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美國海上風電市(shì)場發展(zhǎn)現狀

2021-06-10
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全球看,海上風電已經進入大規模發展階段,根據《全球海上風電論壇2021年報(bào)告》,截(jié)至2020年底,全球海(hǎi)上風電累計裝(zhuāng)機總量約3250萬千瓦(wǎ)。維(wéi)基百科公開數據顯(xiǎn)示,美(měi)國僅有羅德島州3萬(wàn)千瓦和(hé)弗吉利亞(yà)州1.2萬千瓦兩座海上風(fēng)電場在運。但美國海上風電資源十分豐富,年度技(jì)術可開發容量(liàng)約20億千瓦,拜登新政府上台後宣布2030年實現3000萬千瓦海上風電裝機目標,並積極推(tuī)動(dòng)出台利好政(zhèng)策、加快項目審批進程,一批規劃項目(mù)正在推進,曾(céng)一度被(bèi)特朗普政府推遲(chí)進程的美國第一座(zuò)80萬(wàn)千瓦大型海(hǎi)上風電項目(mù)(馬薩諸塞(sāi)州馬沙文雅島)已於2021年3月通過環評審批。本文搜(sōu)集整理美國特別是東部海域海(hǎi)上風電資源潛力(lì)、監(jiān)管政(zhèng)策、開發流程、規劃階段、產(chǎn)業配套等情況(kuàng)。


海上風電資源與開發潛力


根據美國國家(jiā)可(kě)再生能源實驗室(NREL)報告,美國海(hǎi)上風能總資源潛(qián)力為108億千瓦,即每年潛在發電量(liàng)超過44萬億千瓦時,其中技術開發潛力超過20億千瓦(或實現(xiàn)發電量7.2萬億千瓦時)。


總體從技術上講,美國東北部,即緬因州(zhōu)、馬薩諸塞州、羅德島州、紐約州(zhōu)、新澤西州具有最好的海上風電發展潛力。南部的佛羅裏達州、德(dé)克薩斯州、路易斯安納州雖然擁有漫長的海岸線和寬廣的大陸架,但由於其海域(yù)風速較低,所以發展優勢不如東北部各州明顯。


海上風電開發情況


目前,美國海上風電開發相對活躍的地(dì)區主要集中在美國東部弗吉尼亞州—馬薩諸塞州的大西洋(yáng)沿海地區。在美國太平(píng)洋沿岸、五大湖(hú)、南大西(xī)洋沿岸地區也(yě)有一些新興的海上(shàng)風電項目。美國墨西(xī)哥灣地區(qū)的海上風電發展相對滯後。美國東部海岸線包括緬因州、馬薩諸塞州、康涅狄格州、羅德島州、紐約州、新澤西州、馬裏蘭州、弗吉尼亞州、俄亥俄州,其中東北部(緬因州、馬薩諸(zhū)塞州、羅德島(dǎo)州、紐約州、新澤西(xī)州)的(de)風速較高,風電資源較好。

美國(guó)海(hǎi)上風電市場(chǎng)發展現狀

圖 1 美國分區域海上風電資源儲量


已建在運(yùn)項目

 

羅德島州布(bù)洛克島風電項目:於2016年建成投運,總裝機總容量3萬千瓦,該(gāi)項目共建造了五座巨型離(lí)岸風機(jī),單機容量為(wéi)6兆瓦,由沃旭能源(Ørsted)、通用電氣和花旗集團合資開發,能夠滿足布洛克島超過 90%的用電需求。


弗吉尼亞海岸風電項目:於2020年建成投運,總(zǒng)裝(zhuāng)機總容量1.2萬千瓦,該項目共建造了兩座巨(jù)型離岸風(fēng)機,單機容量為6兆瓦,由(yóu)沃旭能(néng)源(Ørsted)、多(duō)米尼能源集團合資開發。

 

前期開發項目

 

前期開發項目概況。截至2021年3月(yuè),美國東部海上風電除了已經投運的兩個項(xiàng)目,還有13個(gè)大型項目已(yǐ)經獲得海域租賃批準(表1),總規(guī)模達到1156.3萬千瓦。


