“平价时代”的海上风电降本增效技术研究

0 引言

全球海上风电从2010年到2020年的年均增速达到近30%，国际可再生能源机构（IRENA）预测，2050年世界海上风电装机容量可达1 000 GW。我国正进入海上风电快速发展阶段，已连续三年位居全球新增装机容量第一。据全球风能理事会（GWEC）统计，中国截至2020年的累计装机容量已达到9 898 MW，距第一名的英国（10 206 MW）仅差308 MW。2021年上半年，我国风电新增并网装机1 084万kW，其中海上风电新增装机214.6万kW，已超越英国位居全球第一。海上风电是“十四五”期间最后平价的新能源赛道，拥有更大的发展潜力，有望成为发展最快的新能源细分赛道。

海上风电去补贴已成定局，这对我国海上风电进一步降低造价提出了更高要求。近年来，海上风电建设进度加快，装备及技术快速突破，海上风电整体产业链逐步成熟。尽管如此，我国目前尚缺乏对海上风电开发成本的系统分析，难以掌握近年来海上风电成本构成和变化趋势及其对海上风电收益的影响，以及对后续上网电价变化的抗风险能力，由此制约了政府和开发企业投资决策

。在此大背景下，本文对海上风电降本、增效的技术措施进行了研究。首先，结合国家基本建设投资相关政策和海上风电特点，对海上风电场全生命周期发电效益、建设投资、运营成本的构成要素、特点及其对项目投资收益的影响进行了系统分析。然后，从建设管理、勘测设计优化、施工安装、运行维护等方面提出了实现海上风电场降本增效的主要途径、关键技术及其解决方案。最后，结合广东区域海上风电场工程建设实践，提出了一个完整的海上风电场全生命周期降本增效的方案。

1 海上风电降本增效关键因素分析

1.1 区域风能资源

我国海岸线长约1.8万km，岛屿6 000多个，各沿海省（市）的海上风能资源条件受地理位置、地形条件等不同因素的影响，而呈现不同的特点。2010年国家气象中心所编制的风能资源普查成果，我国近海水深5～25 m和25～50 m海域内，100 m高风能资源技术可开发量分别为210 GW和190 GW，年运行小时数最高可达4 000 h以上。中国风能协会评估中远期我国海上风能资源技术开发潜力超过3 500 GW。由于台风的影响多集中在长江以南地区，长江南、北的海上风能资源呈现出较为明显的差异。长江以北地区年平均风速一般为6.5～7.5 m/s，安全等级为IECⅡ至Ⅲ类，采用适用风况条件的海上风电机组，年平均等效满负荷小时数一般为2 100～3 000 h。长江以南地区年平均风速一般为7～8.5 m/s，个别地区可达9～10 m/s，安全等级为IECⅠ至Ⅱ类或S类，对风电机组安全性要求较高，采用适用风况条件的海上风电机组，年平均等效满负荷小时数一般为2 200～3 000 h，个别地区甚至可达3 500 h以上

。

1.2 建设成本

图1为海上风电产业链经济价值体系分布图，数据结论基于公司2021年度在广东区域承接的海上风电项目整理得出。由海上风电场价值构成可以看出，主机设备占海上风电场建设成本比重高达44%，产业集聚效应和社会带动效应显著。而技术服务包含设计、施工、融资和运维等内容，所有技术服务占海上风电场建设成本比重约40%，在海上风电产业链价值链体系上，最重要的两个环节为海上风电装备和技术服务，也是本次研究海上风电降本增效关键技术的核心展开。

1.3 运维成本

风电场运维成本包括风电场项目在运营期内为风力发电所发生的全部费用，主要由维修费、材料费、人工工资及福利费、保险费和其他费用等组成。根据《风电场项目经济评价规范》NB/T 31085-2016，维修费率建议质保期内可采用0.50%，并以5～10年为一个时间段，逐级提高修理费率至3.00%。整个运营期换算成单千瓦指标约为300～350元/kW。

随机选取浙江某市一所普通小学一~六年级小学生共120名，每个年级20名，男女生各10名．这些学生都只接受了正常的数学教学和基本的口算训练，并未经过特殊口算技巧或能力的培训．

2 降本增效关键技术研究

2.1 降本增效关键技术分析

海上风电产业属资本和技术密集型产业，具有技术先导性强、产业链长、关联度大等特点。海上风电降本关键技术研究按照全产业链上下游关系，集中在海上风电装备、海上风电施工、海上风电运营、海上风电专业服务和海上风电关联产业等领域

