中國儲能網(wǎng)訊：海上風(fēng)電是各國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要發(fā)展方向，經(jīng)過10 多年的發(fā)展，我國海上風(fēng)電在勘 察設(shè)計、設(shè)備研發(fā)制造和工程建設(shè)運(yùn)營等方面逐步積累了經(jīng)驗(yàn)，海上風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)成本已 從 2.3 萬元 /kW 逐步下降至 1.7 萬 /kW 左右。但 與其他新能源發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)成本相比，海上風(fēng) 電項(xiàng)目的建設(shè)成本仍然較為高昂。因此，海上風(fēng) 電從業(yè)人員一直較為關(guān)注海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)期的 單位千瓦成本、上網(wǎng)電價、補(bǔ)貼電價等指標(biāo)。
當(dāng)前，隨著我國海上風(fēng)電補(bǔ)貼逐步退坡，我 國海上風(fēng)電即將進(jìn)入平價上網(wǎng)時代，因此對海上 風(fēng)電項(xiàng)目全壽命周期的成本構(gòu)成及其敏感因素進(jìn) 行研究與分析，對于指導(dǎo)海上風(fēng)電的度電成本的 制定范圍、提升海上風(fēng)電項(xiàng)目的投資收益率均有 重要的意義。
基于此，本文從風(fēng)電機(jī)組設(shè)備、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)壽 命的角度，通過分析海上風(fēng)電項(xiàng)目全壽命周期的 成本構(gòu)成，明確影響海上風(fēng)電項(xiàng)目投資收益率的 主要因素，并針對主要影響因素提出改進(jìn)意見。
1 海上風(fēng)電項(xiàng)目全壽命周期的成本構(gòu)成
1.1 全壽命周期
海上風(fēng)電項(xiàng)目的全壽命周期包括建設(shè)期和運(yùn)營 期，其中，建設(shè)期一般為 2～3 年，運(yùn)營期為 25 年。
在海上風(fēng)電項(xiàng)目的各組成部分中：風(fēng)電機(jī)組 設(shè)備的設(shè)計使用壽命為 25 年；風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的 設(shè)計基準(zhǔn)期為 50 年，結(jié)構(gòu)壽命為 25 年，防腐年 限為 28 年；海纜的設(shè)計使用壽命為 25 年；海上 升壓站的設(shè)計基準(zhǔn)期為100年，結(jié)構(gòu)壽命為50年。 整個海上風(fēng)電項(xiàng)目的主要電氣設(shè)備的設(shè)計使用壽 命至少 25 年，以上各組成部分的設(shè)計年限均滿 足海上風(fēng)電項(xiàng)目全壽命周期的要求，因此在使用 壽命周期內(nèi)，不考慮更換費(fèi)用。
1.2 成本構(gòu)成
考慮在一個全壽命周期內(nèi)，海上風(fēng)電項(xiàng)目的 成本構(gòu)成分為 3 個部分：項(xiàng)目初期的建設(shè)成本、項(xiàng)目運(yùn)行過程中的運(yùn)營成本、項(xiàng)目運(yùn)行期末的退役 拆除成本。
1.2.1 項(xiàng)目初期的建設(shè)成本
我國海上風(fēng)電項(xiàng)目成本的地域性差異較大，主要原因在于每個海上風(fēng)電項(xiàng)目所在海域的海床 地質(zhì)、水文條件不同，比如：廣東省、福建省海 域的礁石較多，基巖比較淺。因海上風(fēng)電項(xiàng)目中 的風(fēng)電機(jī)組和海上升壓站平臺的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計比 較復(fù)雜，一般需要根據(jù)水深、水位變動幅度、土 層條件、海床坡率與穩(wěn)定性等一系列要求進(jìn)行綜 合考慮后再進(jìn)行設(shè)計。
江蘇省是我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)起步最早、產(chǎn) 業(yè)鏈相對較為完善的地區(qū)，其海上風(fēng)電項(xiàng)目的 單位建設(shè)成本約為 15000 元 /kW，而廣東省和 福建省 2 個地區(qū)的海上風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)成本約 在 17000 元～18000 元 /kW。以江浙地區(qū)和閩粵 地區(qū)為例，分析不同地區(qū)海上風(fēng)電項(xiàng)目的單位建設(shè)成本構(gòu)成及占比情況，具體如表1 所示， 海上風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)成本分析概算如表2所示。
