文/黄润兰 石俊奎
“双碳”政策给风电行业带来了机遇,同时在平价上网时代风电的发展也存在挑战。本文阐述了陆上风电项目的投资构成,对广东陆上风电项目投资的特点和可行性进行分析,当上网电价为0.453元/千瓦时,项目千瓦投资在8 000元/千瓦左右时,若要全部投资税前内部收益率达到7%或资本金内部收益才会达到8%以上,相应风电场年利用小时数要在2 100小时以上。最后给出了广东陆上风电项目投资控制措施的建议。
2020年9月,国家主席习近平在联合国大会上宣布,中国力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值,2060年前实现“碳中和”。“双碳”政策将推进能源结构向低碳转型,清洁能源在一次能源消费中占比显著提升。2021年4月,国家能源局综合司发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知(征求意见稿)》,提出2021年,全国风电、光伏发电量占全社会用电量的比重达到11%左右,后续逐年提高,到2025年达到16.5%左右。2030年新能源发电量占比有望达到25%。“碳中和”意味着经济社会活动引起的碳排放,和商业碳汇等活动抵消的二氧化碳,以及从空气中吸收的二氧化碳量相等。
实现“碳中和”有助于我国产业升级,如可以通过光伏、风电、水电,实现对火电(煤炭)的替换。要达到“碳中和”有两种方式:一是通过特殊方式对自身产生的碳排放进行去除;二是使用可再生能源以减少碳排放。为了完成“碳达峰、碳中和”的目标,以风电、光伏为代表的可再生能源、以及配套的储能行业等相关低碳行业会加速发展。
风电项目工程静态总投资由施工辅助工程、设备及安装工程、建筑工程和其他费用,以及基本预备费构成。以广东地区某山地风电场为例,其投资构成如图1所示。其中设备及安装工程占的比例最大,占了67%。
图1 广东地区某山地风电场投资构成
设备及安装工程包括发电场设备及安装工程、升压变电站设备及安装工程、集电线路设备及安装工程、其他设备及安装工程。其中,发电场设备及安装工程占比87%。即风电机组设备及安装费用在总投资结构中比重最高,约占工程静态总投资的60%左右,其价格波动对风电项目总投资的影响较大。
风电场运行成本费用主要包括折旧费、修理费、材料费、职工工资及福利费、其他费用利息支出等。扣除基本折旧费、摊销费和利息支出为风电场经经营成本。
折旧及残值:固定资产折旧年限一般为20年,采用直线折旧法,残值率为5%。
修理费:一般按固定资产价值的0.5%~2%提取,每年递增。
工程保险费:陆上按固定资产价值的0.15~0.25%计。
材料费:按定额取5~20元/千瓦计。
工资及福利:陆上50 MW风电场的人员一般12人,职工年平均工资按80 000~100 000元/(人·a)计,福利费为工资总额的65%。
其他费用:以30~50元/千瓦计。
利息支出:生产运行期每年需支付的固定资产投资及流动资金借款的利息。
陆上50 MW风电场经营成本一般约为800万元/年,陆上风电项目各经营成本所占比例见图2。
图2 陆上风电各运行成本权重分析
广东风资源较好的地方集中于海拔较高的高山丘陵及沿海地区,其陆上风电项目具体“复杂地形”和“复杂气候”的双重特点,这使得广东陆上风电项目的投资具有其独特性,影响广东陆上风电项目投资的额外因素有台风、山地、地基处理、征地等。
(1)广东沿海是世界上受热带气旋影响最多的区域之一,因此,沿海的风电场将面临台风的考验,风力发电机组需要考虑加强抗台风性能,使得设备成本增加。台风的影响也会使工程建设增加,譬如施工期遭受台风,使得已完工程受到损失。沿海地区抗台风设计需要增加抗台风设计策略和配套的应急方案,与之配套的电力和土建设施等都要适度配置。
(2)广东山地风电场地势类型属高山丘陵,场内道路线路长,工程量巨大,且广东地区环保、水土保持要求高,山地风电场的道路工程、集电线路工程、水保、绿化恢复等费用均比平地风电场高出许多甚至高出几倍。此外,高山丘陵地区风电项目的风机及塔筒吊装费用相对较高。
(3)在广东沿海地区,场地地基岩土体岩性分布和厚度变化一般较大,土体具有胀缩性和不均匀压缩变形等,一般不宜采用天然地基浅基础,须进行地基处理,可采用挖除换填、土性改良等方法。风机、升压站等重要工程建议采用桩基础,以保证建筑物的稳定。沿海的风电场易受台风影响,风机的基础、塔筒、整机的设计强度比其他同等平均风速的风电场均高,造成了工程投资大幅度增加。
(4)广东地区征租地工作具有难度大、费用高、手续复杂等特点。风电项目中,征租地工作一般涉及村镇较多,常常会出现当地居民阻挠的现象,可能产生工期延误、总投资增加等风险。广东地区征地单价较高,且广东地区民俗较重,可能存在征地过程中与土地所有人产生价格与范围的风险。这将会大大增加了风电场建设的非技术投资。
综上所述,在广东地区,影响风电投资的额外因素多,工程造价较高。
