沈津
(福建省三川海上风电有限公司 福建莆田 351146)
我国能源供应和能源需求整体呈现错配状态,资源上呈现“西富东贫、北多南少”的状态,而需求的重心却在东南沿海,能源输送形成了北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送的空间格局。福建省海上风能资源相对丰富,且靠近东南沿海负荷中心,同时还具备不占用土地、清洁环保、适宜大规模成片开发的特点。
福建省内化石能源匮乏,一次能源自给率相对较低,煤、油、气等大多通过外省调入。全省的能源自我供给主要依托风电、光伏、水电、核电等清洁电力,到“十三五”末福建省一次能源自给率仅有30%。福建气候属亚热带海洋性季风气候,靠近北回归线。受季风环流及台湾海峡“狭管效应”的叠加影响,福建省沿海风能资源优渥,且靠近沿海负荷中心,具备大规模开发风电的良好条件。但陆上风能资源丰富区主要集中在沿海地区,与福建省经济较发达区域及人口密集区存在高度重叠。风电开发受用地、规划、环保、水保等多方面的制约,经过近20 年的开发,“有风无场”现象非常突出。
福建省海域辽阔,全省海域面积达13.6 万km2,海岸线总长6 128 km[1],立足丰富的海岸线和港口资源,大力发展海上风电等清洁能源,可以将区域优渥的风能资源充分转换为经济发展优势,为“碳达峰、碳中和”作出贡献。目前国内海上风电以潮间带、近海风场为主,而随着潮间带、近海项目大量开发,近海适宜的场址资源越来越紧缺,后续海上风电必将走向深远海。与近海项目相比,深远海区域具备风资源更加丰富、风速更加稳定、更加靠近负荷中心、开发限制更少等优点,便于大规模海上风电的集中开发,成为下一阶段海上风电发展的重点。
截至2022 年末,我国海上风电累计装机已达到3 051 万kW,同比增长20.34%,新增装机516 万kW,连续2 a 位居全球首位,占比超50%。我国海上风电装机主要分布在江苏、广东、浙江、福建、辽宁、山东和上海等7 省市。2017—2022 年中国海上风电装机容量见图1。
图1 2017—2022 年中国海上风电装机容量
截至2022 年末,福建省电力总装机约7 531 万kW,与上年同期相比增长7.8%,清洁能源装机4 541 万kW,占总装机超过60%,其中,海上风电装机达322.3 万kW。“十三五”期间,福建省新增电力总装机1 557 万kW,其中清洁能源新增装机1 173 万kW,占新增电力总装机的75%。清洁能源装机在电力总装机中的占比由2015 年的49.7%提高到2020 年的55.87%。2021—2022 年,全省清洁能源新增装机916 万kW,占新增电力总装机的88%。清洁能源的快速发展,有力促进了福建省清洁低碳、安全高效能源体系的建设,加快推动了“清新福建”建设。
《福建省“十四五”海洋强省建设专项规划》要求:拓展海上风电产业链,有序推进福州、漳州、平潭等区域海上风电开发,并规划建设深远海海上风电基地。建设智慧海电大数据中心,开放共享海上基础设施,形成覆盖全省的海上风电行业资源共享平台,推进海上风电与海洋养殖、海上旅游等融合发展,探索建设海洋综合试验场。规划勾勒出了福建省海上风电新产业广阔的未来,而海上风电产业的做大做强,也必将加快“海上福建”的崛起。
2022 年5 月,福建省第2 版“海上风电规划”获得国家能源局批复,共规划场址31 个,装机规模1 880 万kW。根据规划,该省计划在“十四五”期间,择优选择1 030 万kW开展前期工作;“十五五”期间,选择850 万kW 开展前期工作。另有规划闽南外海浅滩风电基地,被国家能源局列为全国五大海上风电基地之一。闽南浅滩风电基地,规划场址分为32 个区块,总装机5 020 万kW,分批实施。根据《福建省“十四五”能源发展专项规划》,规划在“十四五”期间新建成410 万kW 风电项目,力争再竞配核准海上风电项目200 万~300 万kW。
从2009 年首座海上风力发电场——东海大桥风电场并网发电至今,我国海上风电已经经历约15 a 发展。截至目前,开发项目主要集中在近海海域,场址距离岸线一般不超过20 km,水深也基本在10 m 左右。近海海上风电开发非常容易受到航运、码头、养殖等其他海域开发活动的限制。深远海区域范围广阔,风能资源丰富,风速稳定优质,其他开发活动较少,挺进深远海成为行业发展“呼之欲出”的趋势。
