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國內海上風電建設及海上風電運維行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 海電運維    2023-09-28

（1）海上風電建設及海上風電運維成本占項目生命周期比例較高

海上風電場全生命周期可分為規(guī)劃設計期、建設施工期、運行維護期和退役棄置期四個階段。

①規(guī)劃設計期主要是謀劃好適合開發(fā)海上風電資源的海域，本著節(jié)約和集約利用海域資源的原則，確定風電項目配置主體；確定海上風場的定位布局，在符合相關規(guī)劃基礎上階段遞進形成預可行性研究報告和可行性研究報告，包括風能資源測量評估、海洋水文地質勘察、建設條件論證和開發(fā)方案等；

②建設施工期主要是將前期風電場雛形和模型變?yōu)閷嶓w的過程。在完成招投標、取得施工許可后，正式進入施工階段，主要由施工交通運輸、風機和升壓站基礎工程施工、風力發(fā)電設備安裝、海底電纜敷設以及涉及測量、防護、調試等輔助工程；

③運行維護期主要是在海上風電場建成并網(wǎng)發(fā)電后，通過持續(xù)的巡視、維護和服務，確保海上風電場的正常運行發(fā)電。巡視維護內容主要包括風電機組、裝機基礎、設備設施、測風裝置、升壓變電站、配電路線、防腐系統(tǒng)等方面的安全和運行狀況進行巡視，發(fā)現(xiàn)問題及時修復；

④退役棄置期主要是海上風電機組基礎到達設計壽命后，需要對相關設施進行拆除，使其所占用的海域基本恢復建設前狀態(tài)，并采取措施不影響其他海上開發(fā)項目的用海。

前期的規(guī)劃設計以及正式建設一般需要 2-3 年時間，而建成后的運營周期為 25 年?？紤]在一個全生命周期內，海上風電項目的成本構成可分為 3 個部分：項目初期的建設成本（含規(guī)劃設計成本）、項目運行過程中的運營成本、項目運行期末的退役拆除成本。

項目初期的建設成本方面，根據(jù)中國電力建設集團華東勘測設計研究院于2022 年發(fā)布的《海上風電市場造價水平以及項目經(jīng)濟性測算》，風機及塔筒占建設成本的比例約 26.8% ，風機基礎建安、風機安裝占建設成本的比例約27.2%。

項目運行過程中的運營成本方面，主要包括運行維護成本及稅費成本，其中運行維護成本根據(jù)明陽智能測算，閩粵地區(qū)的海上風電項目運營期內的年均運維成本約為 150 元/kw，按照 25 年的運營周期測算，運維成本約 3,750 元/kw。按照單位建設成本 15,000-18,000 元/kw 計算，海上風電項目的運維成本約為項目建設成本的 20%-25%。

項目運行期末的退役拆除成本方面，目前尚未存在需退役拆除的海上風電設備，根據(jù)明陽智能分析測算，整體拆除成本約占項目建設成本的 6%。

綜合來看，海上風電全生命周期成本中，風機機組及塔筒、建筑工程費、安裝工程費、運行維護費用構成了海上風電投資的主要成本支出。

（2）國內風電建設新增市場規(guī)模將穩(wěn)步增長，海上風電建設重要性凸顯

風電建設屬于風電產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)，主要工作內容是在完成前期選址、勘測、方案設計等考察及論證后，實施風機基礎施工、風機安裝、升壓站部署、電纜電線并網(wǎng)等建設工程。

根據(jù)中國電建華東勘測設計研究院的統(tǒng)計，“十四五”期間各沿海主要省份已經(jīng)披露了約 67.8GW 專屬經(jīng)濟區(qū)內項目的開工目標，目前基本處于較早期的規(guī)劃階段，其中絕大多數(shù)項目尚未啟動前期手續(xù)。據(jù)國家能源局委托水電水利規(guī)劃設計總院牽頭開展的全國深遠海海上風電規(guī)劃，全國共將布局 41 個海上風電集群，預計深遠海海上風電總容量約達 290GW。

我國目前海風累計裝機量約為 30GW，若考慮近海遠?？傆?400GW 未來發(fā)展空間，則還有 10 倍的廣闊成長空間，海上風電建設是一個具備長期發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)。