风电投资可行性主要体现在风电价格大于风电投资成本,保证风电项目投资能够取得较好的回报。
在广东,新建陆上风电项目的上网标杆电价是0.453元/千瓦时。对于广东陆上风电项目,以50 MW风电场为例进行财务分析,不同造价和不同发电量的风电项目的全部投资税前收益率和资本金税后内部收益率统计见表1-2。
可见,广东陆上风电项目,若单位千瓦投资在8 000元/千瓦左右,利用小时数要在2 100小时以上,全部投资税前内部收益率才会超过7%,资本金内部收益才会达到8%以上。
所以风电项目投资时,必须控制风电单位千瓦投资,微观选址时选择风资源好的位置,提高风电项目的年上网电量,从而提高项目的投资收益。
结合广东陆上风电场项目的特点,其项目投资控制措施可以从以下三方面入手。
提高风电场测风及风资源评估精度。准确的测风及风能资源评估对风电场发电量计算及经济效益评估有着极其重要的作用。客观、科学的风能资源评价是所有风电场开发项目的基础,特别是广东陆上风电场,山势连绵起伏,且受台风的影响;场区内风况较复杂,风能资源评价需要使用积累的经验和有效的风能资源分析软件共同完成,以便于指导风机设备选型及微观选址工作。
广东陆上风电场大多为山地丘陵风电场,地形相对复杂。测风塔的选址需有代表性;针对山地丘陵地形风电场地形条件相对复杂、风况复杂的特点,应选用适合复杂条件风电场风资源模拟的CFD软件作为风资源计算的工具。建立求解湍流方程的CFD模型并验证风场内测风塔预装机轮毂高度附近测层的有效性、合理性、代表性,进而对所建立的CFD模型的适应性进行验证。最终确定模型,模拟风电场的预装机轮毂高度的风资源分布。
4.2.1 微观选址
在微观选址阶段,应根据可靠的地形、风资源参数资料,采用适合复杂地形风资源分析的CFD软件进行风资源的数值模拟,正确选择在场区内适合排布风机的机位点。
表2 陆上风电场经评资本金税后内部收益率统计表(单位:%)
风电场的布置在考虑风能资源条件的同时须考虑沿现有道路布置风机的工程可行性,对比不同间距的风机布置方案,优化风机布置,进行发电量、安全参数、道路投资、基础投资、电缆投资等关键技术经济参数的对比,选择最优的风机布置方案。
4.2.2 机组优化选型
风电机组设备投资约占工程总投资的60%,机组设备一旦选定并安装,不易更换或改造,需连续运营20年,因此机组设备的选型工作需经过多个方案的比选优化后,选择合适的机组设备,使之在场址风况条件下有效出力。
目前广东大部分丘陵区域风速较低,为获得较好的经济收益,可选用单位功率扫风面积较大的低风速大型化机组。在同等风况条件下,此类机组可提供更大的功率,可提高风电场的年利用小时,提高风电场的经济效益。
4.2.3 总体优化设计
在设计阶段,对各专业的设计进行优化,如微观选址的优化设计,检修道路优化,风机基础的设计优化,工程占地的优化等等。经过详细的微观选址和方案比较优化后,将有效地控制工程的投资造价。
4.3.1 招标及建设单位的管理
风电项目的建设是复杂和长期的,为了保证项目的顺利建设,对项目进行招标策划是必需的。对于风电项目的招投标工作,既要吸收传统项目招投中的经验和教训,还要针对风电项目自身的特点进行总结和思考,招标过程中应避免僵化,因地制宜地制定合理的招标策略和方法,确保项目安全、有序顺利及高效的进行。
4.3.2 征租地管理
规范风电项目的开发,规范征地手续,恰当保护当地居民的权益。制定具体的征租地工作方案,加强与当地政府和村委会沟通联系,争取妥善完成项目征租地工作。创新风电的建设模式,充分征求政府的意见,结合当地旅游开发和林地保护综合利用土地资源,实现项目社会效益和经济效益最大化。
项目在征地过程中,项目建设单位要依靠政府,做好风险防范预案,确保社会和谐稳定。针对征租地的风险,制定切实可行的征地补偿方案,保障群众的合法利益;确保全部资金到位,保证补偿金额及时发放到群众手中;与当地政府和村委会密切联系,确保群众的诉求能得到合理回应,将风险化解在萌芽状态。
4.3.3 环境保护管理
广东地区对环保要求较为严格,环境保护政策可能会增加风电项目的投资并制约其开发建设。
应加强与林业、环保和水务等部门的沟通,严格执行环保“三同时”制度,站在生态保护的高度严格落实相关保护措施。在项目施工过程中,切实加强文明施工,严格落实环保、水保方案。
4.3.4 施工进度管理
结合广东气候情况,科学制定施工进度,在确保质量及安全的前提下,尽可能合理缩短建设工期,及时投产,体现成本效益。
风力发电具有其无污染、可再生的优势,在“双碳”政策的背景下,将会加速风电行业的发展。然而在市场经济条件下,风电行业若要真正发展壮大起来,就必须具备一定的经济性,即风电投资成本具有相应的市场竞争力。为了保障风电项目的实施及经济效益,必须采取措施控制项目总投资,增强风电项目平价上网的抗风险能力,促进风电行业的健康发展,充分发挥其新能源的优势。