。

企业在开展个性化激励活动时，需要科学合理的优化管理内容，明确个性化激励的价值，并以此为前提，构建系统化的激励体系。此外，在完善应用个性化激励体系时，企业需要充分征求企业员工的意见，真正做到个性化激励从员工中来，再到员工中去。当前企业竞争环境在不断变化，需要引导企业员工积极参与企业经营活动，对企业发展状况建言献策，通过不断优化参与机制，从而让员工能够有效融入企业经营体系。

1）海上风电装备

海上风电装备包括海上风电机组装备、电气装备、施工装备以及一些特种装备

。这些装备又有自己完善的产业链体系。以风机装备为例，产业链的上游有叶片、发电机、轴承、主轴、齿轮箱、轮毂、塔筒及控制系统等零部件供应商，其下游又有风机运输物流业等。

2）海上风电施工

海上风电施工主要包括运输、施工安装和建筑结构等，其上游主要包括钢结构、防腐等，其下游产业包括保险及码头租赁等产业。

海上风电机组基础的运输安装费用主要由人工成本、材料成本和施工船机使用费构成，其中影响最大的为船机设备使用费。施工船机使用费2021年前由于抢装潮的影响继续上涨，2021-2024年间逐步回落，但考虑到大型船机设备的制造周期较长，“十四五”期间预见新增投运的数量不多，因此“十四五”期间价格回落空间有限，初步判断有10%的下降空间。

(3)变异操作 采用单点变异策略对机器选择链进行变异操作，随机选择一道工序，改变该工序的当前加工机器。采用互换变异策略对工序顺序链进行变异操作，如图7所示，随机选择不同位置两道工序，互换其基因值。

海上风电运营上游主要涉及风电运维相关的船舶与机械工具、储能装备等，下游主要是与运行维护及与电网配售电有关的相关行业。

2）风机基础环节

海上风电场的专业服务有多种业态形式，科技研发、设计咨询、测量与勘察、海洋环境调查与保护、监控与监检测、标准体系、保险认证、融资租赁等。

5）海上风电关联产业

通过深海风电场开发的先行示范，突破漂浮式测风塔关键技术、浮动式风电机组-平台-系泊系统动力响应关键技术、深水环境条件下施工安装关键技术，形成深海风电开发设计核心技术能力。

2.2 降本增效关键技术措施建议

随着产业的发展将会出现新的核心技术，要始终坚持技术引领思路，随时关注对行业产生巨大影响的关键技术，进一步推动海上风电前沿技术革新，与欧洲、美日等加强技术交流与合作，打造面向全行业的创新平台，推进产、学、研衔接和共享，促进海上风电成本的尽快降低。

1）深海风电场开发设计技术

通过公共设施的共享等措施，海上风电开发可与海洋能综合利用、海洋渔业与旅游业相结合，延伸出相关其他产业。

采用SPSS 20.0统计学软件对数据进行处理，计数资料采用x2检验，计量资料采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义[3] 。

2）长距离柔性直流输电技术

攻克海上风电场长距离高压输电关键难题，开展联网电压水平研究、高压大截面长距离海底电缆技术、无功补偿和过电压保护研究、高压大容量轻型功率电子应用研究，解决远海风电场或离岸距离较远的近海风电场电能输送的安全性、可靠性及经济性问题。

与发达地区相比，广西中高端酒店的服务水平总体不高。调查走访中发现，广西星级酒店大多存在“重硬件、轻软件”的现象，有些中高端酒店的硬件设施已经达到或超过了国际同类同档次的酒店水平，但从业服务人员的素质、酒店管理者的管理水平等方面却落后于同行业国际水准。广西中高端酒店管理者的管理意识普遍薄弱，管理技术手段陈旧，在制定更为科学的管理制度和提高管理效率的执行力方面有待提升。中高端酒店的员工服务工作中普遍缺乏主动性和灵活性，执行“微笑服务”积极性不强，针对顾客多样化、个性化需求服务较少；在操作技术层面上，部分员工对先进的酒店设备不能熟练使用，英语等外语的水平普遍较差等等。

