海上风电是风电产业未来的发展方向——全球及中国海上风电发展现状与趋势

闵兵，王梦川，傅小荣，赵婵( 中国海油海洋石油工程股份有限公司 )



海上风电是风电产业未来的发展方向
——全球及中国海上风电发展现状与趋势

闵兵，王梦川，傅小荣，赵婵
( 中国海油海洋石油工程股份有限公司 )

摘 要：2014年，全球海上风电累计装机容量为8770兆瓦。短期内全球海上风电市场仍将保持高度集中，预计2024年全球累计装机容量将达到49944兆瓦，其中欧洲约占75%。海上风电市场的重心将从浅水区向深水区域转移，机组容量大型化成发展趋势。随着海上风电工程技术的不断成熟，风电发电成本将持续下降。中国海上风电产业已初具规模，截至2014年底，中国海上风电实际装机总量达657．88兆瓦。投资风险大、管理制度差、标准规范不健全、装备资源弱等是导致中国海上风电产业发展缓慢的主要原因。一体化风电解决方案能大大降低开发成本，将成为未来中国海上风电发展的主流商业模式。

关键词：海上风电；装机容量；商业模式；发电成本；管理制度；装备技术

为了应对气候环境的变化，倡导地球和人类的可持续发展，世界能源正在向低碳化、无碳化的发展模式转型。2005年至2014年，世界非化石能源占一次能源消费总量的比重从12.6%增加至14%。未来随着世界各国纷纷制定中长期非化石能源发展规划，出台相关财政补贴政策以大力扶持非化石能源的发展，全球非化石能源的开发速度将进一步加快。国际能源署（IEA）的研究数据显示，到2030年，全球非化石能源占一次能源消费的比重将提高到23.8%。可再生能源（包括风能、生物能、太阳能、地热能和海洋能，不包括水能，下同）在未来非化石能源消费结构中的地位将快速上升，将成为未来增长最快的能源，是未来电力增长的最大来源。其中风电是可再生能源发电的“主力军”，而海上风电将成为未来风电市场的发展重心。

1　海上风电是风电产业未来的发展方向

2014年，全球风电市场恢复上涨态势，新增装机总量（包括陆上风电和海上风电）达51480兆瓦（MW），风电成为可再生能源中新增装机量（发电量）最多的发电技术。在越来越多的国家和地区，风电成为可再生能源发电的“主力军”，并且新兴市场正在非洲、亚洲和北美洲不断涌现。以中国为代表的亚洲市场，连续多年成为全球增长最快的风电市场。

图1和图2分别显示了2014年和2035年（预计）全球各种能源发电量占当年电力生产总量的情况。未来化石燃料发电占比将出现显著的下降，从2014年的65%下降到2035年的49%，核电和水电占比基本保持不变，可再生能源发电量占比从2014年的7%增加到2035年的22%，预计将超过水电和核电，排名居前三位的可再生能源发电为风电、光伏发电和生物发电。可以看出，到2035年，风电是可再生能源发电量增加的最重要来源，未来具有很广阔的市场前景。

2014年，全球新增陆上风电装机容量达到49750兆瓦，海上风电新增装机容量仅为1730兆瓦。相对于陆上风电，海上风电具有风力资源更强、更稳定，更大的单机容量，更高的利用小时数，紧邻负荷中心等优点。随着优良的陆上风电资源被瓜分殆尽，全球风电场建设已出现从陆地向潮间带和近海发展的趋势，海上风电将不可避免地成为未来风电市场的重心。

图1　2014年全球各种能源发电量占比

图2　2035年全球各种能源发电量占比

2　全球海上风电产业发展现状及趋势

2.1海上风电市场发展迅速，短期内仍将保持高度集中的市场格局

由于受气候环境变化和能源低碳转型等因素的影响，海上风电产业在全球的普及程度正在不断提高，目前全球已经有50多个国家和地区开始发展海上风电。全球海上风电累计装机容量由2000年的891兆瓦增加到2014年的8770兆瓦（见表1）。

表1　2000年和2014年全球海上风电区域累计装机容量单位：兆瓦

根据道格拉斯的数据，全球海上风电新增装机容量将保持年均12%左右的增长幅度，累计装机容量预计从2014年的8770兆瓦增至2024年的57980兆瓦，年复合增长率约为30%（见表2）。

