fēng)力發(fā)電能力到2020年達(dá)到650萬千瓦，2030年達(dá)到1500萬千瓦。

      海上風(fēng)電之所以在德國(guó)得以快速發(fā)展，主要是由于政策與社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境驅(qū)動(dòng)。2011年3月日本福島核電站發(fā)生事故后，德國(guó)政府決定在未來十年內(nèi)逐步拆除境內(nèi)所有核電站，2022年核電徹底退役。同時(shí)，約1800萬千瓦的火力發(fā)電廠將被關(guān)閉。因此，在德國(guó)用清潔電力取代核電站和化石燃料發(fā)電站的策略中，風(fēng)電被“委以重任”。

      德國(guó)智庫Agora的數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)電占德國(guó)可再生能源發(fā)電量的比例已達(dá)49%，風(fēng)電占總發(fā)電量比例約為16%，是目前德國(guó)清潔電力的最大來源。在德國(guó)能源市場(chǎng)，最有前景的陸上風(fēng)電項(xiàng)目已基本瓜分完畢，能源開發(fā)企業(yè)如今大舉向海上風(fēng)電發(fā)力。

      早期如何培育和扶持

      發(fā)展海上風(fēng)電，德國(guó)的道路也并非一帆風(fēng)順。德國(guó)能源署的數(shù)據(jù)顯示，德國(guó)早期申請(qǐng)的項(xiàng)目多在離岸30公里之外，水深在20米至35米之間。而離岸遠(yuǎn)意味著運(yùn)輸距離長(zhǎng)，氣候條件差，維修成本高，海床基礎(chǔ)和風(fēng)機(jī)的水下基礎(chǔ)也必須建得更大更深，因此，德國(guó)的海上風(fēng)電項(xiàng)目比其他歐洲國(guó)家復(fù)雜和困難得多。

      從本世紀(jì)初開始規(guī)劃投資以來，德國(guó)海上風(fēng)電項(xiàng)目就曾遭遇重重阻力，包括缺少配件供應(yīng)商、沒有連接風(fēng)機(jī)和主網(wǎng)所需的設(shè)備，甚至連在開放水域建設(shè)所需的船只也無從獲得。此外，企業(yè)需要為港口、專用船只及電力連接設(shè)備投入數(shù)十億美元，因此早期的項(xiàng)目預(yù)算嚴(yán)重超支，投資也遭延遲。

      位于北海、距離德國(guó)海岸53英里(約合85公里)的梅爾(Meerwind)海上風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量為288兆瓦，是德國(guó)最大的海上風(fēng)電場(chǎng)之一。此前由私募股權(quán)公司黑石集團(tuán)(Black Stone)和德國(guó)Windland公司共同開發(fā)，2016年中國(guó)三峽集團(tuán)收購(gòu)該項(xiàng)目，控股項(xiàng)目公司德國(guó)穩(wěn)達(dá)風(fēng)電公司(Wind MW)80%股權(quán)。

      雖然位于淺水，但梅爾項(xiàng)目建設(shè)異常艱難。從2000年正式立項(xiàng)，到2015年3月才得以并網(wǎng)發(fā)電，歷時(shí)近15載，比原定計(jì)劃晚了一年多(因電網(wǎng)原因)，投資近16億美元。

     該項(xiàng)目使用80臺(tái)3.6兆瓦西門子風(fēng)機(jī)，工程師需要將風(fēng)機(jī)、變壓器和整流站的底座固定在水面以下130多英尺處，工程難度遠(yuǎn)超預(yù)期。另一個(gè)問題是建海上換流站，將發(fā)的電由海上輸送至陸地，因電網(wǎng)公司的原因，時(shí)間有所拖延。

     雖然工期時(shí)間長(zhǎng)，工程難度大，但早期為了扶持海上風(fēng)電，德國(guó)政府出臺(tái)了很多政策。除上述提到的高額固定電價(jià)補(bǔ)貼政策，德國(guó)首批10個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)還得到了政府的資助，德國(guó)復(fù)興信貸銀行(KFW)在2011年設(shè)立了50億歐元的海上風(fēng)電專項(xiàng)貸款額度。目前德國(guó)政府在波羅的海和北海建造的海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，總發(fā)電量可滿足1200萬戶家庭的用電需求。