2017 年至 2019 年，中國風電建設新增市場規(guī)模穩(wěn)定增長。2020 年及 2021年，受補貼政策退出，“搶裝潮”背景下，陸上風電建設與海上風電建設分別出現(xiàn)了大規(guī)模的建設需求，2020 年度陸上風電新增裝機容量達 50.6GW、2021年度海上風電新增裝機容量達 14.5GW。

2022 年度，在“搶裝潮”結束后的第一年，風電新增裝機容量較 2021 年有所下滑，但海上風電新增裝機容量仍完成 5.2GW的裝機容量，裝機規(guī)模僅次于 2021 年度。受政策以及建設成本下降的推動，2023 年開始我國風電工程建設市場將恢復較為穩(wěn)定的增長趨勢，預計 2025 年我國新增裝機容量將達到88GW，市場規(guī)模穩(wěn)定提升。

（3）海上風電運維市場規(guī)模快速擴大，前景廣闊

根據(jù)華東勘測設計研究院數(shù)據(jù)，海上風電運維成本構成中，維護、修理費用占運維成本的比例超過 50%，并且運維成本支出占海上風電項目生命周期成本僅次于設備購置、建筑工程成本。目前國內海上風電完成建設并網(wǎng)后，風電機組整機廠商將提供 5 年左右的質保期，在質保期內的風機維護由整機廠商提供，出質保后，則風電場業(yè)主方將選擇自行維護或由第三方運維服務商進行維護。

2017 年至 2022 年，海上風電累計裝機容量從 2.79GW 增長至 30.51GW，年復合增長率達 61.35%，并且這 6 年間累計裝機容量占我國海上風電累計裝機容量的比例超過 90%。伴隨著出質保海上風電機組的規(guī)模不斷擴大，現(xiàn)存風機機齡的增長，全國風電場對更加專業(yè)的海上風電運維需求將持續(xù)增長。根據(jù)弗若斯特沙利文預測，2026 年，我國海上風電運維市場規(guī)模將達 191.0 億元，2022年至 2026年復合增長速度達 47.7%。

（4）海上風電運維行業(yè)特點

①海上風電運維技術要求高，運維成本也較高

根據(jù)歐洲運行經(jīng)驗，海上風電機組中齒輪箱和發(fā)電機故障率較高。面對復雜惡劣的海上環(huán)境，海上風機的故障率較陸上風機高出較多。復雜多變的環(huán)境條件導致海上風電機組部件故障率上升，因此安裝、運行和維護成本相對陸上機組要高出許多。海上風電場需要維持一定規(guī)模的運維技術力量投入才能保持海上風機較高的可利用率。

②海上風電運維需要維護的范圍比陸上風機要大

海上風電基礎與陸上不同，海上風機基礎的防腐以及海上特有的靠船樁等均需要做好日常維護。特別對于風機鋼結構的基礎，由于鹽霧、海洋附著物等海洋因素的腐蝕，對基礎、設備防腐要求較高，防腐工作專業(yè)性強，工作量也大。

③海上風電運維受海洋及氣候環(huán)境影響大，作業(yè)窗口期短

海上空氣濕度大，鹽霧濃度高，同時海上多變的氣候也進一步加大了風機出故障的可能性，為保證風機的可利用率，海上風場的運維頻次比較多。但是，海洋環(huán)境變幻莫測，不同海域不同月份的作業(yè)窗口期各不相同，風場可達性能受運維交通工具的影響，可能導致難以按時進行巡檢。

如福建、廣東沿海夏秋兩季臺風多，風況變化大，沿海歷年大于 6 級的大風平均天數(shù)超過 100 天。春冬兩季又常受到強冷空氣造成的大風襲擊，經(jīng)常有風暴潮發(fā)生，某些淺水海灣區(qū)域風暴潮有時高達 3 米。這些氣候的變化都會給運維帶來影響，導致運維工作無法進行。運維作業(yè)需要避開惡劣海況和天氣，在合適的窗口期才能開展工作。