虽然海上风电市场发展迅速，装机总量不断提升，但主要市场还是相对集中于欧洲和亚洲，2016-2020年，这两个区域仍会保持稳定的增长趋势；作为新兴市场的美洲（主要是北美地区）也将有较大的发展。

2．1．1欧洲

欧洲是世界上最大的海上风电市场。2000-2014年，欧洲海上风电年新增装机容量从17兆瓦增加到1480兆瓦，累计装机容量从883兆瓦增加到8050兆瓦（见图3），年复合增长率约为17%。2014年，在全球累计海上风电装机容量中，欧洲占据了90%以上的份额。其中，英国、丹麦、德国是欧洲海上风电发展的主导国家，总装机量分别为4625兆瓦、1534兆瓦、1417兆瓦，占当年全球海上风电装机总量的52%、17%、16%。

2014年，全球海上风电新增装机容量1730兆瓦，比2013年的2000兆瓦下降15%，主要原因是英国海上风电新增装机容量出现了较大幅度的下滑。2014年英国海上风电新增装机容量仅为810兆瓦，比2013年减少了约32%，受海上风电政策波动的影响，未来英国海上风电项目将继续萎缩，但是英国作为第一海上风电大国的地位在短期内仍然难以动摇。

德国是世界上第三大海上风电工程市场。2012年，德国政府明确提出要进行能源转型，更多地依赖风力发电，逐渐淘汰核电（不再审批核电项目）。尽管德国的海上风电装机速度不及英国等其他欧洲国家，但是德国风电机组的平均单机容量名列榜首，海上风机大型化趋势明显。

图3　2000-2014年欧洲海上风电新增、累计装机容量

未来欧洲海上风电产业将继续以较高的速度发展，2024年欧洲海上风电装机总量计划达到37877兆瓦，其中英国装机总量预计将达到11012兆瓦，包括将在2022年投产并网的全球最大海上风电场Project Round 3，该项目将为英国带来高达2400兆瓦的海上风电装机量。此外，葡萄牙、意大利、芬兰、波兰等国家也将逐步发展海上风电产业。

2．1．2亚洲

2014年，亚洲海上风电新增装机容量为243兆瓦，累计装机容量为702兆瓦，占全球海上风电市场份额的8%。与2013年相比，2014年亚洲市场的增长相对较大。其中，中国海上风电新增装机容量为241兆瓦，达到2013年中国累计装机容量的56%，是除英国、德国以外海上风电新增装机容量最多的国家。

韩国作为海上风电的新兴市场，目前正处于产业的萌芽阶段。韩国陆上风电的发展受限于国家的土地政策，加之韩国企业具有丰富的造船及海洋工程经验，且韩国海上风能资源储量丰富，因此海上风电成为韩国可再生能源的主要选择。2014年，随着韩国政府对海上风电财政扶持政策的出台，韩国海上风电得到大力发展，预计到2016年底，韩国海上风电累计装机容量将达到900兆瓦，2019年将增至1500兆瓦。

2014年，日本海上风电累计装机容量仅为49.6兆瓦，其中包括4兆瓦浮式基础海上风电示范项目。日本作为一个四面环海的海洋国家，具有极其丰富的海上风电资源。加之福岛核电站爆炸后，日本终结了核电的发展，巨大的能源缺口需要填补，使得海上风电成为政府青睐的对象。2011年，日本制造业巨头三菱重工和丹麦风力发电大型企业维斯塔斯（Vestas）成立了合资企业（MIV）。预计未来MIV将成为继德国西门子公司之后的大型风电设备企业。

表2　2016-2024年全球海上风电累计和新增装机容量预测单位：兆瓦

在国家和地方政策的支持下，未来亚洲可能成为全球海上风电发展最快的市场。2024年，亚洲海上风电装机总量预计将达到9700兆瓦，主要分布在中国、日本、韩国、泰国、新加坡、印度6个国家的60个海上风电场。