1.2.2 項(xiàng)目運(yùn)行過程中的運(yùn)營成本
海上風(fēng)電項(xiàng)目運(yùn)行過程中的運(yùn)營成本包括項(xiàng) 目運(yùn)行維護(hù)成本和稅費(fèi)成本。
1) 項(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)成本。據(jù)海上風(fēng)電項(xiàng)目相關(guān) 企業(yè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前閩粵地區(qū)的海上風(fēng)電項(xiàng)目均為近海區(qū)域項(xiàng)目，其全壽命周期內(nèi)的年均運(yùn)行維護(hù) 成本約為 150 元 /kW，超過風(fēng)電機(jī)組設(shè)備價格一半 以上。相比于陸上風(fēng)電項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)的年均運(yùn) 行維護(hù)成本 ( 約 30 元 /kW)，海上風(fēng)電項(xiàng)目的運(yùn)行 維護(hù)成本較高的主要原因在于海上風(fēng)電場需在海 況、風(fēng)速、浪高均滿足的情況下，借助專業(yè)的運(yùn)維 船、起重船，甚至直升機(jī)才可登陸海上升壓站平臺。 特殊的交通工具限制了海上風(fēng)電項(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)的 可操作性，并提高了運(yùn)行維護(hù)成本。
2) 稅費(fèi)成本。根據(jù)國家現(xiàn)行的增值稅稅率及 新能源行業(yè)“即征即退 50%”的優(yōu)惠減免政策， 以某 300 MW 的海上風(fēng)電場項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目全 壽命周期內(nèi)可繳納增值稅 24821 萬元，城建教 育附加 4964 萬元；企業(yè)所得稅按 25% 計征， 實(shí)行“三免三減半”優(yōu)惠政策，可繳納所得稅 168714 萬元；海域及土地補(bǔ)償金約為 9140 萬元。 綜合計算，該海上風(fēng)電項(xiàng)目的年均稅費(fèi)成本約為 277 元 /kW，相比于運(yùn)行維護(hù)成本，年均稅費(fèi)成 本仍然偏高。
1.2.3 項(xiàng)目運(yùn)行期末的退役拆除成本
為了避免風(fēng)電機(jī)組的油液污染海域，保護(hù)海 洋生態(tài)環(huán)境，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行期末必須考慮更換或退 役。屆時，由于技術(shù)升級，風(fēng)電項(xiàng)目初期采用的風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電效率低，零部件采購難度加大；送出 海纜工程的破損等也需要更換。從安全的角度考慮，達(dá)到或超過服役年限的風(fēng)電機(jī)組應(yīng)該按計劃進(jìn) 行退役。因此，必須考慮項(xiàng)目運(yùn)行期末的退役拆除成本。但目前我國海上風(fēng)電尚無風(fēng)電場退出運(yùn)行， 無法按照實(shí)際案例的情況進(jìn)行核算，因此，借鑒臺風(fēng)登陸期間造成風(fēng)電機(jī)組機(jī)位損毀拆除的案例，來 探討海上風(fēng)電項(xiàng)目的退役拆除成本。
例如：2017 年 8 月 23 日，臺風(fēng)“天鴿”登陸 珠海，進(jìn)港走錨船只撞擊了在建海上風(fēng)電場部分風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)，造成該基礎(chǔ)不滿足風(fēng)電機(jī)組的安 裝條件，由于修復(fù)成本巨大，需對被撞擊的風(fēng)電 機(jī)組基礎(chǔ)進(jìn)行拆除。該風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)采用導(dǎo)管架 基礎(chǔ)，單臺導(dǎo)管架鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量約為 400 t，單臺風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的拆除費(fèi)用約為 300 萬元；風(fēng)電 機(jī)組、塔筒、海纜設(shè)備的拆除成本按照其安裝成 本的 60% 計算，以 6 MW 風(fēng)電機(jī)組為例，單臺 風(fēng)電機(jī)組、塔筒的拆除費(fèi)用約為 300 萬元，海纜 的拆除成本約為 50 萬元 /km。