国家《“十四五”可再生能源发展规划》明确提出:“在东部沿海地区积极推进海上风电集群化开发,开展深远海海上风电规划,推动深远海海上风电技术创新和示范应用,加快推动海上风电集群化建设,重点建设山东半岛、长三角、闽南、粤东和北部湾五大海上风电基地。
福建省由于台湾海峡“狭管效应”影响,风能资源优异,年平均风速大,风向稳定,是我国开发海上风电条件最优良的区域之一。但由于近岸区域经济开发的强度不断增强,各种制约性因素不断增多,具备开发条件的近海场址逐渐减少,福建省海上风电项目的后续开发必将走向深远海。
深远海海上风电根据其风机是否与海床相连,可以分为固定式和漂浮式2 种。相对而言,漂浮式风电技术通过系泊系统与海床相连,摆脱了水深和海床结构的限制。随着水深的增加,其建设成本增幅相对较小,同时便于拆除和运维,对环境的整体影响较小,因此具备更广泛的适用范围。
从成本和技术角度来看,漂浮式基础也更适合深远海。随着技术的日益成熟,漂浮式基础已经开始进入规模化开发阶段。目前,福建省各相关风电企业也在积极研究攻克漂浮式风电项目的有关技术难点。2023 年10 月,全球首个漂浮式风渔融合项目“国能共享号”平台在福建莆田安装完成,该项目是深远海漂浮式风电与渔业养殖一体化设计概念的首次实践。
随着我国海上风电项目开发向深远海挺进,项目场址离岸距离逐渐增大,一旦场址距离领海基准线超过12 nmile,就进入了专属经济区,项目用海就将涉及专属经济区的用海审批[2]。根据《联合国海洋法公约》,在专属经济区内,沿海国对其自然资源享有主权权利和其他管辖权,包括对自然资源进行勘探、开发、养护和管理,以及对专属经济区设施的建造和维修。但其他国家在专属经济区内仍享有航行和飞越、敷设海底电缆和管道等方面的自由。专属经济区的用海需要综合考量其他国家相关合法需求及国际法的规定。目前,我国在专属经济区内海上风电用海政策方面上缺乏规定,导致专属经济区内深远海海上风电项目的开发及用海审批工作存在较大障碍。
由于台湾海峡是重要的国际黄金水道,具有极高的航运价值,深远海海上风电项目有可能与海峡国际航线产生一定冲突。根据《福建沿海航行指南》(2022 版),福建沿海区域规划的推荐航路密集,常年船舶通行密度较大,见图2。从船舶AIS 交通流实际数据分析,船只在福建沿海航行过程中,并未严格按照推荐航路航行,而是在福建沿海海域形成了明显的航迹带,导致海上风电开发与船舶通航的冲突更加明显。后续如何协调深远海海上风电项目开发与台湾海峡的通航需求,仍是一个需要多方参与、深入探讨的问题。
图2 福建沿海主要港湾及航路分布示意图
2019 年10 月,为了协调海上风电开发与船舶通航的矛盾,福建海事局主导编制了我国首部《海上风电场选址通航安全分析技术指南(试行)》,对海上风电规划选址提出了明确的技术要求。对照指南的相关要求,福建省不少已经列入规划的海上风电项目都对航路存在一定的影响,后续相关场址也需要作出相应的调整。福建沿海船舶航迹见图3,受通航环境影响,后续深远海海上风电项目场址的选择难度也将进一步提升。
图3 福建沿海船舶航迹图
受历史原因影响,福建省是我国重要军事要地之一,省内军事设施分布多且范围广。由于军事问题的特殊性,项目规划选址阶段很难准确了解场址是否涉及军事影响,这将严重影响项目后续开发的成功。若项目场址涉及军事问题,由于军事问题的“一票否决”,相关问题难以协调,不仅造成项目开发推进困难,甚至造成项目开发失败及前期投入的损失。为保障深远海海上风电项目开发顺利,必须加强与军事部门的沟通协调。
目前,福建省风电项目尚未出现消纳问题,但随着海上风电项目的集中成片开发,特别是大规模深远海海上风电基地集群的开发,可能导致局部地区电网接入点、线路走廊等资源的紧张。此外,福建省已列入规划的海上风电项目场址,主要集中在福州至泉州的台湾海峡中部,造成该区域接入的风电项目较为密集。在冬、春季盛风期,风力发电负荷较高,可能造成无法就地消纳,导致项目送出受阻,进而影响海上风电的健康可持续发展。
