新型电力系统下海上风电的机遇与挑战-电力技术课件

新型电力系统下海上风电的机遇与挑战汇报提

纲一、海上风电现状二、新机遇与新挑战三、可持续发展相关建议3全球风电市场发展现状全球海上风电装机保持稳定增长势头2020年，全球新增装机6.1GW，累计装机35.3GW，欧洲和亚洲仍为主战场，北美加速开发我国2018年以来新增装机连续领跑，2020年突破3GW，2021年5月累计装机突破10GW，成为全球最大海上风电市场增加10倍2020年各国新增装机情况（前三：中国、荷兰、比利时）2020年各国累计装机情况（前三：英国、中国、德国）海上风电新增装机趋势（GW）数据来源：GWEC《2021全球海上风电报告》4全球海上风电技术发展现状海上风电机组大型化趋势显著2020年新增海上风电机组平均功率突破6MW大型风电机组成本提高，但机组数量减少，在基础、电缆、安装、运营等方面投入降低，有利于度电成本降低2.3MW1.5MW0.45MW5MW6.2MW8MW10MW15-17MW全球海上风电机组发展趋势叶轮直径(m)(年)1GW海上风电场，14MW较10MW节省1亿美元，主要来自风机基础、电缆及安装成本10MW14MW5全球海上风电成本情况原材料价格上涨明显，但给度电成本带来影响较小原材料成本占风电成本小部分风机容量增大、效率提升、风电场规模扩大等综合影响因素下，度电成本受原材料影响较小全球海上风电度电成本发展趋势下降了68%2021年上半年，全球海上风电度电成本平均为82美元/兆瓦时，较2020年高，主要原因是美元贬值。11-14MW的应用有望度电成本降至53-69美元/兆瓦时（含输电成本）6我国海上风电发展现状各地区海上风电并网容量统计（截止2021年8月）数据来源：国家可再生能源信息管理平台我国各年累计及新增并网容量统计（截止2021年8月）数据来源：国家可再生能源信息管理平台起步晚但发展迅猛，已具备规模化开发条件在政策指引和前期补贴的促进下，我国海上风电行业已进入高速发展期。至2021年8月底，累计并网容量1214.9万千瓦，跃居全球第一

；2021年1~8月新增并网容量约315万千瓦。江苏省累计并网容量达692.4万千瓦，广东省达158.88万千瓦，位列一、二各省份并网容量（万千瓦）7我国海上风电技术发展现状从早期的技术引进、消化吸收已过渡到实现自主研发我国海上风电产业链本地化率较高，已形成年400万千瓦以上新增规模的成熟产业已经形成具有自主知识产的大兆瓦级风电机组研发能力、具备大兆瓦级风电机组安装施工能力，具备规模化深远海资源开发技术基础国产化

10MW级风电机组已取得了型式认证并完成实际工程安装，

初步具备了规模化使用的条件12MW+级别海上风电机组发电机、齿轮箱、叶片等大部件已下线，部分完成了认证，同时抗台风、

抗覆冰、防盐雾、防潮、低风速等多项技术均基本成熟，先进风电机组年产能接近千万瓦规模具备140米级打桩能力，最大可打重700吨、直径6米的桩基，适应外海恶劣海况下施工要求8我国海上风电技术发展现状海上风电输电技术方面，从成熟的交流送出技术拓宽到柔性直流送出技术基于我国先进柔性直流输电技术基础，海上风电采用更大规模、更高电压的柔性直流输电技术具备可行性我国首个海上风电柔性直流输电工程-如东示范工程（±400kV，1100MW）更大容量的海上风电送出工程技术基础特高压柔性直流换流阀±

