Ben Backwell

上海市東海大橋海上風電場。圖/ 視覺中國

圖1：海上風電領先的地區(qū)?

資料來源：全球風能理事會。制圖：于宗文

新冠疫情擾亂了幾乎每一個行業(yè)的供應鏈和新項目的建設前景，能源行業(yè)也不例外，但海上風電卻在以驚人的速度逆勢增長。

受益于較長的項目開發(fā)周期以及圍繞關鍵港口的供應鏈中心，海上風電并沒有像其他能源部門那樣受到干擾。

疫情暴發(fā)前，全球風能理事會預測2020年全球將新建6.2吉瓦海上風電，在最新的預測中，2020年新增海上風電裝機為6.1吉瓦，僅100兆瓦的微弱差別與其他能源部門受到的嚴重影響相比顯得微不足道。例如，全球燃煤裝機在2020年將減少10%，為該部門有史以來最大的衰退。

疫情期間，海上風電的投資持續(xù)加速。彭博新能源財經(jīng)的最新報告顯示，2020年上半年，已公布的海上風電融資總額達350億美元，同比增長319%。這些投資將用于在全球范圍內修建28座海上風電場，包括一座荷蘭最大裝機項目和中國的17個項目。

2020年上半年，全球可再生能源部門的投資總額為1370億美元，而裝機容量僅占可再生能源總裝機容量1%多一點的海上風電卻貢獻了投資總額的26%以上。

但與海上風電的全部潛力相比，我們現(xiàn)在的成績還只是冰山一角。

圖2：全球海上風電到2030年的增長情況

注：GAGR=復合年增長率。資料來源：全球風能理事會市場資訊，2020 年3月

海上風電步入成熟

自從全球首個海上風電項目1991年于丹麥洛蘭島（Lolland）海岸開始運營以來，這一行業(yè)已取得了長足的進步并超越了所有人的預期。這個項目包括11臺渦輪機，可以為兩三千戶丹麥家庭提供能源。2020年，將成為全球最大海上風電場的項目在英格蘭北海海岸開建，這個項目將在8660平方千米的海域內建設共計174臺渦輪機，足以為英國450多萬戶家庭提供電力。

海上風電部門首先出現(xiàn)在歐洲，歐洲海上風電裝機目前仍占全球總量的75%，領先的國家包括英國、德國、丹麥和比利時，海上風電在歐洲已經(jīng)成為一種具備成本競爭力的發(fā)電方式，步入成熟行業(yè)。

從2013年開始，海上風電就在以年均24%的速度快速增長，目前全球海上風電裝機容量接近30吉瓦。

英國是世界最大的海上風電市場，差價合約（CfD）模式和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略帶來的成本下降是海上風電在英國飛速發(fā)展的主要推動力。到2023年，海上風電將成為比燃氣發(fā)電更便宜的發(fā)電方式。

近些年，亞洲逐漸成為海上風電的新領袖，裝機容量已達全球總量的近25%。中國持續(xù)推動著這一地區(qū)的發(fā)展，從2018年起就一直占據(jù)著全球年度新建裝機量的頭把交椅，并將在明年超越英國成為全球最大海上風電市場。日本、越南、印度和韓國等其他市場也都在關注海上風電的巨大潛力，并著手打造各自的海上風電產(chǎn)業(yè)。

海上風電在北美也展示出了巨大發(fā)展?jié)摿?。雖然美國的海上風電裝機目前僅有30兆瓦，但以美國東海岸的開發(fā)項目為主，未來十年美國將新建23吉瓦裝機的海上風電設施。

隨著成熟市場持續(xù)的增長和新市場的出現(xiàn)，未來十年預計將有205吉瓦海上風電裝機在全球各地得到部署，這比之前的預測增加了15吉瓦。超期增長的因素包括有雄心的政策、不斷下降的技術成本以及國際性的脫碳承諾，它們把海上風電變成了一種關鍵性的清潔能源。

技術創(chuàng)新是海上風電增長的關鍵

海上風電的技術進步降低了建設成本，打開了成長空間。隨著以降低平準化電力成本（LCOE）為主要目標的創(chuàng)新技術的發(fā)展，海上風電渦輪機正在以飛快的速度變得更大、更好。

圖3：海上渦輪機的發(fā)展

注：中國以外市場預計平均單機容量，中國平均單機容量大概是7-8 兆瓦。資料來源：全球風能理事會市場資訊，2020 年6月

海上的風力資源遠比陸地上的豐富，而海上渦輪機的出現(xiàn)就是為了更好地收獲這些資源。最早安裝的海上風力渦輪機與陸上渦輪機沒什么區(qū)別，但技術創(chuàng)新不但增加了渦輪機的尺寸，還使它們具備了更強的韌性，從而延長了海上風電場的使用壽命。

目前，海上風電渦輪機的平均單機容量為6.5兆瓦，而1991年首次安裝的海上風電渦輪機僅為450千瓦，當年的14臺渦輪機，發(fā)電量才相當于如今一臺渦輪機。并且渦輪機還會變得更大——全球風能理事會預計，海上風電渦輪機的單機容量將在未來五年內還會翻一番。而海上風電行業(yè)先鋒Henrik Stiesdal甚至認為，海上風電渦輪機的單機容量將在2030年達到20兆瓦的里程碑水平。

雖然大渦輪機比小機型的成本更高，但這些巨型渦輪機能夠提高海上風電場的發(fā)電量，為開發(fā)商節(jié)約地基、電纜和安裝等其他成本。

更大的渦輪機還可以通過降低平準化電力成本和提供“隱性”系統(tǒng)效益，包括降低輸電成本、降低融資成本與風險，以及降低電力系統(tǒng)的平衡成本，來為能源系統(tǒng)整體實現(xiàn)更多成本節(jié)約。

