《英国海上风电40GW目标的困境与破局》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-01-22
  • 大规模海上风电送出是一个系统性问题,不仅依靠电力交易市场化机制,更重要是配套适应性的输电网络,使规划、投资、接入、传输、交易各环节联通互动。

    阻碍英国实现2030年海上风电目标的7个问题

    在英国,自首相鲍里斯·约翰逊承诺“到2030年将海上风电装机容量提升至40GW”的目标后,几家风电开发商与地方议员对现有英国输电系统应对能力表示担忧,称其“绿色工业革命”计划脱离现实,一切都不乐观!

    他们从能源政策、监管漏洞,到天然气和电网应对等细节,提出了一系列悬而未决的问题,总结如下:

    英国政府仍未发布期待已久的《能源白皮书》,未在更实质性的能源政策和立法意图声明中概述了优先事项的细节;

    将氢气引入燃气网络、将气网与电网结合、如何协同发展,是关注的焦点也是实现的难点;

    鉴于目前电网现状,英格兰、威尔士与苏格兰的电网需要进行极为复杂的数字化升级;

    目前的海上输电网络架构支撑不了大规模海上风电的传输,需要电网规划和体系的改革;

    需要采取更具战略性和协调性的方法,重新规划、设计和交付输配电网络系统;

    最迟在2023年之前建立新的离岸监管制度,且与所需的在岸投资进行协调,允许对陆上电网进行“预期投资”,与规划建设的海上风电场和电缆登陆位置;

    海上风电基础设施集群中心,如东英吉利亚的诺福克郡,应高度关注其并网电能质量,发展多种方案以减小对国家电网的危险,避免类似2019年伦敦大停电的破坏性案例。

    输电网络是核心,是关键

    众多问题的核心仍是离岸电力网络,包括海上升压站、换流站、海缆传输和能源岛等。

    欧洲海上风电经过30年的发展,在北海区域已形成了多个集群离岸电力网络,“点对点”连接陆上环网系统。而陆上电网系统是高压输送线路和设备不足、网络运营商多样化的输电网络,未来十年能否承受大规模并网的能源,是个系统性难题。

    RWE、Iberdrola两家海上风电投资企业曾对过时的行业法规表示不安,输电网可能成为阻碍英国快速发展海上风电的最大投资风险。

    解决如何将40GW的海上风电引入现有未能匹配的电网系统,正考验着当局和监管者。

    多方案齐头并进

    英国能源部长Kwasi Kwarteng亲自带队开展了海上输电系统的研究,表明了鲍里斯政府对离岸电力一体化环网的支持和重视。

    该研究内容包括当前的点对点连接规划、海上输电设施OFTO制度、现有海上输电制度中需要变更的法规、能够支持共享连接的全新HVDC方案、与周边国家实现更多功能的电力市场互联,最终在年底前提出处理海上输电问题的新方法。

    其中,最受人关注的是支持共享连接的全新HVDC方案。

    英国最大的电力系统运营商National Grid ESO的一份研究表明,到2050年,通过使用共享的输电基础设施将海上风电场连接到英国陆上电网,可以节省约60亿英镑。

    这种共享接入方案通过建立集中式的大型海上换流平台,同时连接多个风电场,使用HVDC系统将电力传输到岸上,可减少50%基础设施投入。这种海上风电共享接入方案在国际上比较少见,英国仍需投入资金进行开发。

    而对于风电开发商,其投资的关键因素则是到2023年能否建立新的输电网规划制度,这将影响未来投产项目的规划批准。

    借海上风电之东风,HVDC或迎来黄金时代

    为解决陆上高压直流输电的困局,SSE、ScottishPower和NationalGrid UK于去年底达成”苏电英送”计划,规划了一条HVDC海底输电线路。总投资高达数十亿英镑,起点位于苏格兰的Peterhead和Torness,终点在英格兰东北部的Selby和HawthornPoint。输送容量4GW,最远输送距离达到440km。

    目前英国国家电网系统包含约7200公里的架空线、1400公里的地下电缆和约330个变电站。在英格兰和威尔士有高压输电系统,系统电压为275kV和400kV。拥有2000MW英法输电系统、1000MW BritNed英荷输电系统两条典型HVDC线路。

    高压直流输电HVDC(High Voltage Direct Current)即整流侧将高压的交流电变成高压的直流电,通过高压直流线路传输,逆变侧将高压的直流再变成高压的交流电。

    尽管HVDC有一些缺点,但在远距离输电时,成本上较交流方案有一定优势,还具备以下能力:

    互连异步或以不同频率运行的网络的能力;

    不受技术限制的长距离传输功率的能力;

    在所有系统背景下控制HVDC连接上的潮流的能力;