美國海上風電市場(chǎng)發展現狀

表 1 美國東部正在開發大型海(hǎi)上風電項目情


項目開發商。美國的海上風電項目開發商主要(yào)為歐洲(zhōu)海上風電開發公司和當地合(hé)作夥伴組成的聯合體,包括歐(ōu)洲海上風電開發商如(rú)丹麥的沃(wò)旭能源公司、挪(nuó)威的Equinor公司。當地合作夥伴主(zhǔ)要為風電接入係統所在地的電力公司,如英(yīng)國電網美國公司(National Grid)、永源能源公司(sī)(Eversource)。法國電力集團子公司EDF可再生能源,還(hái)有石油行業巨頭(tóu)殼牌公司(sī)也(yě)參與了美國海上風電投資建設。

 

補貼方式和水平。美(měi)國海(hǎi)上風電項目在各州層麵有兩種獲得補貼(tiē)方(fāng)式:一是通過州政府取得“海上風電可再生(shēng)能源證書(shū)”(OREC),出(chū)售證書獲得的收入相當於得到補貼,實際發電量在電力(lì)市場進行交易;二是與當地電力公司簽訂(dìng)購電協議,相當於固定上網電價,其中就包含了對項目的補貼。從表2可以看出,美國正在開發的大部分(fèn)海上風電項目選(xuǎn)擇采用證(zhèng)書(shū)方式獲得(dé)補貼,證(zhèng)書價格在各州之(zhī)間差異很大,在6.5—13.2美分/千瓦時之間,馬薩(sà)諸塞州的馬沙文雅島風(fēng)電項(xiàng)目證書價格最低,是馬裏蘭州的一半。


美國海上風電市場發展現狀

表 2 美國東部各州(zhōu)風電補貼方式及水平


海上風電(diàn)規劃項目情(qíng)況

 

截至2019年底,美(měi)國東部沿海(hǎi)各州處於規劃階(jiē)段的海上風(fēng)電裝機容量達到(dào)2286.8萬千瓦,其中681.6萬千(qiān)瓦項目已提交建設申請(qǐng),如表(biǎo)3所示。


美國海上風(fēng)電市場發(fā)展(zhǎn)現狀

表 3 美(měi)國東部各州風(fēng)電規劃與(yǔ)提交(jiāo)申(shēn)請(qǐng)容量


根據美國風能協會最(zuì)新報告,截至2019年底,美國聯邦租賃(lìn)區域海上風電總規劃裝機容量為2600萬千瓦,主要(yào)集中在東部大西洋沿岸的紐(niǔ)約州(zhōu)、新澤西州、馬薩諸塞州、康涅狄格州、羅德島州、馬裏蘭州和弗吉尼亞州等地(dì)區,該協會預計(jì)截至2026年(nián),項(xiàng)目開發商將有15個風電項目(總計約911.2萬千瓦)投入運行。

 

美國海上風電產業鏈發展情況(kuàng)

 

美國海上風(fēng)電產業配套總體情況

 

海(hǎi)上風電產業配套的組成部分有:風機(jī)、海上變電站及海底電纜、上岸電(diàn)纜、安裝及承(chéng)載船(chuán)隻、陸上輸電、陸上設備組裝、港口(kǒu)建設、施工(gōng)船隻及服務、海纜分布(bù)圖繪製及地理信息服務、運行(háng)維(wéi)護。在美國本土海上風電施工建設配套產業還不成熟的(de)階段,歐洲公司聯合當(dāng)地電力公司占(zhàn)據了美國(guó)風電開(kāi)發市場中的主導地位。


美國本土工業沒有能力製造用於組裝建設風機的特種船隻,而且“瓊斯法(fǎ)案”限製了外國船隻在美國海域施工作業,給美國(guó)海上風電項目(mù)開(kāi)發帶來不利影響(xiǎng)。美國本土的海(hǎi)上風電工業配套(tào)建設還處於初期(qī)發展階段。美國(guó)除了在製造風(fēng)機方麵(通用電氣公司)比較突出外,與海(hǎi)上風電相關的製造、安裝、運輸、基礎建(jiàn)設、運行維護、人工等配套資源的本土化程度都比較(jiào)低,需要經(jīng)曆一段時期來吸收(shōu)歐洲海上風電開發和物資采購的經驗。除了風(fēng)機(jī)、海上平台、構架和匯(huì)集站,海上風電項目還需將海底電纜敷(fū)設連(lián)接至沿岸的變電站,並進一步接入電網。在歐洲一(yī)般采用浮島式風機底座,但(dàn)美國沿岸的(de)水深較淺,故改(gǎi)為重力樁(zhuāng)基礎。