      在運(yùn)維方面，德國(guó)不同公司采取的方式也有所差異，一些大型能源集團(tuán)如E.ON、RWE運(yùn)行的風(fēng)場(chǎng)由其自身維護(hù)，大多數(shù)能源開發(fā)企業(yè)則與風(fēng)電廠商簽約。由于貸款銀行要求企業(yè)提供長(zhǎng)期運(yùn)維合同，因此這些公司會(huì)選擇和風(fēng)機(jī)廠商簽訂10—15年長(zhǎng)期的運(yùn)維合約。

     但在穩(wěn)達(dá)公司看來，簽訂短期合同對(duì)風(fēng)場(chǎng)更為有利，這也意味著能源開發(fā)企業(yè)對(duì)風(fēng)場(chǎng)有著更多控制權(quán)。對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)作，穩(wěn)達(dá)則使用SCADA軟件，該軟件由穩(wěn)達(dá)與另一家公司合作開發(fā)，可全程操作風(fēng)場(chǎng)的運(yùn)行。而與西門子簽訂的五年運(yùn)維合同，也規(guī)定了維護(hù)人員組成的比例為1:1，每次維修都由兩方組成團(tuán)隊(duì)共同維修，以此控制工程質(zhì)量。

      與大多數(shù)歐洲的風(fēng)場(chǎng)不同，三峽穩(wěn)達(dá)還擁有自己的運(yùn)維船，穩(wěn)達(dá)公司CEO嚴(yán)思 (Jens Assheuer) 認(rèn)為，雖然建造要求高，對(duì)團(tuán)隊(duì)要求也高，需要花費(fèi)大量投資，但從安全性考慮是非常必要的。目前，梅爾海上風(fēng)電場(chǎng)還有直升機(jī)參與運(yùn)維，風(fēng)場(chǎng)升壓站上建有直升機(jī)停機(jī)坪，這大大縮短了維修周期。為了安全考慮，德國(guó)要求參與直升機(jī)運(yùn)維的人員必須經(jīng)過海底逃生等一系列培訓(xùn)，獲取合格證后才有使用直升機(jī)進(jìn)行運(yùn)維的資質(zhì)。

      近年來，全球風(fēng)機(jī)制造商正逐步增加單機(jī)容量，同時(shí)，安裝船的容量越來越大，海纜電壓也逐漸增高。

     嚴(yán)思指出，2020到2023年，歐洲新建海上風(fēng)電項(xiàng)目的風(fēng)機(jī)將從西門子和MHI Vestas開發(fā)的單機(jī)5—6兆瓦的渦輪機(jī)升級(jí)為8—9兆瓦的渦輪機(jī)，預(yù)計(jì)2024和2025年北海還將安裝單機(jī)10—12兆瓦的風(fēng)機(jī)。這種巨型渦輪機(jī)，其葉片掃過的區(qū)域較英國(guó)的“倫敦眼”摩天輪更大。

      目前歐洲安裝船市場(chǎng)已供過于求，有許多新的大容量安裝船進(jìn)入市場(chǎng)，這些新的安裝船更適用于新一代風(fēng)機(jī)，而較小的船只將從安裝市場(chǎng)退役到運(yùn)維市場(chǎng)。對(duì)于海底傳輸電纜，大多數(shù)歐洲國(guó)家包括德國(guó)都使用33千伏的電纜，而荷蘭目前正在計(jì)劃用66千伏電纜來減少線損。因此所有大型渦輪機(jī)供應(yīng)商正在開發(fā)可以使用66千伏的渦輪機(jī)。

      上網(wǎng)電價(jià)怎么定

      近年來隨著海上風(fēng)電在技術(shù)上日漸成熟，其經(jīng)濟(jì)性也有所改觀。2017年4月在德國(guó)實(shí)行的首輪競(jìng)標(biāo)中，有三個(gè)項(xiàng)目的競(jìng)標(biāo)結(jié)果為零補(bǔ)貼電價(jià)，平均成交價(jià)為44歐元/ MWh，中標(biāo)的四座風(fēng)電場(chǎng)將分別在2024、2025年投運(yùn)并網(wǎng)。

    “由于競(jìng)標(biāo)機(jī)制的存在，市場(chǎng)電價(jià)會(huì)越來越低，迫使風(fēng)機(jī)開發(fā)商和整個(gè)海上風(fēng)電的產(chǎn)業(yè)鏈包括設(shè)備供應(yīng)商、安裝商等想方設(shè)法來降低相應(yīng)的成本。”嚴(yán)思向eo記者表示。