④海上風電運維需使用更為專業(yè)的運維設備

海上風電場的可達性是在保證在經(jīng)濟和安全上可接受的天氣狀況下，將服務人員和配件運抵機組現(xiàn)場，安全到達機艙對風電機組進行檢修或維護。目前可用交通工具包括直升機、專用船舶、氣墊船、水陸兩棲車等，但要結合海上風電場的海況、海上風電場離維護基地的距離、天氣情況以及經(jīng)濟因素等方面來綜合考慮。專業(yè)運維船舶是滿足日常風場可達性需求的主要交通工具。

當齒輪箱、發(fā)電機或完整機艙等大部件發(fā)生故障時，需使用大型起重船或專業(yè)平臺船進行大部件的維護和更換。

⑤備品備件的供應

不同風機廠商的海上風電機組的供應鏈成熟度各不相同，在風電機組出現(xiàn)故障時，損壞的零部件和相關材料未必能確保準時供貨。目前，海上風電場的備品備件管理模式主要有：主機廠家建立備件庫存模式、發(fā)電企業(yè)自建備件庫存模式以及第三方集中庫存聯(lián)儲模式 3 種。

海上風電場的運營商試圖在靠近風電場的岸上庫存足夠的零部件以備替換之需，也可結合海上風電特點，海陸分庫存放，但相比于陸上風電，還需考慮到海上的鹽霧、濕度、溫度等的腐蝕影響，備品備件庫和風電場的距離又有一定的要求。當風機需要更換零部件時備品備件的存放點離風場越近，更換就越及時。但除去考慮備品備件的庫存點遠近外，是否有好的天氣允許海上作業(yè)更換零部件也是需要考慮的因素。

綜合上述幾點，海上風電運維難度、廣度、復雜度等均遠高于陸上風電運維，要求行業(yè)內企業(yè)需要具有海上風電服務人員儲備、海上風電服務裝備儲備、備品備件儲備、項目經(jīng)驗儲備、智慧運維系統(tǒng)建設儲備等一系列綜合服務能力，才能夠在后續(xù)開展海上風電服務過程中具備競爭優(yōu)勢。

（5）海上風電建設及海上風電運維發(fā)展趨勢

① 海上風電行業(yè)整體進入平價時代，平均度電成本仍有一定下降空間

據(jù) CWEA統(tǒng)計，當前中國海上風電項目的平均度電成本已經(jīng)下降到約 0.33元/千瓦時，并且在發(fā)電量提升、主機、塔筒、基礎、海纜等設備降價、建筑安裝工程、運維服務等方面的綜合影響下，未來平均度電成本仍有一定下降空間。

以海上風機近期中標價格的變動情況為例，近年來風機（含塔筒）的中標價格有較為明顯的下降。

CWEA 對不同海域的“十四五”和“十五五”期間中國海上風電度電成本的走勢進行了預測，預計從 2022 年年底到 2030 年，中國海上風電度電成本將整體降低 19%～23%，從目前的 0.33 元/千瓦時下降至 0.25 元/千瓦時左右。

目前福建、廣東、江蘇、山東等海上風電建設較多的省份，標桿煤電價格分別為 0.3932 元/千瓦時、0.453 元/千瓦時、0.391 元/千瓦時、0.3949 元/千瓦時，隨著海上風電平均度電成本的不斷下降，海上風電的經(jīng)濟效益將逐漸提升，海上風電建設將進入更加市場化發(fā)展周期。

②海上風電建設發(fā)展趨勢

A.海上風電單機容量朝大型化發(fā)展

海上風電風機大型化已成為行業(yè)未來發(fā)展的最新趨勢。海上風電發(fā)展最成熟的歐洲 2021 年海上風電新增裝機平均風機容量達到 8.5MW，我國目前新增的海上風電機組中，8-8.9MW 的單機容量風機占比接近一半。2021 年度我國海上風電新增裝機容量仍以 8MW 以下為主，而 2022 年度 8MW 及以上容量風機裝機已成為市場主流，大型化發(fā)展趨勢較為明顯，并且新增裝機容量中位數(shù)提升顯著。