 

參與海上風電產業鏈(liàn)的公司情況

 

通用電氣和(hé)西門子在提供風(fēng)機和風場的輔助設施方麵占據主導地位。海纜和匯集站方麵競爭(zhēng)十分(fèn)激烈,參與者包括ABB、西門子、住友商(shāng)事(shì)株式會社(Sumimoto)、普睿司曼(Prysmian)等,Fred Olsen Windcarrier公司擁有最好的(de)展放海纜船隻、專業技術(shù)人員和工人。


新(xīn)澤西州在新英格(gé)蘭地區及中部大西洋地區的幾個州在港口建設方麵具備優勢。新澤西州有好幾個(gè)適(shì)合海上風電配套作業的港口,特別是近(jìn)期擴建的保(bǎo)羅斯伯勒(Paulsboro)下遊港口,是近50年第一(yī)個位於特拉華(Delaware)河流上遊的海運港口;康涅狄格州聯合開發商沃旭能源共同開發建設了新倫敦港口;紐約州(zhōu)則投資2億美元用於擴(kuò)建該州的沿海港口,便於海上風電配套作業;葡萄園(yuán)開發商在羅德島州建(jiàn)設了布裏奇(qí)波特港口。布裏奇波特港口(kǒu)和新(xīn)倫敦港口都是理想的海上風電開發配套作業港口,因為在通往這些(xiē)的港口的水道上都沒有橋梁,使得大型運輸船隻出入(rù)港口時不受高度方麵的限(xiàn)製。


例如,羅德島州的布洛克島風電項目是以EPC總(zǒng)包方式完成的,其中大型石(shí)油天然氣總包公司以及大型海(hǎi)洋基礎設施承包商都紛紛參與海上風(fēng)電競標。如:SNC—蘭萬靈集團(SNC-Lavalin)嘉科工程公司(Jacob)、殼牌、Quanta公司、美國福陸公司(Fluor)、麥(mài)克德莫特國(guó)際(Mcdermott)、博威工程顧問(wèn)有限公司(Black&Veatch)、Petrafac等。布洛克島海上風電項目風機由(yóu)通用電氣公司供貨,通用電氣也同時負責(zé)風機(jī)投運後15年內的運行維護工作。風機的鋼構架由海灣島(dǎo)製造公司(sī)(Gulf Island Fabrication)負責(zé)生產,專業潛水(shuǐ)服務公司(Specialty Diving Services)負責組裝。整個風機的基礎安裝(zhuāng)建設由Weeks Maring和Manson兩家公司(sī)組成的合資公司(sī)負(fù)責完成。陸上和水下環境影響評估報告由Tech Environmental公司完成。施工監理由Tetra Tech負責。海上(shàng)保修檢(jiǎn)驗服務由LOC休斯頓公司負責。

 

美國海上風電發展前景展望

 

對比美國能源部(DOE)、美國可再生(shēng)能(néng)源實驗室(NREL)、美(měi)國可(kě)再(zài)生能(néng)源信(xìn)息署(EIA)、國際(jì)能源署(IEA)、彭(péng)博新能源財經(jīng)(BNEF)等五家機構最新研究成果(表(biǎo)4)可以看出(chū),各家(jiā)機構關於美國未來海上風電發(fā)展規模的預測結果差異很大,總體判(pàn)斷是:2030年(nián)將成為海上風電大規模開發的黃金拐(guǎi)點。隨著拜登新政府2030年裝機目標正式公布,未來十年美國海上(shàng)風電項目的開發進程有望進 一步提速(sù)。


美國海上風電市場(chǎng)發展現狀

表(biǎo) 4 有關機構對美國海上風電發展規模預測

來源:全球(qiú)能源互聯網資訊  北極星風力發電網訊

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