800

k

V/

5000

MW，

超高压换流阀±500kV/3000MW，将提供丰富运行经验3600A/4500V

IGBT已成熟应用；5000A/6000V器件已研发±525KV交联绝缘柔性直流电缆，满足±525kV/2000MW需求我国海上风电成本情况海上风电项目成本总体呈现下降的趋势2020年我国海上风电项目投资组成占比除政策因素外，我国海上风电成本（14000-17000元/千瓦）受其它影响因素也较大，包括近海风资源较欧洲国家差，单机容量较国外平价单机容量小、关键零部件产能受限，安装施工设备限制等9江苏海上风电成本趋势汇报提

纲一、海上风电现状二、新机遇与新挑战三、关键技术趋势11新的发展机遇构建以新能源为主体的新型电力系统目标下，海上风电发展迎来重大机遇作为能源系统碳减排的关键技术之一，海上风电的地位日趋重要，正成为全球绿色低碳技术的制高点2020.09.22第75界联合国大会一般性辩论：提出2030碳达峰、2060碳中和目标2020.12.12气候雄心峰会：到2030，非化石能源占一次能源消费比重将达25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上2021.03.15中央财经委员会第九次会议：构建以新能源为主体的新型电力系统2021.03“十四五”和2035规划纲要：到2025，非化石能源占能源消费总量比重提高到20%左右12新的发展机遇国际市场煤炭等能源价格持续上涨、国内供需偏紧，国家进一步开放燃煤发电上网电价市场化改革进程，海上风电竞争力进一步凸显，有助于减缓对煤炭资源进口的依赖性今年1-8月煤炭供需持续趋紧，煤炭供给量同比增加4.4%，而全国煤炭消费量增加了11%，形成了较大的煤炭供需缺口，对经济社会发展带来了较大影响10月12日，国家发改委发布《国家发展改革委关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》提出全面放开燃煤发电上网电价和工商业目录销售电价，加大煤电价格浮动力度上下浮动范围原则上均不超过20%秦皇岛港煤炭价格情况数据来源：国家统计局、中商产业研究院数据来源：2014-2021年中国进口煤数量情况新的挑战受海上风电国补退出影响，近期海上风电处于建设高峰期，质量、安全、成本管控难度大2020年始我国海上风电出现“抢装潮”，2021年1-6月份，我国海上风电新增装机2.14GW，同比增长101%，实现跨越式的快速发展，预计全年装机量将创历史新高面临的需求：“十三五”期间已完成核准、临近建设的存量项目，约1000万千瓦截止2021年8月30日，共计有43条海上风电项目建设动态，涉及并网、风机吊装等，装机规模近15GW（14862.45MW）面临的挑战：海上风电环境复杂，受天气影响大，每年平均可施工窗口期短，仅100多天新冠疫情加剧关键零部件和原材料进口受阻，产能无法保证国内用于基础施工起重船超过20艘，