B.新增裝機朝深遠?？臻g發(fā)展

隨著風電單機裝機容量的不斷提升，海上風電場選址也朝深遠海前進。目前我國的海上風電項目主要以近海項目為主，但隨著我國近海風力資源開發(fā)規(guī)模的不斷增大，當前可使用的近海風力資源也將會越來越少，因而海上風電項目不斷向深遠海開拓。從政策規(guī)劃上看，全國多地已經(jīng)陸續(xù)推出深遠海風電建設規(guī)劃，積極布局深遠海風電示范項目。隨著深遠海示范項目的逐步發(fā)展，未來海上風電建設平均離岸距離也將進一步上升，有利于拓展海上風電建設項目空間，促進海上風電行業(yè)發(fā)展。

③海上風電運維發(fā)展趨勢

A.海上風電智慧運維管理技術進一步發(fā)展

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)以及 5G 技術的進步，應用新興互聯(lián)網(wǎng)技術提高風機運行的穩(wěn)定性和風電場發(fā)電效益成為風電行業(yè)趨勢，海上風電的運維模式正朝著數(shù)字化、智能化和精準化的方向發(fā)展。智慧運維管理技術是指借助人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)海上風電場運維數(shù)字化、智能化升級的一種平臺化技術手段，其主要包括氣象預報與預警、風電機組狀態(tài)分析與故障預警、運維資源合理分配等方面。

海上風電智慧運維旨在促進項目全生命周期內運維成本的降低和發(fā)電效率的提升，最終實現(xiàn)海上風電場運營效益的提高。如今，建設智慧運維管理技術已成為行業(yè)共識。

a.氣象預報與預警：通過海洋氣候預測模型，綜合海洋觀測數(shù)據(jù)、氣象信息，智能分析海上運維作業(yè)環(huán)境，更精準的預測出海窗口期。

b.狀態(tài)分析與故障預警：通過多數(shù)據(jù)源采集風電機組運行過程數(shù)據(jù)，并進行智能化分析和計算（包括 SCADA 數(shù)據(jù)、風功率預測數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、預防性試驗數(shù)據(jù)，以及歷史維護記錄、異常運行記錄、故障檢修記錄、缺陷記錄等數(shù)據(jù)），以對設備的運行狀態(tài)進行判斷、各類估值進行智能預警等，有效提高海上風電的運維效率。

c.運維資源調度與規(guī)劃：基于風功率預測、運維船舶的可達性、機組運行狀態(tài)和健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)分析，進行運維決策的優(yōu)化，實現(xiàn)人員/船舶的運維時間和路線的合理規(guī)劃、調度與監(jiān)控，提供安全穩(wěn)固的運維服務，保證風電運維各環(huán)節(jié)的協(xié)同高效作業(yè)，運維資源的合理分配。

B.海上風電運維服務將更加獨立化和專業(yè)化

我國海上風電已經(jīng)逐步進入平價上網(wǎng)階段，對于海上風電場業(yè)主來說，抵消補貼退坡，降本增效將成為接下來發(fā)展的重中之重。尤其是伴隨著海上風機 裝機規(guī)模的擴大、老舊風電機組占比提高導致的故障率上升，風電機組全生命 周期內運維工作的重要性不斷凸顯。

風電場業(yè)主對運維服務的技術能力、專業(yè) 度、服務質量的要求越來越高，海上風電運維服務將更加獨立化和專業(yè)化。相 比風電機組整機廠商和風電場業(yè)主，第三方運維商更加專注于風電運維業(yè)務， 在運維專業(yè)度、服務質量方面具有優(yōu)勢，在運維裝備管理的專業(yè)化、技術服務 的全面性、服務方案的多樣化方面更具優(yōu)勢。未來隨著更多的風機出質保，專 業(yè)的第三方運維服務商將獲取更多的運維市場份額。

在風電場集中的區(qū)域，聚集了大量不同品牌、不同類型的風機，具有公正、 客觀屬性的第三方運維服務商更容易實施區(qū)域化集中調度和運維，綜合能力優(yōu) 質的第三方能夠提供更豐富、更個性化的服務內容，對于風電場業(yè)主而言，把 風場交給有實力的第三方運維是比較可行的降本增效途徑。