    根据网络运营商的要求,具备双向传输功率的能力;

    在某些情况下,提高交流系统稳定性的能力。

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    • 海上风电是重要的可再生能源,发展海上风电既能带动海洋工程、高端装备制造等相关产业链的繁荣,促进新质生产力发展,又可调整优化沿海地区能源结构,同时有助于缓解全球变暖问题,助力实现“双碳”目标。近年来,随着海上风电快速发展,用海规模不断扩大,近岸海域可开发利用资源趋于饱和,不同行业用海矛盾日益加剧,海上风电亟需突破“用海打架”困局。 2024年12月30日,自然资源部印发《关于进一步加强海上风电项目用海管理的通知》(以下简称《通知》),对海上风电项目空间布局、节约集约、审批优化、生态监管等方面提出明确规定和要求,强调统筹规划与可持续发展,其宗旨在于进一步加强海上风电项目用海管理,切实提高海域资源利用效率,加强海洋生态环境保护,促进海上风电产业健康有序发展。政策的出台为海上风电项目用海规划提供了方向指引,标志着海上风电用海将从“粗放式扩张”向“精细化管控”转变,为海上风电项目用海规划提供了方向指引。 海上风电发展现状 海上风电发展历程可追溯至20世纪末。欧洲是海上风电先行者,早在1991年就建成了全球首个海上风电场——丹麦Vindeby项目。我国海上风力资源开发起步较晚,但发展迅速。2007年,我国首座1.5MW海上风电机组在渤海绥中油田建成发电,拉开了我国海上风电开发序幕。2010年,我国首个海上风电示范项目——东海大桥102MW海上风电项目建成并网发电,标志着我国大功率风电机组装备制造业跻身世界先进行列。2021年,江苏如东1100MW海上风电柔性直流输电示范项目实现风场全容量并网,为我国深远海风电的开发提供了重要的技术示范和经验借鉴。2024年,南方电网承担的国内首例由电网企业投资建设的阳江三山岛海上风电柔直输电工程获得核准批复,首期规划装机容量2000MW,通过海陆直流方案引入负荷中心,开创了大规模海上风电送出发展新模式。 海上风电逐步走向成熟,呈现出规模化、深远海化、技术先进化的发展趋势。首先,项目规模不断扩大,单场装机容量从百兆瓦级向吉瓦级迈进;其次,开发区域从近海向深远海延伸,对输电技术提出更高要求;最后,柔性直流输电技术因其在远距离、大容量输电中的优势,将成为配套送出工程主流选择。 海上风电项目工程规模大、用海需求高。以阳江三山岛海上风电柔直输电工程为例,该项目将在海上建设一座±500千伏海上换流站,通过±500千伏直流海底电缆加直流架空线方式把海上风电输送至珠三角负荷中心,直流海底电缆长度超过100公里。海上风电项目在用海过程中会与军事、渔业、航运等其他行业产生密切交集,很可能出现“用海打架”困局。例如,江苏海上风电发展曾经放缓,原因之一就是风机塔筒对电磁波的反射对军事雷达、通讯装备产生干扰。海上风电还可能挤占传统渔业养殖区域,影响渔民生计;海上风电布局还可能影响海上航运交通,造成船舶航行和港口运营不便。 海上风电用海主要矛盾 依据《通知》最新有关规定,结合海上风电发展现状,可以判断后续海上风电用海可能面临如下主要矛盾。 一是空间布局矛盾:近海资源紧张与深远海开发壁垒。由于海上风电项目的用海需求不断增加,导致近岸海域资源紧张、用海矛盾加剧。为此,《通知》提出推进海上风电深水远岸布局,新增海上风电项目应在离岸30千米以外或水深大于30米的海域布局;近岸区域水深超过30米的,风电场离岸距离需不少于10千米;滩涂宽度超过30千米的,风电场内水深需不少于10米。然而,当前技术决定了深远海开发面临成本高、运维难度大等瓶颈,工程技术经济性压力愈发凸显,企业投资意愿受到压制。 二是资源利用矛盾:单一功能用海与复合开发需求。传统海上风电项目场地通常仅布局风机、海缆等以发电与输电为主要目的的设备设施,单一功能用海情况下海域资源利用效率较低。为此,《通知》鼓励新增海上风电项目用海采用“风电+”模式实现“一海多用”,通过网箱养殖、海洋牧场、海上光伏、波浪能发电、制氢、储能等设施,切实提高海上风电场区海域资源利用效率。但是,当前跨行业用海协调机制还很不完善,“风电+养殖”等新发展模式须协调多方利益,以减少甚至避免出现新的用海纠纷与权属争议。 三是审批效率矛盾:多头管理与流程冗长。