3）精准海洋勘察与实验技术

推广专业勘察装备应用，推动CPT勘探技术体系应用，提升岩土实验分析能力，形成精准海洋勘察与实验核心能力。

4）海上风电电子信息化技术

重点突破智能信息获取、状态评价方法及信息数据应用等海上风电电子信息化技术，实现海上风电场运维远程化、数字化和智能化，提高海上风电管理效率。

近年来，党和国家不断加大支农惠农的力度，全国各地农民的物质水平逐步提高、文化生活日益丰富，农村的生产生活方式发生了很大的变化。但是，由于长期以来受生活环境、思想观念、知识水平和生活方式的影响，农民在我国仍然是一个弱势群体，需要来自社会各界的关心和关注。“民有所呼，我有所应，民有所求，我有所办，”这是时代赋予农村广播工作者的历史责任。宣传党的政策、推广法律知识、为农民搭建农产品销售平台也是农村广播节目应尽的责任和职责[1]。

5）海上风电生态环境保护技术

苦瓜 性平、味甘，具有解毒排毒、养颜美容等功效。苦瓜中含有一种具有明显抗癌作用的活性蛋白质。这种蛋白质能激发人体内免疫系统的防御功能，增加免疫细胞的活性，清除体内的有害物质。

系统开展海上风电场建设和运营期间对不同种类海洋生物、海鸟的生态和生理习性影响的研究，开展海上风电场建设和运营对海洋生态破坏的有关防范措施和技术手段的研究，将海上风电场建设对环境影响降低到最小。

6）标准制定

通过对海上风电产业链发展的规划、调控和实施，建立海上风电设计、施工安装、建设管理、设备选购与制造、运行维护、安全生产、认证、融资标准，逐步形成完善的标准体系，引领我国海上风电产业标准体系建设。

1.1 研究对象 选取滁州市第一人民医院神经内二科2017年4—12月收治的68例急性缺血性脑卒中患者及同期收治的88例非急性缺血性卒中患者为研究对象，其中，非急性缺血性卒中患者为A组，急性缺血性卒中患者为B组。纳入标准：急性缺血性卒中患者符合中国急性缺血性脑卒中诊治指南2014年标准[3]，经头颅MRI检查确诊。非急性缺血性卒中患者经头颅MRI检查，非脑梗死急性期，且无急性神经功能缺损症状和体征。本研究经医院伦理委员会批准，患者及家属均签署知情同意书。

3 案例分析

3.1 海上风电场降本深度分析及价格趋势预测

以公司2021年度在广东区域承接的海上风电项目为例，为方便研究海上风电场成本下降空间，选取占实际总投资比例不低于5%的因素作为影响投资的主要因素，分别为风机设备（含塔筒）采购及安装、风机基础工程、220 kV送出海缆及35 kV集电海缆线路采购及敷设、其它费用。

以上四项内容成本基本都由两部分费用组成，即设备费和建筑及安装工程费，具体费用构成如图2所示。本次分析降价空间将深入到各项内容费用构成的根本环节，从费用构成源头探索成本下降的可能性。

其它费用包括项目海域使用费、项目建管费、生产准备费等，占总成本约8%～10%，单位千瓦成本约1 600～1 900元/kW。

一套完整的风电设备主要包括叶片、齿轮箱（如有）、电机、轴承、塔架、机舱罩和控制系统等，根据国家能源网（2013）发布的数据，其成本占总成本的大致比例描述为叶片13%、塔架15%、齿轮箱（15%）、发电机（10%）、轮毂底座及变桨部分（6%）、制动系统（6%）、主轴（3%）、其它（22%，含机舱、控制系统、偏航系统、测风系统等）。

基于现状判断，2021年前由于抢装潮的影响，主机设备及其零部件和塔筒均处于供不应求的状态，价格始终处于高位，整体稳定在6 000元/kW左右。2021年后随着供需关系的扭转和未来机组技术的进步，价格呈现逐步下降的趋势，预计海上风电机组设备单位千瓦价格将会有2 000元以上的下降空间，塔筒约有50～100元/kW的下降空间。

海上风电机组的吊装费用主要由人工成本、材料成本和施工船机使用费构成，其中影响最大的为船机设备使用费。施工船机使用费2021年前由于抢装潮的影响继续上涨，2021-2024年间逐步回落，但考虑到大型船机设备的制造周期较长，“十四五”期间预见新增投运的数量不多，因此“十四五”期间价格回落空间有限，初步判断有约10%的下降空间（见表1和表2）。