每年可支持装机容量约500~650

万千瓦，无法满足需求国内风机安装船约42艘，另有12艘在建

，每年可支持装机容量约400万千瓦，无法满足需求1314新的挑战无国补下，绝大部分省区地方性补贴方案不明朗2021年6

月，广东省印发《促进海上风电有序开发和相关产业可持续发展的实施方案》，将对省管海域内2018年底前已完成核准、在2022年至2024年全容量并网的项目给予投资补贴，最大将投入61.5亿元扶持海上风电发展广东省政策补贴对国内海风的地方性补贴出台具有示范性作用面临的挑战：存量补贴项目的保电价、保吊装，如何充分利用有限的吊装资源，保证这些存量项目按计划吊装在新的海上风电项目招标方面，如何尽快度过已经出现的空白期和断崖期，延续海上风电产业的可持续发展15新的挑战海上风电降本增效对关键核心技术带来的挑战“集约规模化、风机大功率化”将成为远海风电降本增效最佳途径深远海所处环境更加恶劣、复杂，对风机基础、输电方式、安装、施工、运维等技术提出了更高要求在超大型风电机组、漂浮式风机基础、远海风电输电、智慧运维等技术方面还处于研发或示范阶段超长柔性叶片设计和制造技术、大功率风机主轴承、传动链试验检测设备、高端运维装备等海上风电关键环节自主化程度有待提升在海洋资源综合利用技术方面处于起步阶段，相关技术还有待突破西门子歌美飒14MW-222DD机组，叶片长度108米，叶轮直径222米，扫风面积38700平方米，相当于5.5个标准的足球场。数据来源：西门子歌美飒官网上海电气SEW11.0-208海上风机，亚洲最大直驱海上风电机组16新的挑战大规模海上风电接入对电力系统带来的挑战电网作为海上风电统一接入平台，当大规模接入时，面临电力可靠供应、电网安全稳定运行、电网经济性、体制机制等主要挑战可靠性随机性、波动性强，间歇性、反调峰特性明显，电力电量不平衡问题突出，依靠常规电源调节，将无法实现电网稳态平衡和功率调节安全性风电机组自身存在低抗扰性、弱支撑性问题，降低电力系统转动惯量和无功电压支撑能力降低；电力电子特性存在宽频振荡风险大规模海上风电接入，需常规电源、储能等提供足够有效容量实现功率平衡，导致辅助性投资等系统成本的显著增加体制机制海上风电更大规模集中开发，投资成本、面临的风险将会更大，缺乏可持续发展的配套政策、市场机制、利益保障体制机制电力系统面临的挑战经济性汇报提

纲一、海上风电现状二、新机遇与新挑战三、可持续发展相关建议18可持续发展相关建议可持续发展相关建议海上风电规划设计方面

加强海上风电和电网规划统筹协调，加快研究制定全国深远海海上风电规划研究，探索项目统一开发，电力统一送出的模式有序推进近海项目布局优化和深远海示范发展，真正实现大规模开发和高比例消纳；在有条件的区域规划布局一批海上风电基地，推动形成规模化连片开发的格局未开发近海海域优先做好布局优化工作，以集约化、规模化为指导思想，进一步落实限制性因素影响优化近海项目布局

，降低单位成本深远海域积极开展前期工作，探索项目建设方案统筹考虑源-网-荷-储规划，提前做好顶层设计工作1920可持续发展相关建议海上风电柔性直流输电技术海上风电交流低频输电技术海上风电工程建设方面

海上风电成本占比最大为整机制造、工程建设、运维，从这三方面突破有望进一步降低造价，推动海上风电平价之路整机方面：成本占比超过1/3，深入开展风机大型化、机组轻量化、漂浮式风机等技术研究工程建设方面：成本占比达1/3，打造可靠高效、经济的大规模输送方式，开展轻型化海上平台、关键装备等技术研究我国首台风型漂浮式机组5.5MW21海上风电消纳方面在无补贴、少补贴时代，海上风电开发将由开发侧资源导向转为兼顾系统侧消纳的方向将海上风电的生产、输送、消费作为一个整体考量，从全社会用能成本考虑，全方位降低海上风电的综合成本（海上风电项目本体的建设运行成本、电力系统调节、输送、分配到终端用户的系统成本）充分发挥海上风电近乎零边际成本的优势，通过充分消纳平摊度电成本通过“源-网-荷-储”的综合优化规划设计、创新海上风电消纳利用模式，减少对系统常规调节能力的依赖，降低中间输送分配环节的成本可持续发展相关建议多风场海上风电直流送出陆上汇集经架空线直连负荷中心22并网安全稳定运行技术方面加强源-网-荷-储深度交互技术研究，提升对系统的频率支撑能力，提高新型电力系统安全稳定裕度，推动对传统能源的替代加强海上风电精准预测技术，解决电力电量不平衡问题探索构网型海上风电机组控制技术研究，提升功率传输极限、降低电力电子器件宽频振荡问题深入开展海上风电AGC/AVC精准控制、快速响应技术，提升对接入电网主动支撑能力研究海上风电场与直流送出系统协调控制技术，探索基于直流高速站间通信的风电场有功/无功快速响应控制研究风电与储能联合运行技术，实现风电源端的可控、可调，促进风电接入电网友好性能的全面提升可持续发展相关建议构网