海上风电项目的用地、用海、环评、海事等多环节审批流程较为繁琐,且涉及能源、海洋、交通等多个领域的行政部门,项目审批周期较长,容易导致海上风电项目开发启动慢甚至工期延误。《通知》要求加强部门协同,优化海上风电项目用海审批,对符合国土空间规划且必须选划在生态保护红线内的电缆通道提出“一次性评估”机制。截至目前,各地方执行细则尚未完全落地,还需要在实践中摸索用海审批优化方法,以提升海上风电开发效率。 四是生态保护矛盾:开发强度与生态承载力失衡。海上风电项目开发对海洋生态环境的影响不容忽视。例如,海底电缆敷设可能会极大影响海洋生物栖息地,风机基础建设也可能对海洋生态系统造成干扰。《通知》要求在项目开发过程中严格遵守生态保护红线;一方面,强调生态用海和原地修复的重要性,在海域使用论证报告中要针对性提出生态保护修复措施,原则上需要开展原地修复。另一方面,明确项目施工期要采用对海底地形影响较小的施工方式,降低对海洋生态环境的影响。 构建可持续用海新范式 面对现有的主要矛盾,为后续海上风电用海提出以下几点建议。 一是空间优化:多规合一与深远海开发补贴。针对海域资源紧张的问题,宜优化用海规划,促进多规合一,用海单位应加强海上风电项目与国土空间总体规划、海岸带专项规划、海洋功能区划的衔接,合理规划用海区域,统筹协调空间布局,避免与其他海洋产业产生冲突。此外,鼓励海上风电向深远海域开发也可以缓解“用海打架”难题,可以针对海上风电项目进行分级分类差异化管理,如采取设立深远海专项补贴或减免海域使用金等措施支持海上风电向深远海布局。 二是模式创新:跨行业协同与立体用海机制。创新商业模式,打通跨行业用海的协调机制,切实提高海上风电场区海域资源利用效率,如成立地方性海洋经济联合体,整合当地风电、渔业、航运企业,共享海域数据与设施。此外,可先通过技术创新和优化设计,建立“风电+”综合开发利用模式的示范应用基础,并通过具体政策手段鼓励新增项目配建养殖或制氢等复合设施,完善立体复合用海机制。 三是审批改革:多部门协调与数字化平台。政府宜建立多部门协调机制,加强自然资源(海洋)主管部门与能源主管部门的沟通协调,合作编制省级海上风电发展规划,统筹考虑海上风电项目的用海需求,实现用海资源的科学配置。推行跨部门联合审批模式,整合及优化海上风电项目的用地、用海、环评、海事等多环节审批流程,搭建数字化平台集成用海审批、生态监测、权属登记等功能,通过“一网通办”提升行政审批效率。 四是生态补偿:市场化机制与长期监测体系。探索海洋生态损害赔偿标准,并开展生态补偿的市场化机制研究,如推行“生态银行”等绿色金融方法,通过企业缴纳生态保证金以用于第三方开展生态保护修复工作。此外,还应建立海洋生态系统的长期监测与评估体系,利用卫星遥感与人工智能等先进技术建立动态评估模型,实时监控海上风电开发对海洋生物的影响,及时发现和解决项目建设过程中出现的生态问题。 (作者均供职于南方电网能源发展研究院有限责任公司)
  • 《至2050年,菲律宾将安装40GW海上风能》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-11-18
    • 近日,菲律宾总统马科斯(Ferdinand Romualdez Marcos)批准了一项涉及风能产业的促进计划,以探索和发展海上风能作为清洁和可持续能源的来源。 菲律宾新闻秘书办公室秘书负责人Cheloy Garafil表示,菲律宾总统曾指示能源部长拉斐尔·洛尔利亚(Raphael Lotilla)和其他能源官员继续执行政府的海上风能发展计划。 菲律宾能源部官员还建议建立一个由相关政府机构组成的海上风投资和开发委员会,该机构将作为离岸风开发商的一站式服务机构。 菲律宾能源部方面表示,目前,菲律宾境内已经颁发了42份海上风电风合同,总容量为31,000兆瓦。 Garafil表示,总统马科斯(Marcos)已经表示同意该提案,但同时表示,菲律宾能源部(DOE)应负责风能产业发展过程中的监管职能,以简化建设风电项目过程中的批准过程。 根据世界银行集团的数据,菲律宾拥有178吉瓦的海上风能潜力,至2050年,菲律宾将安装40GW的海上风能。菲律宾能源部长洛里亚(Lotilla)表示,为了满足菲律宾能源部的中型和长期能源发展愿景,菲律宾将在2040年之前完成最大预计需求容量的建设工作。