根據(jù)以上分析，以某300 MW 近海風(fēng)電場 為例，估算海上風(fēng)電項(xiàng)目的退役拆除成本。該近 海風(fēng)電場有 47 臺 6.45 MW 風(fēng)電機(jī)組，離岸距離 為 35 km。在不考慮通脹率影響的情況下，該近 海風(fēng)電場運(yùn)行期末的退役拆除成本約為 31700 萬 元，折合單位成本為 1056 元 /kW，約占項(xiàng)目初 期建設(shè)成本的 6%。
2 海上風(fēng)電項(xiàng)目的敏感性因素分析
通過實(shí)例對海上風(fēng)電項(xiàng)目的敏感性因素進(jìn)行 分析。該實(shí)例為粵西地區(qū)某海上風(fēng)電場，裝機(jī)規(guī) 模為 300 MW，水深為 28～32 m，離岸距離約 為 31 km；建設(shè)總成本約為 540970 萬元，折合 單位成本為 1803 元 /kW；年利用小時數(shù)為 2890 h，基準(zhǔn)電價為 0.453 元 /kWh，補(bǔ)貼電價為 0.397 元 /kWh，補(bǔ)貼小時數(shù)為 2600 h(20 年 )；固定資 產(chǎn)折舊年限為 20 年，貸款 (70%) 還貸年限為 15 年。在考慮項(xiàng)目補(bǔ)貼的情況下，該項(xiàng)目運(yùn)行期 末可實(shí)現(xiàn)凈利潤約為 591165 萬元，投資收益率 為8.36%，修正平準(zhǔn)化度電成本(LCOE)為0.6443 元 /kWh。修正 LCOE 是指考慮資金的時間價值、 固定資產(chǎn)的折舊對所得稅的影響，國家對新能 源企業(yè)給予的增值稅、所得稅優(yōu)惠政策等方面 因素，對 LCOE 進(jìn)行調(diào)整后的值?？紤]項(xiàng)目補(bǔ) 貼的情況下，該海上風(fēng)電場項(xiàng)目的投資收益具體如表 3 所示。
若不考慮項(xiàng)目補(bǔ)貼，則該海上風(fēng)電場的運(yùn) 行期末可實(shí)現(xiàn)凈利潤僅為 93834 萬元，投資收 益率僅為 3.29%，基本不具備投資價值。不考慮 項(xiàng)目補(bǔ)貼的情況下，該海上風(fēng)電場項(xiàng)目的投資 收益情況如表4 所示。
從表4 不考慮項(xiàng)目補(bǔ)貼時的投資收益情況可 以看出，目前海上風(fēng)電項(xiàng)目暫時還不具備平價上 網(wǎng)的條件。通過打造全產(chǎn)業(yè)鏈的合力，借助國家 政策的引導(dǎo)，以市場化的手段配置項(xiàng)目資源，才能實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。
根據(jù)海上風(fēng)電項(xiàng)目全壽命周期所產(chǎn)生的成 本、收入等，確定影響海上風(fēng)電項(xiàng)目投資收益 (IRR) 的因素包括：建設(shè)總成本、運(yùn)營成本、退 役拆除成本、年滿負(fù)荷發(fā)電小時數(shù)、基準(zhǔn)電價、 補(bǔ)貼小時數(shù)、補(bǔ)貼電價。分別采用單因素敏感分 析法和雙因素敏感分析法對海上風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)行分 析，從而判斷各敏感源對于項(xiàng)目投資收益的影響程度。
海上風(fēng)電項(xiàng)目的單因素敏感性分析結(jié)果如表 5 所示。
由表5 可以看出，海上風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)總成本對其投資收益的影響最大，建設(shè)總成本的敏感倍數(shù)每降低 10%，項(xiàng)目的投資收益率提高 15.28 ～15.81%%；項(xiàng)目投資收益的第2 大影響因素是年滿負(fù)荷發(fā)電小時數(shù)，年滿負(fù)荷發(fā)電小時數(shù)的敏 感倍數(shù)每提高10%，項(xiàng)目的投資收益率提高0.72 個百分點(diǎn)；項(xiàng)目投資收益第3 大影響因素是補(bǔ)貼小時數(shù)和補(bǔ)貼電價，補(bǔ)貼小時數(shù)和補(bǔ)貼電價的敏 感倍數(shù)均為每提高10%，項(xiàng)目的投資收益率提高 0.43 個百分點(diǎn)；項(xiàng)目投資收益第 4 大影響因素是基準(zhǔn)電價和運(yùn)營成本，基準(zhǔn)電價的敏感倍數(shù)每提 高 10% 或運(yùn)營成本的敏感倍數(shù)每降低 10%，項(xiàng)目的投資收益率均為提高 0.23 個百分點(diǎn)；項(xiàng)目投資收益最后1 個影響因素是退役拆除成本，退役拆除成本的敏感倍數(shù)提高或降低，項(xiàng)目的投資 收益率的降低和提升均不明顯。