除了提高渦輪機的單機容量外，海上風電部門的創(chuàng)新技術還體現(xiàn)在擴展可以安裝渦輪機的地域上。地球大約70%的面積被海洋覆蓋，海上擁有豐富的風力資源，但因為其中80%的風力資源都位于水深過深而無法安裝海上渦輪機的地方，我們無法有效利用這些資源——但情況正在改變。

漂浮式海上風電正在成為海上風電產(chǎn)業(yè)中越來越重要的部門，可以將可用海上風電資源量提高十倍以上。這可以為清潔能源發(fā)電創(chuàng)造無限潛力，滿足全球的用電需求。

雖然當前全球已安裝的漂浮式海上風電裝機容量剛剛超過65兆瓦，但預計到2030年，這一數(shù)字將提高到6.5吉瓦。如果成本下降速度加快，并且我們能夠以商業(yè)規(guī)模部署漂浮式海上風電，這一數(shù)字還可能進一步提高至19吉瓦。

另一項可能為能源部門創(chuàng)造新機遇，并在脫碳中發(fā)揮關鍵作用的下一代海上技術叫做電力多元轉化（Power-to-X， PtX）。在電力部門脫碳領域，以及供熱和運輸?shù)葒乐匾蕾囉诨剂系牟块T，這項技術都可能帶來根本性的變革。

圖4：可再生海洋的投資收益至少是投資成本的5倍

資料來源：全球風能理事會

簡單來說，電力多元轉化就是將多余的可再生能源轉化為液體或氣體，如綠色氫氣和其他液體燃料，進而被用作建筑供熱、飛機燃料和煉鋼等工業(yè)過程的能源。

除了過剩可再生能源外，這一過程還需要大量的水。因此，使用海上風電進行電力多元轉化就成了理所當然的選擇，并且這也是一種高效的儲能技術，可用于確保海上風電渦輪機生產(chǎn)的任何清潔能源都不會被浪費。

這些創(chuàng)新技術改變了整個產(chǎn)業(yè)，也將成為加速全球脫碳、實現(xiàn)100%可再生能源系統(tǒng)的關鍵。

我們現(xiàn)在就需要更多海上風電

海上風電部門在過去30年取得了長足進步，但海上風電的大部分潛力還有待開發(fā)，這將成為全球能源轉型的關鍵。

2019年，海上風電裝機占全球已建風電裝機總量的10%——這一比例預計將在2025年翻倍至20%。

全球風能理事會市場資訊預計，每建設1吉瓦海上風電可避免350萬噸二氧化碳排放——這意味著作為一種替代化石燃料的技術手段，海上風電的減排潛力比陸上風電、太陽能光伏、水電或高效燃氣發(fā)電更高?？沙掷m(xù)海洋經(jīng)濟高級別小組委托完成的一份報告顯示，海上風電、漂浮太陽能、潮汐能等以海洋為基礎的可再生能源可以提供《巴黎協(xié)定》目標所需減排量的近10%。但要完成這一任務，我們需要快速建設更多的海上風電。

作為一個由海上風電行業(yè)主要參與者領導的倡議行動，海洋可再生能源行動聯(lián)盟（OREAC）呼吁到2050年完成1400吉瓦海上風電裝機的建設。這些海上風電容量可以滿足全球十分之一的用電需求，同時每年減少30億噸以上的二氧化碳排放，相當于減少了8億輛在道路上行駛的汽車。

加速部署海上風電不但有利于氣候，也有利于經(jīng)濟。各國都在應對新冠危機帶來的經(jīng)濟打擊，但我們需要明智地選擇經(jīng)濟刺激行業(yè)，取得可持續(xù)地長期經(jīng)濟增長。投資海上風電顯然具備經(jīng)濟合理性，可持續(xù)海洋經(jīng)濟高級別小組指出，在海上風電行業(yè)每投資1美元，就可以在健康、環(huán)境和經(jīng)濟領域獲得12美元的收益。

清潔能源基礎設施領域的每100萬美元投資還可以創(chuàng)造出比化石燃料項目多一倍的就業(yè)崗位。由于建設、組裝和安裝操作更加復雜，海上風電對勞動力的要求比陸上風電項目更高，每建設和安裝1兆瓦海上風電裝機需要的人力資源為2.5人。

全球風能理事會市場資訊的數(shù)據(jù)表明，在未來五年內，海上風電行業(yè)可能會創(chuàng)造近90萬個就業(yè)崗位，并且如果我們加大海上風電的部署規(guī)模，這一數(shù)字還會增加。

海上風電產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造的就業(yè)崗位遍布供應鏈的各個階段，從制造渦輪機到運行船只，再到安裝海底電纜等。這不但可以為沿海社區(qū)創(chuàng)造新的商業(yè)和就業(yè)機遇，還能為受到新冠危機影響嚴重的石油和燃氣等夕陽產(chǎn)業(yè)的工人們提供難得的再培訓機會。

為了最大化這些環(huán)境和社會效益，我們需要提高海上風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的雄心，并為該部門的進一步增長鋪平道路。

海上風電過去30年的發(fā)展經(jīng)歷提供了一些重要的經(jīng)驗，例如加強政府和產(chǎn)業(yè)間的合作，政策穩(wěn)定性，市場透明度和負責任的開發(fā)方式。

疫情尚未結束，但越來越多的人在呼吁“綠色復蘇”和“更好地重建”，海上風電顯然可以在其中發(fā)揮關鍵作用，能源的未來，就蘊藏在大海之上。

（編譯：卜洋，編輯：馬克）