4）海上风电专业服务

2007-2017年，工程造价水平呈现稳步下降趋势，近海海上风电场单位千瓦造价从23 189元/kW下降至17 000元/kW，逐步逼近早期潮间带风电投资水平，降幅达到30%。

由于需要承受海上强风载荷、海水腐蚀、海浪冲击等恶劣环境条件，用于海上风机基础制作的钢材和混凝土规格较高。基于现状判断，2021年前由于抢装潮的影响，规格较高的钢材均处于供不应求的状态，价格将始终处于高位。2021年后随着供需关系的正常化和技术进步，价格呈现逐步下降的趋势，预计到“十四五”末约有10%～20%的下降空间。

3）海上风电运营

参考欧洲经验，如果采用“机组-支撑结构”一体化设计技术，海上风电支撑结构造价可以降低10%。考虑未来5年新建海上风电场逐渐推广应用一体化设计技术，有望大幅降低基础成本，预测见表3和表4。

3）海缆环节

海缆主要分为用于场内汇集35 kV（66 kV）的海缆和用于电能送出的220 kV（330 kV）的海缆，与之相关的成本主要分为海缆的设备采购费用和海缆敷设费用。根据水电水利规划设计总院统计，35 kV的海缆造价基本上在60～150万元/km，220 kV海缆造价在400～500万元/km，已建成项目海缆投资占海上风电项目总投资的9%～11%。海缆敷设的费用在80～120万元/km。

从格局来看，目前国内主要有中天科技、东方电缆、亨通海缆、青岛汉缆等四家企业参与海上风电项目220 kV及35 kV海缆的供应，整体看中天科技、东方电缆的份额相对领先，截止到目前中天科技和东方电缆合计的市占份额超过70%。海缆成本影响的关键因素在于原材料铜的价格，铜材价格目前呈现明显下降趋势，但由于海底高压海缆企业入门门槛较高，从目前的市场格局来看极易形成价格同盟，短期内情况不会发生变化，长期来看海缆设备有30%的下降空间。

海缆敷设费用主要由人工成本、材料成本和施工船机使用费构成，其中影响最大的为船机设备使用费。施工船机使用费2021年前由于抢装潮的影响继续上涨，2021-2024年间逐步回落，预计有5%的下降空间（见表5和表6）。

4）其它

该船配备的所有驾驶员和轮机员均为航海院校毕业，年龄最高的49岁，年龄最低的24岁，平均年龄37岁，总体来讲，该船人员队伍年轻化比较明显，人员对航标作业流程熟悉和适应比较快。

3.发作时间多变：瘙痒往往为阵发性，白天轻，夜晚重，睡前脱衣卧床时最甚，季节变化或气候干燥炎热时症状加重。

1）风机设备（含塔筒）环节

由于海洋资源的紧缺、人工工资提高、前期工作周期加长等原因，其它费用总体将略有上涨，特别是用海养殖补偿、海域生态修复等费用上涨较为明显。

但随着海上风电开发数量的增加，项目开发建设经验的积累，业主对自身项目管理水平也将提升，将抵消部分这些上涨因素。即使其它费用下降10%，总成本下降不到1%，影响相对有限

。

3.2 “十四五”期间建设成本下降趋势分析

2007年，我国首个海上风电试验机组在绥中油田正式建成，采用1台金风科技1.5 MW风电机组进行试验示范，单位造价达到26 667元/kW。

2010年6月8日，亚洲第一个商业化运行的海上风电项目——上海东海大桥风电项目的34台3 MW海上风电机组调试完毕，全部并网投入运行，标志着我国风电拉开海上开发的序幕，该项目也属于早期海上风电项目，造价达到23 189元/kW，相对较高。

根据不同的海床条件、水深、风机和环境情况，海上风电场的基础结构（桩基）主要有导管架基础、单桩基础、吸力桶基础和浮式基础四种基本形式。不同基础型式成本构成差异较大，以导管架基础为例，大体可分为导管架、钢管桩、附属钢构件、灌浆、钢结构防腐、基础施工等，各部分成本占单座基础总成本的比例大致为导管架制作43%、钢管桩制作20%、附属钢构件2%、灌浆4%、钢结构防腐4%、施工费用（钢管桩运输与安装、包含辅助措施）28%等。其中，占比较大的两部分主要是原材料（钢材、混凝土等）和钢管桩运输与安装，合计占基础总造价的85%以上。

2018-2021年，工程造价水平整体呈现震荡下降趋势，但由于2020年和2021年的抢装潮，某些项目甚至呈现造价上升的情况。近海海上风电场单位千瓦造价整体位于14 000～19 000元/kW区间。

为了检验开展动物实验后人体解剖学实验教学效果，我们分别选取了我校2009、2010、2011、2012级临床和护理两个专业的新生进行实验，结果发现开展动物实验不但激发了学生学习解剖学的兴趣，加深其对所学知识的理解，而且学生的动手能力、解决临床实际问题能力等都明显高于没有开展动物实验班的学生。

我国历年海上风电的造价情况如表7所示.