2．1．3北美

2014年，北美陆上风电装机总容量约为8000兆瓦，相对于迅速壮大的陆上风电规模，北美海上风电市场装机总量仅为18兆瓦，且全部位于美国。

未来北美地区海上风电产业将高速发展，尤其是美国。预计2024年，北美地区海上风电累计装机容量将达到2379兆瓦。

2.2海上风电新兴市场未来发展迅速

目前，越来越多的国家开始发展海上风电产业，但是主要市场还是相对集中并由欧洲主导。根据欧洲风能协会的预测，2024年全球累计装机容量预计将达到49944兆瓦，年复合增长率为12%，其中欧洲约占全球累计装机容量的75%，其市场份额较2014年有所下滑，亚洲、北美地区所占的市场份额预计将有所增长。

未来美国海上风电将保持迅猛的发展势头，包括CapeWind和30兆瓦Block等在内的6个正在规划的海上风电项目将为美国带来700兆瓦的海上风电装机容量。预计2024年美国海上风电累计装机容量将达到2379兆瓦，海上风机数量将达到467台。法国、波兰、比利时、荷兰、爱尔兰等新兴市场的风电均将从2014年的零市场份额发展到一定规模（见图4）。

2.3海上风电市场的重心将从浅水区向深水区转移，机组容量大型化成发展趋势

图4　2024年全球海上风电累计装机容量市场份额预测

2014年，全球90%以上的海上风机安装在滩涂区或浅水区域，按照国际惯例，海上风电场以内及主风向的上下游数百米至上千米的范围内通常不适宜建设大型结构，并且风机设施附近禁止拖网渔业等捕捞活动，这就大大影响了海洋区域的规划。随着海上风电场规模越来越大，项目数量不断增加，将对全球近海海域的生态环境、经济建设、海上旅游等造成较大影响。未来随着潮间带及近海资源被瓜分殆尽，全球海上风电将不可避免地走向深海，越来越多的海上风电场将选择深水离岸式布局，2014年全球海上风电场平均水深为22米，预计2024年将达到41米（见图5）。

虽然每个国家和地区的实际情况有所不同，有的地区由于地理和技术原因不适合采用大型风机，但是全球海上风电市场平均单机容量已从2003年的1.211兆瓦上升至2014年的3.262兆瓦，风机单机容量大型化是国际风电设备工程技术的发展趋势。根据实际项目经验，综合风机制造、海上安装等因素，风机单机容量越大，风机单位千瓦时的成本越低。基于经济效益的优势，风机单机容量也将朝着更大型方向发展。值得一提的是，即使存在未来风机单机容量不断扩大，有向10兆瓦甚至20兆瓦级巨型海上风电机组发展的趋势，但欧美风电产业界认为，3兆瓦及以下的小型风机仍将存在，通过系列化多容量机型并存来满足各类细分海上风电市场的需求。

图5　2024年海上风电平均水深和离岸距离预测

2.4随着海上风电工程技术的不断成熟，风电发电成本将持续下降

2014年，全球海上风电成本（包括前期工程建设和后期风电场维护等全生命周期成本）约为150欧元/兆瓦时（见图6），是低碳能源发电中成本最高的发电形式。随着海上风电发电技术的逐渐成熟，风机单机额定容量越来越大，未来海上风电成本将有所下降。国际风能协会预测，2024年全球海上风电成本将降到约95欧元/兆瓦时。

3　中国海上风电产业发展现状及趋势

图6　2014年低碳能源发电成本

3.1中国陆上风能资源丰富，但资源中心远离负荷中

心，陆上风电无法满足沿海地区巨大的用电需求

中国陆上风能资源丰富的地方位于云南和西北地区，但是负荷中心是长三角沿海地带，若在西北地区采用陆上风电模式，输送到长三角沿海地带需要浪费大量的输电电缆，并且在输送过程中有大量的电能损耗，即使直接在长三角地带安装陆上风电，投资成本也会大幅度提高，因此陆上风电受到地理位置的制约。根据最新的海上风能资源普查成果，中国拥有18000多千米长的大陆海岸线，5～25米水深线以内的近海区域，海平面以上50米高度可装机容量约为200吉瓦（GW），70米以上可装机容量约为500吉瓦。长三角和东部沿海地区先天条件优越，海上风能资源丰富，建设条件好，已经具备开发建设海上风电的良好条件，中国的海上风电即将进入高速发展的时代。