      在德國(guó)補(bǔ)貼機(jī)制下，海上風(fēng)電采用的固定電價(jià)補(bǔ)貼由兩部分組成，一部分是上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼，為150歐元/MWh，德國(guó)政府希望能源開發(fā)企業(yè)未來能在市場(chǎng)上出售電能，因此有4歐元/MWh的小額補(bǔ)貼是電力直接交易所得，補(bǔ)貼電價(jià)合計(jì)為154歐元/MWh。自該政策實(shí)行13年以來，德國(guó)海上風(fēng)電的電價(jià)補(bǔ)貼沒有波動(dòng)。據(jù)嚴(yán)思介紹，享受補(bǔ)貼的時(shí)間長(zhǎng)短則決于風(fēng)場(chǎng)到海岸線的距離以及水深，離海岸線越遠(yuǎn)，水深越深，補(bǔ)貼的時(shí)間也就越長(zhǎng)，風(fēng)場(chǎng)通?？上碛胁簧儆?年的補(bǔ)貼。

     2012年起德國(guó)修改了政策，風(fēng)電場(chǎng)可選擇將補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)提高至190歐元/MWh，但相應(yīng)補(bǔ)貼年限由12年降至8年，并規(guī)定8年后的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為35歐元/MWh。“選擇補(bǔ)貼的時(shí)間越短，錢就越多，但如果為了更高的安全性考慮，你可以決定選擇長(zhǎng)期但低一點(diǎn)的補(bǔ)貼，”嚴(yán)思解釋道。

      2017年德國(guó)政府將補(bǔ)貼機(jī)制調(diào)整為競(jìng)標(biāo)機(jī)制，而零補(bǔ)貼電價(jià)的出現(xiàn)正是競(jìng)標(biāo)機(jī)制的結(jié)果。官方給出的投標(biāo)價(jià)格上限為120歐元/MWh，競(jìng)標(biāo)方在政府補(bǔ)貼價(jià)格的基礎(chǔ)上考慮日后投資、可能降低的成本，對(duì)價(jià)格做出預(yù)期。

      據(jù)嚴(yán)思介紹，當(dāng)時(shí)業(yè)內(nèi)普遍預(yù)估的價(jià)格在100—120歐元/MWh，但第一輪競(jìng)標(biāo)的結(jié)果卻令人始料未及。丹麥最大的海上風(fēng)電開發(fā)商DONG能源，中標(biāo)110MW開發(fā)容量，電價(jià)是60歐元/兆瓦時(shí)，并將在2023年實(shí)施這一電價(jià)。更沒有想到的是有三個(gè)中標(biāo)風(fēng)場(chǎng)的電價(jià)是零補(bǔ)貼，這意味著他們將完全依賴市場(chǎng)電價(jià)。

     這一結(jié)果令業(yè)內(nèi)人士錯(cuò)愕：競(jìng)標(biāo)價(jià)格為何如此之低，這些風(fēng)場(chǎng)又能否盈利?

      在嚴(yán)思看來，競(jìng)標(biāo)機(jī)制會(huì)推動(dòng)所有參與方不斷尋求降低成本的解決方案，由于中標(biāo)項(xiàng)目在2024、2025年并網(wǎng)，考慮到未來7年相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備價(jià)格和建設(shè)成本會(huì)大幅降低，在零補(bǔ)貼下投產(chǎn)也有可能實(shí)現(xiàn)盈利。同時(shí)，由于2023年德國(guó)所有核電站將退役，火電逐步關(guān)停，加之2021到2025年間海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度也將減慢，海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商預(yù)測(cè)未來電力批發(fā)價(jià)格會(huì)上漲，因此造成了低成交價(jià)格。

      低價(jià)的另一原因則是日趨完善的海上風(fēng)電供應(yīng)鏈。北海四國(guó)(英國(guó)、德國(guó)、丹麥、荷蘭)供應(yīng)鏈?zhǔn)滞陚?，各大能源企業(yè)可以就近采購(gòu)建設(shè)風(fēng)場(chǎng)需要的裝備，這使得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，歐洲安裝船市場(chǎng)已經(jīng)面臨發(fā)展過剩，進(jìn)而促進(jìn)了過去幾年海上風(fēng)電成本的下降。

     盡管如此，建造成本的下降和市場(chǎng)電價(jià)的上升均有較大的不確定性，因此，新項(xiàng)目未來的風(fēng)險(xiǎn)較大，北海海上風(fēng)電的競(jìng)標(biāo)已進(jìn)入惡性競(jìng)爭(zhēng)的怪圈。

