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美国海上风电发展概述

   日期:2020-07-17     来源:《风能》    浏览:3734    评论:0    
从全球来看,海上风电已经进入大规模发展阶段。截至2019 年年底,全球海上风电累计并网容量接近3000 万千瓦。其中,美国仅有罗德岛州的一个3 万千瓦海上风电场在运。但美国海上风能资源十分丰富,相关政策不断出台,一批规划项目正在推进,预计近期将有较快发展。本系列文章将围绕美国,尤其是该国东部海域的海上风电相关情况,从政策和市场两个角度介绍其海上风电的资源潜力、监管政策、开发流程、产业配套等。

根据美国国家可再生能源实验室(NREL)的报告,美国的海上风能总资源潜力为108 亿千瓦,即每年潜在发电量超过44 万亿千瓦时,其中,技术可开发潜力超过20 亿千瓦或每年发电量为7.2 万亿千瓦时。


从技术上来讲,美国东北部,即缅因州、马萨诸塞州、罗德岛州、纽约州、新泽西州具有最好的海上风电发展潜力。南部的佛罗里达州、德克萨斯州、路易斯安纳州虽然拥有漫长的海岸线和宽广的大陆架,但由于海域风速较低,所以,发展优势不如东北部各州明显。

开发情况

目前, 美国海上风电开发相对活跃的地区主要集中在东部弗吉尼亚州―马萨诸塞州的大西洋沿海区域;在美国太平洋沿岸、五大湖、南大西洋沿岸地区也有一些新规划的海上风电项目;墨西哥湾地区的海上风电发展相对滞后。

美国东部海岸线涉及缅因州、马萨诸塞州、康涅狄格州、罗德岛州、纽约州、新泽西州、马里兰州、弗吉尼亚州、俄亥俄州,其中,东北部(缅因州、马萨诸塞州、罗德岛州、纽约州、新泽西州)的风速较高,风能资源较好。

一、在运项目

罗德岛州的布洛克岛风电项目于2016 年建成投运,装机容量为3 万千瓦,共安装 5 台海上风电机组,单机容量为6兆瓦,由沃旭能源(Ørsted)、通用电气和花旗集团合资开发,能够满足布洛克岛超过90%的用电需求。

二、前期开发

项目前期开发项目概况。截至2019年年底,除了已投运的1 个海上风电项目,美国还有12 个项目进入建设审批流程(提交申请,并制订了建设运营计划或者取得购电合同),5个项目(均在太平洋沿海地区)的建设申请已经提交至美国内政部海洋能源管理局。上述18个项目中,15 个已经取得联邦专属水域租赁权,1个取得州属水域租赁权,2 个尚在申请州属水域租赁权。位于州属水域的3 个项目分别在罗德岛州、缅因州和伊利湖地区。截至2019 年年底,美国东部海域处于开发阶段的海上风电项目共有15 个,装机规模达到683.8 万千瓦(如表1)。


项目开发商。美国的海上风电项目开发商主要为欧洲海上风电开发公司和当地合作伙伴组成的联合体,包括丹麦的沃旭能源公司、挪威的Equinor公司。当地合作伙伴主要为风电接入系统所在地的电力公司,如英国电网美国公司(National Grid)、永源能源公司(Eversource)。法国电力集团的子公司EDF可再生能源公司,以及石油行业巨头壳牌公司也参与了美国海上风电的投资建设。

补贴方式和水平

美国海上风电项目在州层面有两种获得补贴方式:一是通过州政府取得“海上风电可再生能源证书”(OREC,以下简称“证书”),出售证书获得的收入就相当于得到补贴,实际发电量在电力市场进行交易;二是与当地电力公司签订购电协议,相当于固定上网电价,其中包含了对项目的补贴。


从表2可以看出,美国大部分正在开发的海上风电项目选择采用证书方式获得补贴,证书价格在各州之间差异很大,在6.5~13.2美分/ 千瓦时之间,马萨诸塞州葡萄园风电项目的证书价格最低,是马里兰州的一半。