為了消除各敏感源之間的互相影響效應(yīng)，采用雙因素敏感分析法，對項(xiàng)目投資收益影響較大 的敏感源進(jìn)行分析，結(jié)果如表 6 所示。
通過表6 可以得知，海上風(fēng)電項(xiàng)目的投資收益率基本由單個敏感源的收益率的變化幅度疊加而成。由此可得，由于海上風(fēng)電項(xiàng)目存在多個敏感源、敏感倍數(shù)不同的情況，可由單個敏感源對 應(yīng)不同的敏感倍數(shù)，根據(jù)單因素敏感性分析得到的投資收益率的變化幅度疊加，組成海上風(fēng)電項(xiàng)目的整體投資收益率敏感性分析結(jié)果。
3 提高海上風(fēng)電項(xiàng)目投資收益率的改進(jìn)意見
通過表5、表6 對海上風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)行的敏感性 分析，結(jié)合海上風(fēng)電項(xiàng)目全壽命周期成本構(gòu)成及影 響整個項(xiàng)目發(fā)電效率的因素，針對風(fēng)電機(jī)組設(shè)備、 風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式、海纜送出工程及海上升壓 站建設(shè)、年滿負(fù)荷發(fā)電小時數(shù)等方面提出改進(jìn)意見及措施，以改善和提高海上風(fēng)電項(xiàng)目的投資效果。
3.1 大功率風(fēng)電機(jī)組的商業(yè)化應(yīng)用
大功率風(fēng)電機(jī)組的商業(yè)化應(yīng)用對于提高海上 風(fēng)電項(xiàng)目的投資收益率意義重大。隨著風(fēng)電機(jī)組 功率提升，葉片直徑擴(kuò)大，項(xiàng)目的年發(fā)電量也將 隨之提升。同時，在海上風(fēng)電項(xiàng)目裝機(jī)容量一定 的情況下，功率提升可減少所采用風(fēng)電機(jī)組的數(shù) 量，風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的數(shù)量也將隨之減少，則基礎(chǔ) 施工費(fèi)用、風(fēng)電機(jī)組安裝費(fèi)用、塔筒設(shè)備費(fèi)用都 將有明顯的降低；另外，風(fēng)電機(jī)組數(shù)量的減少還 可帶來運(yùn)行維護(hù)成本的降低。
例如：粵西地區(qū)某海上風(fēng)電場，裝機(jī)容量為 300 MW，可研階段原計劃采用5.5 MW風(fēng)電機(jī)組， 初設(shè)階段改為采用 6.45 MW 風(fēng)電機(jī)組，年滿負(fù) 荷發(fā)電小時數(shù)由 2715 h 提升為 2890 h，年發(fā)電 量提高了 5250 萬 kWh；由于減少了 8 根風(fēng)電機(jī) 組基礎(chǔ)，項(xiàng)目建設(shè)總成本降低約 3 億元。
大功率海上風(fēng)電機(jī)組商業(yè)化應(yīng)用的前提為： 1) 與當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能資源相匹配；2) 根據(jù)當(dāng)?shù)睾Ｓ?( 特別是近岸海域 ) 的海浪頻譜，如廣東省陽江 市陽西縣近海海域的譜峰頻率為 0.121 Hz[1]，結(jié) 合風(fēng)電機(jī)組葉片的振動頻率，避免形成共振效 應(yīng)，支撐結(jié)構(gòu)才更具經(jīng)濟(jì)性；3) 與風(fēng)電機(jī)組相 匹配的主軸、發(fā)電機(jī)、齒輪箱等核心部件和供 應(yīng)鏈?zhǔn)欠裢晟?，產(chǎn)品安裝技術(shù)、安裝設(shè)備是否 滿足要求。
3.2 新型風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)形式、安裝方式的研發(fā)
目前，海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的形式主要以 單樁、導(dǎo)管架為主，重力式承臺基礎(chǔ)由于施工窗口 期漫長，已逐漸被淘汰。新型的吸力筒、復(fù)合筒基 礎(chǔ)正在進(jìn)行示范研究，并逐步開展商用，復(fù)合筒式 基礎(chǔ)的成本比導(dǎo)管架基礎(chǔ)的成本降低了 10% 以上；漂浮式基礎(chǔ)已于 2021 年在粵西陽江海域進(jìn)行了首 試，這意味著海上風(fēng)電由近海逐步走向深海。