     今年4月德國(guó)將進(jìn)行第二輪海上風(fēng)電競(jìng)標(biāo)，業(yè)內(nèi)人士也非常期待。從用戶的角度看，沒有政府補(bǔ)貼電價(jià)也意味著他們不用向發(fā)電商支付額外的補(bǔ)貼。

     前期勘察如何保證安全

     由于海上風(fēng)電建設(shè)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，較陸上風(fēng)電情況更為復(fù)雜，項(xiàng)目開發(fā)涉及融資、審批、風(fēng)電場(chǎng)自然環(huán)境調(diào)整、海上風(fēng)電項(xiàng)目的規(guī)劃管理、風(fēng)機(jī)設(shè)備選型、建設(shè)期項(xiàng)目管理以及并網(wǎng)等眾多步驟，德國(guó)對(duì)于海上風(fēng)電前期工作要求非常嚴(yán)格。

     在勘察期，企業(yè)若想獲得海上風(fēng)電開發(fā)許可，需要對(duì)環(huán)境、海床土壤的地質(zhì)情況、施工聲音等進(jìn)行勘測(cè)，以此判斷項(xiàng)目是否符合海上風(fēng)電的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

     由于每個(gè)風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)都可能不一樣，勘察時(shí)要從海底對(duì)土壤采樣并建模、計(jì)算來進(jìn)行設(shè)計(jì)。嚴(yán)思對(duì)此解釋道“風(fēng)機(jī)本身造價(jià)高昂，為了保證效益以及后期的穩(wěn)定運(yùn)行，前期花100萬—200萬歐元的設(shè)計(jì)費(fèi)用是十分必要的。”

     其次，還要對(duì)海床進(jìn)行勘測(cè)和掃描，排查是否有二戰(zhàn)時(shí)期投下的未引爆的海底爆炸物，或者潛在的礦藏。此外，還需關(guān)注風(fēng)浪參數(shù)、極端荷載參數(shù)以及風(fēng)資源評(píng)估，以此來預(yù)估未來能否收回投資。

     在設(shè)計(jì)階段，德國(guó)海上風(fēng)電還注重防腐，確?；粫?huì)對(duì)環(huán)境造成不利影響。這是因?yàn)樵诤Ｉ巷L(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中，海水中的鋼結(jié)構(gòu)占很大比重，而鋼結(jié)構(gòu)在海水中易發(fā)生腐蝕，因此采用ICCP系統(tǒng)(陰極保護(hù)技術(shù))十分必要。嚴(yán)思介紹，該系統(tǒng)是電化學(xué)保護(hù)技術(shù)的一種，其原理是向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個(gè)外加電流，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生，加強(qiáng)對(duì)基座的保護(hù)。

     前期工程完成后，風(fēng)場(chǎng)運(yùn)維時(shí)則更注重安全培訓(xùn)。根據(jù)德國(guó)法律，海上風(fēng)電工作人員到海上作業(yè)必須取得安全認(rèn)證，海上事故發(fā)生時(shí)，作業(yè)人員須具備自救逃生能力。在一些公司不僅是工作人員，包括管理層都參與了安全管理培訓(xùn)。通常為期兩個(gè)星期的培訓(xùn)將花費(fèi)6000—8000歐元的費(fèi)用，取得證書后才能參加海上風(fēng)電的相應(yīng)工作。若要登上海上風(fēng)電的設(shè)施，需遵循嚴(yán)格的安全流程，同時(shí)也要有3個(gè)人做相應(yīng)支持，才能開展工作。但如果在運(yùn)維過程中發(fā)現(xiàn)任何不安全因素，所有人都必須停止工作。

   “我們最關(guān)注的是質(zhì)量和可靠性。只有質(zhì)量好，才能有高可靠性和合理的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，運(yùn)營(yíng)時(shí)不可能通過大量的維護(hù)來解決質(zhì)量差的問題。”嚴(yán)思說道。

     嚴(yán)思指出，相比德國(guó)，中國(guó)海上風(fēng)電還處于開發(fā)初期，因此借助長(zhǎng)期穩(wěn)定的上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼來培育海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)鞘直匾摹５瑫r(shí)也要認(rèn)識(shí)到，在風(fēng)電技術(shù)快速發(fā)展的環(huán)境下，項(xiàng)目在設(shè)計(jì)上應(yīng)適當(dāng)“保守”，更好地保證工程質(zhì)量和運(yùn)行可靠性。