全球海上风电未来发展展望（上篇）-北极星风力发电网

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2018年全球与能源相关的二氧化碳排放量达到历史新高，化石燃料发电量仍占发电总量的近三分之二。随着全球能源体系电气化进程的推进，对清洁、廉价的低碳技术的需求比以往任何时候都更加迫切。

（来源：微信公众号“千尧科技” 作者：千尧科技/编译）

国际能源机构(IEA)与各国政府、行业和研究机构合作，对海上风能进行了迄今为止最全面的全球研究。根据目前风电现状和政策规划，全球海上风电在未来20年将增加15倍，成为价值1万亿美元的业务。

国际能源机构的最新报告《Offshore Wind Outlook 2019》列出了海上风电的现状、潜力以及持续发展需要克服的挑战，意在为各国海上风电发展指明道路。千尧科技对该报告进行翻译梳理、提炼加工，形成高信息密度的上、下两篇文章，与读者分享。

海上风电现状

1、装机容量

2018年，全球海上风电装机容量新增4.3GW，总装机容量达23GW。自2010年起每年增长接近30%。见图 1。

图1 2010~2018各国每年海上风电装机容量增加量

至2018年，全球超过80%的海上风电位于欧洲。英国约8GW，占总量的三分之一。德国为6.5GW，丹麦、荷兰和比利时共计3.6GW。而起步相对较晚的中国已经拥有3.6GW的海上风电装机容量。见图2。

图2 2018年各国海上风电装机容量及其在本国电力供应中的占比

2018年，全球海上风电仅占电力供应总量的的0.3%，中国海上风电仅占中国电力供应总量的0.1%。

2、行业投资

海上风电行业投资额从2010年的不到80亿美元增长到2018年的近200亿美元，占全球风电投资总额的近四分之一，占可再生能源投资的6%。

3、风电市场

目前欧洲公司占据着海上风电市场的主力地位，见表1。丹麦Φrsted公司拥有最大的市场份额，并积极开拓美国和亚洲市场。德国莱茵集团（RWE）在收购莱茵创新公司（E.ON and Innogy）后，巩固了其在海上风电市场的份额，现在是世界上第二大海上风电运营商。

中国企业的市场份额越来越大，龙源电力集团(China Longyuan Power Group)和中国三峡集团公司(China Three Gorges Corporation，简称CTG)两家中国国有企业目前市场份额约为7%。

表1 2018年海上风电行业中市场主要参与企业

4、技术发展与性能

（1）风电机组

自1991年第一台海上风电机组在丹麦沿海安装完成，海上风电技术取得了巨大进步，主机厂商主要聚焦于开发更大、性能更优异的风电机组。商用风电机组叶尖高度从2010年的100多米(3MW)增加到2016年的200多米(8MW)。GE的12MW风电机组预计将达到260米左右，行业的目标是在2030年建成更大的15-20MW风电机组。虽然大尺度风电机组也会对基础结构、安装等带来不便，但它也减少了运行和维护成本，最终降低电力成本。见图3。

图3 最大商用风电机组的发展

（2）容量系数

风电机组容量系数指统计周期内风电机组实际发电量和该机组额定理论发电量的比值。与其他可再生能源相比，海上风电具有更高的容量系数。2018年，全球海上风电机组的平均容量系数为33%，而陆上风电机组的平均容量系数为25%，太阳能光伏发电的平均容量系数为14%。展望未来，海上风电在中等风速条件下的容量系数预计将超过40%，在优质风资源地区将超过50%。见图 4、图5。

图4 各地域不同能源形式年均容量系数参考值

图5 各地域海上风电及光伏发电最近项目中周平均容量系数仿真值

3、能量变化率

与陆上风电和光伏发电相比，海上风电具有更低的能量变化率。海上风力发电的小时变化率为20%，光伏发电为40%。见图 6。

图6 不同新能源形式电力输出的小时变化率范围仿真值

5、成本与成本构成

2018年已完成的海上风电项目的全球平均投资成本为每千瓦4353美元，度电成本（LCOE）低于140美元/兆瓦时(MWh)，见图 7。最近的竞标结果显示，海上风电的成本正在迅速下降。

图7 海上风电各部分的投资占比以及2018年已完成项目的度电成本参考值

其中，风电机组约占前期总投资成本的30~40%，电力传输和海上变电站约占20~30%，安装费约占15~20%，基础约占20~25%。在现有的海上风场中，单桩约占80% (WindEurope, 2019)，且有在55~60米的深水中推广的可能，水深再增加将使用导管架基础，该基础目前使用量仅次于单桩。近年浮式风机发展也很迅速，部分进入商业试运营阶段。

2040年海上风电发展展望

1、全球发展展望

在政策支持和成本下降的驱动之下，未来20年，全球海上风电市场将迎来显著扩张。据Stated Policies Scenario预测，全球海上风电装机容量从2018年到2040年将增加15倍，每年以13%速度增长。到2040年，全球海上风电装机容量将增至约560GW。见图8、图9。

注：Stated Policies Scenario简称为STEPS，Sustainable Development Scenario简称为SDS。