三、项目规划情况

截至2019 年年底,美国东部沿海各州处于规划阶段的海上风电装机容量达到2286.8万千瓦。其中,681.6 万千瓦项目的建设申请已提交,如表3所示。


根据美国风能协会(AWEA)的最新报告,截至2019年年底,美国联邦租赁区域海上风电总规划装机容量为2600 万千瓦,主要集中在东部大西洋沿岸的纽约州、新泽西州、马萨诸塞州、康涅狄格州、罗德岛州、马里兰州和弗吉尼亚州等地区。该协会预计到2026年,将有15 个风电项目,总计约911.2万千瓦的装机投入运行。

产业链发展情况

一、产业配套总体情况海上风电产业配套的组成部分有:风电机组、海上变电站及海底电缆、上岸电缆、安装及承载船只、陆上输电、陆上设备组装、港口建设、施工船只及服务、海缆分布图绘制及地理信息服务、运行维护。现阶段,美国本土海上风电施工建设配套产业不成熟,因此,目前在美国风电开发市场中,欧洲公司联合当地电力公司占据了主导地位。美国本土工业没有能力制造用于组装建设海上机组的特种船只,但是琼斯法案又限制了外国船只在该国海域施工作业,对海上风电项目的开发带来不利影响。

美国本土的海上风电工业配套还处于初期发展阶段,除了在制造风电机组方面(通用电气公司)比较突出外,与海上风电相关的制造、安装、运输、基础建设、运行维护、人工等配套资源的本土化程度都比较低,需要经历一段时期来吸收欧洲海上风电开发和物资采购的经验。除了机组、海上平台、构架和汇集站,海上风电项目还需要将海底电缆敷设连接至沿岸的变电站,并进一步接入电网。

二、参与海上风电产业链的公司情况通用电气和西门子歌美飒在提供机组和风电场的辅助设施方面占据主导地位。海缆和汇集站方面则竞争十分激烈,参与者包括ABB、西门子、住友商事株式会社(Sumimoto)、普睿司曼(Prysmian)等,Fred Olsen Windcarrier 公司拥有最好的展放海缆船只、专业技术人员和工人。

在新英格兰地区及中部大西洋地区的几个州中,新泽西州具备港口建设方面的优势。新泽西州有多个适合海上风电配套作业的港口,特别是近期扩建的保罗斯伯勒(Paulsboro,地名)港口,是近50 年第一个位于特拉华(Delaware)河流上游的海运港口。康涅狄格州联合开发商沃旭能源共同开发建设了新伦敦港口。纽约州则是投资2亿美元用于扩建该州的沿海港口,便于海上风电配套作业。葡萄园风电项目开发商在罗德岛州建设了布里奇波特港口。布里奇波特港口和新伦敦港口都是理想的海上风电开发配套作业港口,因为在通往这些港口的水道上都没有桥梁,使得大型运输船只出入港口时不受高度的限制。例如,罗德岛州的布洛克岛风电项目是以EPC 总包的方式完成的,其中, 大型石油天然气总包公司, 以及大型海洋基础设施承包商都纷纷参与到海上风电的竞标中。

如:SNC-兰万灵(SNC-Lavalin)集团、嘉科(Jacob)工程公司、壳牌、Quanta 公司、美国福陆(Fluor)公司、麦克德莫特(Mcdermott) 国际公司、博威(Black&Veatch)工程顾问有限公司、Petrafac 公司等。布洛克岛海上风电项目的机组是由通用电气公司提供,它同时也负责这些机组投运后15年内的运行维护工作。机组的钢构架由海湾岛制造(Gulf Island Fabrication) 公司负责生产,专业潜水服务(Specialty Diving Services)公司负责组装。整个机组基础的安装建设由Weeks Maring和Manson 两家公司组成的合资公司负责完成。陆上和水下的环境影响评估报告由Tech Environmental 公司完成。施工监理由Tetra Tech 公司负责。海上保修检验服务由LOC休斯顿公司负责。

发展前景展望


对比美国能源部(DOE)、美国国家可再生能源实验室、美国能源信息署(EIA)、国际能源署(IEA)、彭博新能源财经(BNEF)等5 家机构的最新研究成果可以看出,各家关于美国未来海上风电发展规模的预测结果差异很大,总体判断是:未来十年是美国海上风电的起步阶段,预计2030年后进入大规模开发阶段。有关机构对美国海上风电发展规模的预测如表4所示 
 

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