2020 年1 月20 日,财政部、国家发展改革委、国家能源局三部委联合发布《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见》,明确:2021 年后新并网海上风电项目将不再纳入中央财政补贴范围。在国家取消对新并网海上风电项目取消补贴后,福建省采用竞争配置方式形成项目上网电价。通过近2 年的实际操作来看,部分资源较好的海上风电项目,竞配上网电价已经低于0.2 元/kWh,远低于燃煤机组的标杆上网电价。
与周边省份相比,福建省由于海底地形地质、海洋水文、极端气候等多重影响,海上风电建设成本相对较高。过低的上网电价,导致新开发的海上风电项目盈利能力大大减弱,非常不利于海上风电整个产业的健康持续发展。
虽然深远海海上风电开发的各项技术尚有待突破,专属经济区内海上风电项目尚处于相对早期阶段,但该区域内海风资源释放是长期趋势。专属经济区用海涉及的问题较多,需要全面顾及合法用海、交通安全、设施安全及维护配套等方面,尚缺乏明确可行的用海政策支撑。需要提前开展深远海海上风电开发相关配套政策研究,重点对专属经济区用海政策进行分析,并结合现有中国专属经济区其他项目用海政策的现状,制定切实可行的深远海海上风电用海审批政策。在政策明确后,应加强政策引导,强化监督、监管,为海上风电迈向深远海保驾护航。
海上风电项目开发主要受到生态环境、通航环境等方面因素约束,直接导致福建省部分已完成竞配或列入规划的海上风电项目前期工作进展缓慢,大量项目场址实际开发建设过程中需要经过反复的优化和调整。开发过程中的大量调整也极大地增加了项目开发的不确定性及成本,影响开发业主的积极性,制约了福建省整个海上风电产业的发展速度。
福建省深远海海域的风能资源储量巨大,高质量的深远海海上风电规划,对于福建省的海上风电高质量持续发展具有不可替代的作用。因此规划阶段需要统筹协调能源、海洋、海事等有关主管部门,做好有关规划衔接,进行统一规划,科学布局,尽量减少各部门专项规划之间的冲突,减少后续开发建设过程中的调整。鉴于海上风电用海涉及部门多、协调难度大,单纯由项目开发业主与各主管部门协调沟通难度太大。建议能源主管部门牵头建立跨部门的统筹协调机制,在规划之初即与自然资源、海洋、海事等关键部门加强沟通,尽量排除项目开发的颠覆性因素,提升规划的可执行性。并在项目开发的全周期内保持与各部门信息交流的顺畅,降低开发业主的风险及工作难度,提升业主单位开发积极性。
军事问题由于其特殊性,在规划及竞配阶段难以全面排除,需要项目业主在开发阶段单独与军事部门进行沟通。实际执行过程中,由于涉及到大量涉密信息,各项目业主与军事部门的沟通并不顺畅,常导致项目开发建设过程受阻。建议政府部门牵头组织与军事部门的沟通协调,建立长效沟通机制,争取他们对地方经济发展的支持。也可与军方联合开展部分项目,结合海上风电平台布置部分军事设施,尽量降低项目开发对国防事业的影响。
随着后续深远海项目的集中开发,对电网消纳保障提出了更高的要求,需要电网建设做好规划,提前研究消纳问题,加快配套电网建设,做到送出与海上风电项目开发进度匹配,才能确保风电项目的接入方案科学、规范。为了电力系统稳定、高效的发展,可以考虑延长海上风电产业链,结合储能、制氢、海水淡化等项目,在给予一定的政策支持的前提下,鼓励优选部分场址开展就地消纳技术研究,探索海上风电消纳新路径。
从2021 年国家取消对新并网海上风电项目补贴政策开始,福建省海上风电上网电价从0.85 元/kWh 降低到不足0.2 元/kWh,电价的大幅剧烈波动,非常不利于整个产业的健康发展,也不符合经济技术发展的一般规律。建议后续海上风电项目竞配过程中,能源主管部门应注重对电价竞争的引导,避免无序竞争,降低超低电价对整个海上风电行业发展的影响。
后续也可以考虑将取消补贴的海上风电项目纳入绿电、绿证交易,通过释放海上风电的环境价值,增加海上风电项目的盈利能力。目前通过竞配形成的海上风电上网电价与市场上绿电价格之间存在较大的价格差,后续如何协调超出部分的收益将需要政府部门相关政策配套。
由于近海海域海上风电开发逐渐趋于饱和,海上风电行业必将逐步走向深远海集中连片规模化开发,但目前仍然受到用海、通航、消纳等多重因素制约。福建省深远海海域风能资源丰富,具备大规模成片化开发海上风电的条件,海上风电行业也呈整体良好的态势,但后续深远海项目的发展仍然充满挑战。需要政府各相关部门及行业参与企业通力协作,克服发展过程中存在的困难,保障福建省深远海风电行业的健康快速发展。