海上風(fēng)電機(jī)組的安裝方式由分體式安裝逐步過渡到整體式、一步式安裝，安裝完成后進(jìn)行解列，尤其以施工窗口期緊張的海域更為緊要，減少工期就相當(dāng)于節(jié)約了項(xiàng)目建設(shè)成本。
3.3 有條件的海域聯(lián)合建設(shè)聯(lián)網(wǎng)工程及升壓設(shè)施
根據(jù)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，規(guī)模化、集中化成為海上風(fēng)電開發(fā)的主要形式。然而海上風(fēng)電項(xiàng) 目的聯(lián)網(wǎng)工程、升壓設(shè)施均由各海上風(fēng)電項(xiàng)目獨(dú)自 建設(shè)，不僅增加了海域使用面積，也對海洋生態(tài)造 成了重復(fù)性破壞，同時還增加了項(xiàng)目建設(shè)成本。2 個裝機(jī)容量為 300 MW 的某海上風(fēng)電場 為例，同步建設(shè)海纜送出工程和升壓設(shè)施，可節(jié) 約成本約 5 億元，建設(shè)成本降低 5% 以上。
3.4 提升海上風(fēng)電場的年滿負(fù)荷發(fā)電小時數(shù)
可從2 個方面提升海上風(fēng)電場的年滿負(fù)荷發(fā)電小時數(shù)：
1) 開展預(yù)防性排查，提升海上風(fēng)電機(jī)組的可 靠性。風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)的主要內(nèi)容包括定期維 護(hù)、檢查、清潔、故障維修、大部件更換等，做好定期檢查、定期維護(hù)，進(jìn)行預(yù)防性排查，根據(jù) 全年有效窗口期及季風(fēng)安排，錯“風(fēng)”檢修，可在提升風(fēng)電機(jī)組可靠性的同時保證其最大發(fā)電量。
2) 建立備品備件庫。根據(jù)質(zhì)保期維護(hù)情況進(jìn) 行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對每月運(yùn)行缺陷進(jìn)行定期分析，建 立最優(yōu)庫存，以保證當(dāng)風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)故障時，能 夠及時進(jìn)行更換；提出備品備件庫存儲備計劃， 從而提高風(fēng)電機(jī)組利用率。
4 結(jié)論
本文從風(fēng)電機(jī)組設(shè)備、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)壽命的角度，通過分析海上風(fēng)電項(xiàng)目全壽命周期的成本構(gòu)成，利用單、雙因素敏感性分析法，明確了影響項(xiàng)目 投資收益的主要因素，并針對主要影響因素提出了改進(jìn)意見。我國海上風(fēng)電項(xiàng)目作為一種新型清潔能源發(fā)電項(xiàng)目，目前仍處于初級發(fā)展階段，通 過國家對相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的引導(dǎo)，以市場化競爭手段 配置能源開發(fā)資源，推動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級；各大整機(jī)廠商積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步開發(fā)單位 千瓦掃風(fēng)面積大的大功率風(fēng)電機(jī)組，提高全場風(fēng) 電機(jī)組的利用率，增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的可靠性與穩(wěn)定性；通過優(yōu)化設(shè)計降低成本，積極探索新型支撐 結(jié)構(gòu)、安裝方法，在保證結(jié)構(gòu)安全的同時節(jié)約項(xiàng) 目建設(shè)成本；規(guī)?；L(fēng)電場聯(lián)合建設(shè)集中送出工程，積極探索“場網(wǎng)分離”的投資模式，將上、下游企業(yè)聯(lián)合為責(zé)權(quán)共享的共同體，有助于進(jìn)一 步降低海上風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)成本，推動海上風(fēng)電 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)平價上網(wǎng)。
作者 | 金長營
單位 |明陽智慧能源集團(tuán)股份公司
來源 | 《太陽能》雜志2022年第3期 P10—P16