3.2中国海上风电产业已初具规模

2014年6月，国家发展和改革委员会下发《关于海上风电上网电价政策的通知》，明确了海上风电临时电价，实质性地推进了海上风电的开发建设。同年12月，国家能源局发布《全国海上风电开发建设方案（2014-2016）》，其中44个海上风电项目被列入方案，总容量将超过10000兆瓦，建设方案还提出了2020年建成30000兆瓦海上风电的发展目标。

截至2014年底，中国海上风电实际装机总量达657.88兆瓦，占全球装机容量的7%，产业已初具规模。已投产的项目包括上海东海大桥102兆瓦海上风电示范项目，江苏如东32.5兆瓦潮间带实验风电场和江苏如东200兆瓦潮间带示范风电场项目。全国有不少企业投资海上风电建设项目，装机容量排名居前三位的是华锐风电、上海电气、远景能源。目前，中国海上实际装机总量仍远远落后于国家海上风电“十二五”规划（规划提出，截至2015年底，中国将建成海上风电装机总量约5000兆瓦，2014年底仅完成约1/8），且海上风机核心技术还掌握在国外大型风电企业手中，中国只能通过技术引进的手段进行学习和创新。

3.3未来中国海上风电增速较快，市场容量巨大

2015年上半年，中国海上风电新增装机72台，累计装机容量达1258兆瓦，比2014年增加601兆瓦，总投资额达1017亿元，其中大型风电场项目为东海大桥海上项目及其二期项目、龙源如东海上示范项目和江苏如东扩建项目，其余主要是各风电机组制造商安装的实验示范样机。

据相关报告预测，到2020年，中国海上风电累计装机容量将达到峰值9104兆瓦（见图7），预计累计总投资额达4991亿元，年复合增长率分别为51%和23%。按照平均5兆瓦的单机容量计算，到2020年至少需要2000台风机设备，预计风机零部件制造（整机组装）市场总容量将超过6000亿元，国内主流风机设备制造商都将从中获利。

同时，海上风机安装、运行维护市场充满巨大潜力。中国海上风电施工专用船舶、打桩船舶、安装平台、铺缆船舶、运行维护船舶等特种工程作业及水下专用设备等技术装备短缺，预计到2020年海上风电安装市场容量约为2000亿元。随着中国海上风电进入维保期，海上风电运行维护市场容量约为4000亿元。

图7　中国海上风电新增和累计装机容量预测

4　中国海上风电产业存在的主要问题

4.1投资风险大是制约中国海上风电产业健康发展的主要障碍

2014年6月，国家发展和改革委员会下发《关于海上风电上网电价政策的通知》，通知中规定2017年以前（不含2017年）投产的潮间带风电项目上网电价为每千瓦时0.75元（含税，下同），近海风电项目上网电价为每千瓦时0.85元（见表3）。各地方政府也纷纷出台相关补贴政策，例如上海市政府对海上风电场投资主体给予每千瓦时0.2元的财政补贴。

根据行业经验测算，中国海上风电度电成本约为0.8元，实际工程中还有很多特定因素可能导致成本增加，因此，海上风电标杆电价不具有吸引力，能盈利的海上风电项目很少。鉴于中国海洋工程条件的复杂性，中国海上风电投资风险较大，投资主体想要获得合理的回报率是有一定挑战的，这抑制着相关企业的投资热情。

表3　全球海上风电上网电价

此外，中国海上风电上网电价政策保障时间较短，仅为3年（2014-2016年），2017年以后投运的海上风电项目的上网电价难以预估，给项目的经济性评价带来难度，影响海上风电的收益，阻碍了海上风电的快速发展。

4.2海上风电管理制度亟需完善和创新

2011年，国家能源局提出海上风电布置的“双十”原则，即海上风电场原则上离岸距离不得少于10千米，滩涂宽度超过10千米时海域水深不得少于10米。“双十”原则的提出，明确了中国海上风电的发展方向，有利于协调各行各业的用海需要，保障海上风电的有序发展。但是，中国现有的海上风电工程实践证明，中国海上风电的开发与管理制度制定之间存在严重的脱节，缺乏实践，可操作性太差，随着海上风电的快速发展，管理制度亟需完善和更新。