下降趋势分析的前提是形成一个相对稳定的开发体系且拥有长期、足够的数据样本。

Wood Mackenzie电力与可再生能源事业部（原MAKE）新报告发布《中国海上风电市场展望2019-2028年》，详细解读未来十年新增装机容量预测、政策机制、分省区发展预测、平准化度电成本（LCOE）等内容，报告提出中国海上风电度电成本将于未来十年内下降37%。

国内海上风电规模化开发是在“十三五”时期，且大量项目样本刚经历过2021年底的抢装潮，暂未竣工验收，因此实际上目前国内可供分析的样本数量依旧较少。考虑到我国海岸线较长，沿海各省市建设条件较为复杂且各地标杆电价均有差异，加之项目分布基本位于江苏、浙江、上海、广东、福建等地区，目前难以形成较有说服力的结论和预测。

4 结论

本文结合国家基本建设投资相关政策和海上风电特点，对海上风电场全生命周期发电效益、建设投资、运营成本的构成要素、特点及其对项目投资收益的影响进行了系统分析。从建设管理、勘测设计优化、施工安装、运行维护等方面提出了实现海上风电场降本增效的主要途径、关键技术及其解决方案。最后，结合广东海域典型工程样本，深度剖析成本的基本构成和影响因素，通过对“十四五”期间价格趋势的预测，探索“十四五”期间海上风电成本下降趋势和空间，供从业者参考。

（2）对于建筑电气安装工程使用的关键材料而言，必须要确保电气安装工程材料的合格性与质量，且在发现电气材料无质量证明书与出厂合格书后，需要对材料进行退换操作，以使得建筑电气安装工程的施工材料合格性可以得到保障。

形成的基本结论如下：

1）海上风电降低成本，核心领域的技术突破尤为关键。本文结合海上风电特点，基于区域风能资源、建设成本、运维成本3个海上风电降本增效关键因素分析，从技术方面提出几个未来海上风电需要重点攻关的方向，如深海风电场开发设计技术、长距离柔性直流输电技术、精准海洋勘察与实验技术、海上风电电子信息化技术、海上风电生态环境保护技术、海上风电产业标准体系建设。

4.内生性处理。任何实证研究，都或多或少受到“内生性”问题的困扰。内生性问题的可能来源之一就是解释变量和被解释变量之间存在双向因果关系。具体到本文，可能存在如下双向因果关系：(1)企业家信心和企业投资效率之间的双向因果关系。企业家信心影响企业投资决策和投资机会，进而影响企业投资效率情况。反过来，企业投资扩张、投资效率变化时，也影响企业家信心。(2)货币政策和企业投资效率之间的双向因果关系。货币政策通过改变企业的融资成本或投资机会影响企业投资效率。反过来，企业投资情况、投资效率情况，也会对制定和实施货币政策产生影响，货币当局有可能根据企业投资状况制定适宜的货币政策。

2）海上风电场降本深度分析及价格趋势预测将深入到各项内容费用构成的根本环节，从费用构成源头探索成本下降的可能性。预计到“十四五”末，海上风电机组设备单位千瓦价格将会有2 000元以上的下降空间，塔筒约有50～100元/kW的下降空间，桩基础环节预计有680元/kW的下降空间，海缆环节长期来看海缆设备（含敷设）有30%的下降空间，届时35 kV和220 kV海缆成本约分别有100元/kW和200元/kW的下降空间，其它费用降价空间有限。

3）Wood Mackenzie电力与可再生能源事业部（原MAKE）新报告发布《中国海上风电市场展望2019-2028年》，提出中国海上风电度电成本将于未来十年内下降37%。但考虑到下降趋势分析的前提是形成一个相对稳定的开发体系且拥有长期、足够的数据样本，基于我国海上风电发展现状，目前难以形成较有说服力的结论和预测。

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