海上风电的建设不同于陆上风电，它涉及海域功能区域划分、航道、海缆、环境保护甚至国防安全等一系列问题，海上风电项目的审批及建设速度因其项目位置的特殊性而相对缓慢，需要多个部门认真审核，各个环节之间的利益博弈在短期内难以解决，一旦出现沟通问题，会对项目造成很大的延误，中国首轮海上风电特许权招标已经过去6年，中标的项目大部分至今还没有开工。

4.3海上风电工程技术标准不健全是海上风电发展缓慢的重要影响因素

标准是工程领域的指挥棒，中国海上风电发展尚未形成相应的标准体系。中国陆上风电现有200多项技术标准，而海上风电技术标准仅有24项。海上风电施工的工程行业规范十分混乱，设计、建造、安装和验收4个工程环节仅有设计环节有规范导则（仅海上升压站有设计标准），且业主和工程施工方的标准不一样，建造和施工环节一般采用港口工程和水利水电工程标准，验收环节则采用地方质检部门的标准。随着中国海上风电产业的不断发展，技术标准不健全问题将对中国海上风电产业的发展造成毁灭性的打击。海上风电工程各个环节缺少系统的标准规范是掣肘中国整个风电产业全面快速发展的重要原因。

4.4海上风电装备和技术资源十分匮乏

与陆上风电成熟的产业链相比，海上风电产业链尚未真正形成。海上风电产业链包括风电整机和零部件、标准规范、安装施工等，虽然中国电力能源投资企业在国内已经开发建设了一些海上风电项目，但海上风电施工经验丰富的企业屈指可数。在设计方面，中国很多风电厂商已完全掌握陆上风机设计技术，相关技术达到了国际水平，一些低风速的机组技术甚至领先世界，但是在海上风电机组方面，国内厂商不管是零部件研发还是整机设计都比较落后，与世界先进水平差距较大。另外，中国海上风电起步远远落后于欧洲发达国家，安装和施工设备严重短缺，国内专业的风电安装船在技术、生产领域也相对比较落后，很难适应中国目前快速发展的海上风电步伐。

投资风险大、管理制度差、标准规范不健全、装备资源弱等是导致中国海上风电产业发展缓慢的主要原因，技术问题、成本问题、消纳问题、商业模式问题等若不能得到及时解决，中国海上风电产业的繁荣可能只是昙花一现。

5　未来中国海上风电产业商业模式探讨

海上风电产业链按照利润创造方式可分为风电场规划设计、风电场施工与安装、风电场运行与维护三个主要环节。全球海上风电的迅猛发展，在产业链各个环节都形成了一批具有核心竞争优势的企业，这些企业在相应业务领域取得了领先地位。虽然聚焦于独立业务领域的专业化企业能够为客户提供更专业的服务，但是如何有效地衔接上下游各业务领域、降低海上风电场的开发成本、提高风资源的利用率，是海上风电企业未来关注的方向。随着中国海上风电场规模越来越大，一体化风电解决方案能大大降低开发成本，势必成为未来企业发展的主流商业模式（见图8）。

目前，传统的电力企业是消纳海上风力发电的主要客户，并网发电是风电开发的最终目的。由于风电本身具有很强的随机性和波动性，导致其对电网的冲击较大，并网就成为制约全球风电行业发展的主要壁垒。根据相关组织机构的统计，2014年，全球弃风率（包括陆地风电和海上风电）约为8%，中国平均弃风率甚至高达25%。随着海上风电的不断发展，市场空间由单一走向多元，海上低速风资源区成为未来市场的新增长点，全球风电企业开始将目光转向分布式开发模式。2014年，全球出现很多小型离网海上风电场，这些风电场的规模比较小，将风电客户从传统的国家电力企业转向普通工业企业甚至终端消费者，在一定程度上解决了风电的消纳问题，为海上风电的开发找到了新的突破口。

6　对中国企业发展海上风电的建议

6.1海上风电发展迎来契机，中国能源企业应将海上

风电作为战略性产业

随着全球能源向低碳化转型，可再生能源成为未来全球能源公司青睐的能源，风能作为可再生能源发展的主力军，未来市场前景十分广阔。2013年，居高不下的原油价格使得很多企业将石油开发作为公司发展的重点，纷纷削减在新能源方面的投资。2014年，国际原油价格开始下跌，持续低迷的油价对中国能源企业和能源工程企业的转型提出了新的要求，为中国大力发展海上风电产业创造了契机。

图8　海上风电产业链

目前，中国海上风电市场仍处于孕育期，国家将海上风电作为中国能源结构调整的重要措施，在沿海地区规划了大量的海上风电场项目。如果能源企业想在未来巨大的海上风电市场中分得一杯羹，必须尽早将海上风电产业作为其战略性产业，以国家海上风电规划为引导，制定科学的发展战略，关键是要做好技术储备和资源储备。

6.2企业应依托核心能力发展海上风电

海上风电产业在中国已经发展了一段时间，在价值链的各个环节都有很多具有核心竞争力的公司，甚至在部分环节已经出现产能过剩的现象。中国企业进入海上风电产业，一定要对海上风电市场有充分的研究，依托企业现有的核心能力发展海上风电。

能源企业应该努力创新现有的海上风电商业模式，寻找海上风电消费终端的新突破，提高海上风电并网的消纳能力。同时，电网企业要积极做好海上风电开发项目的配套电网建设工作，落实风电消纳市场，确保海上风电场和配套电网同步建成投产。

目前，国产化率高的海上风电产品大多集中在技术含量较低的设备上，中国的能源工程企业需要加大自主创新的研发力度，努力提升核心技术含量。在引进国外先进技术的同时，需要结合中国的海洋环境和海上风电工程的实际情况加以吸收和转化，开发模式逐步从“技术引进”转向“联合设计”，最后到“自主研发”。

6.3“软硬结合”是能源工程企业发展海上风电产业的有效方法

海上风电工程的施工不同于陆上风电，需要特殊的海上风电工程安装船（自升自航式的海上风电安装平台）。中国能源工程企业可以根据公司的实际情况，在适当的时候采用购买或者租赁的方式获得设备，通过海上风电工程专业船舶装备资源锁定形成核心竞争能力，此为“硬”。

同时，能源工程企业应该成立独立的海上风电事业部来负责海上风电领域的开拓工作，注重海上风电工程关键技术的储备和人才储备，积极配合中国风电标准委员会制定海上风电工程技术标准和规程规范，形成技术方面的话语权，坐实技术领先优势，此为“软”。

6.4低成本战略是能源工程企业发展海上风电的“领航标”

目前，全球海上风电的平均度电成本是低碳能源发电中最高的，成本高成为掣肘海上风电快速发展的重要因素。能源工程企业在进入海上风电产业后，应该以低成本战略为引导，创新现有海上风电安装、海上风电整机调试、海上风电运维等技术，深入研究海上风电工程作业新型装备，进一步降低海上风电工程建设成本，促进海上风电产业健康可持续发展。

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编辑：夏丽洪

编审：张一驰

Offshore wind power as the development trend of wind industry — Developments of global offshore wind power

MIN Bing, WANG Mengchuan, FU Xiaorong, ZHAO Chan (CNOOC Offshore Oil Engineering Co., Ltd.)

Abstract：Globally, total installed capacity of offshore wind power was over 8,700MW. In the short term, the global offshore wind market will remain highly concentrated. By 2024, it is predicted that the total global installed capacity of offshore wind will reach 49,944MW. European will account for over 75% of cumulative capacity in the same year. The focus of offshore wind market will change from shallow water to deep water, and the large-scale unit capacity has become the development trend in the world. With the development of offshore wind engineering technology, the Levelised cost of energy (LCoE) of offshore wind will continue to decline in the future. As of the end of 2014, China’s offshore wind industry has roughly formed a scale with the actual installed capacity up to 657.88MW. The main reasons for the slow development of China’s offshore wind power industry include high investment risk, poor management system, defective industry standard and weak equipment resources. The most popular business model of offshore wind power in the future will be integration solution of offshore wind, which will sharply reduce the developing cost.

Key words：offshore wind power; installed capacity; business model; generating cost; management system; equipment technology

收稿日期：2016-04-13