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海上风电的救世主:风机大型化

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-02-11   来源:风电塔筒   作者:风力发电   浏览次数:135
核心提示:在2006年后,中国成为世界CO2第一排放大国。2020年中国二氧化碳排放量为9894百万吨,全球排名第一,占全球二氧化碳总排放量的31%。中国的碳排放总量已经超过美国和欧盟的总和,即将达到美国、欧盟和日本的总和,但还未到达峰值。这也和中国占世界制造工业GDP总值的比例相近,接近为30%。而我国总人口占世界比例为18%,简单来看,中国其实是承接了世界上许多其他国家的工业需求,才会有如此高的碳排放水平。在现在的世界发展格局下,由于全球主要国家都开始高举碳中和的绿色大旗,为了保住未来制造业的订单,中国也要付出

   

在2006年后,中国成为世界CO2第一排放大国。
2020年中国二氧化碳排放量为9894百万吨,全球排名第一,占全球二氧化碳总排放量的31%。
中国的碳排放总量已经超过美国和欧盟的总和,即将达到美国、欧盟和日本的总和,但还未到达峰值。
这也和中国占世界制造工业GDP总值的比例相近,接近为30%。
而我国总人口占世界比例为18%,简单来看,中国其实是承接了世界上许多其他国家的工业需求,才会有如此高的碳排放水平。
在现在的世界发展格局下,由于全球主要国家都开始高举碳中和的绿色大旗,为了保住未来制造业的订单,中国也要付出相应的努力,达成世界共识。
这也是为什么我国提出“二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和”的一个原因。
根据我国长期战略定力部署,这种自上而下的顶层设计,将会带来学多新的结构性产业机会。
相对于投资来说,除了近几年大火的光伏;风能有可能成为今年超预期的黑马。
一、风能规模首先,我们先从投资回报角度看。
根据国信证券的测算,过去十年风电度电成本降了50%,仅次于光伏;且过去五年新能源电站业主赚了2400亿其中2000亿靠风电站赚的。
横向对比光伏,光伏因为物料限制,在三类资源区的项目投资上,IRR只有5个多点,但风电IRR可以有8个点左右,纯回报角度看,风电优于光伏。
另一方面,在国家能源局一季度的报告数据中,也可以看到,2021年,全国风电新增并网装机47.57GW,是“十四五”的开端之年,其中陆上风电新增装机30.67GW、海上风电新增装机16.90GW。
是历来开端之年最高水平。
观望全年的风电招标量,其实是突破了60GW,逼近历史最高水平,公开开标突破45GW,其中,有50多GW的量为陆上风电,海上风电大概在6-8GW的装机量,预计将在2022年实现装机量完成。
细分到各大上市公司上,行业CR5达到75.25%,头部企业集中化。
2021年作为规划第一年,承接了最初的产能,后续将会持续扩大,未来十四五规划的五年,预计每年也相对应装机量在50-60GW;但里面的结构却会改变,因为随着陆上风电的平价上网和补贴退出,许多较好的位置已经承接了大量陆风风电,拆掉重建并不妥当;而目前政策集中补贴的方向主要是海上风电的平价上网发展,海风将会有超预期的可能;可以预想的是,2022年也将会是一个招标大年,从各省进行的海上风电补贴中可以略窥一二;2022-2025年保守预测海风装机增量为35GW左右,年均新增8.75GW。
除了受惠政策之外,招标量超预期释放,另一方面则是使单机容量上升,效率提高,也就是风机大型化,这是一种自下而上的驱动。
我们先从陆风发电的表现来看,从中国风能协会的统计来看,国内风电新增装机平均单机功率在2011年和2017年分别突破了1.5MW和2.0MW,历时6年平均功率提升仅0.5MW;时隔两年,在2019年,主流机型的单机容量从2MW级升至3MW级,且新增装机的风电机组平均单机容量为2.454MW,同比增长12.4%。
再从今年风电项目的招标情况来看,陆上机组单机容量基本都在3MW以上,低风速区域还有4.65MW-182、5.0MW-191级别的大容量风电机组参与,中高风速区投标中也出现5.0MW、5.2MW机型,北方大基地风电项目招标单机容量已可达6MW以上。
效率的提升,还会导致irr回报水平更高,风机大型化显然更符合利益发展。
由于海上风电短期还没达到平价,预计后面会随成本下降,在2023、2024年左右或出现更大规模的装机潮,这已在陆风发展上实现可能。
二、风机大型化风机大型化带来的另一改变就是成本的下降,这里说的成本是每度电的投资成本。
从风机价格来看,2021年初至今国内风机价格进入快速下行通道:2020 年 Q1 风电招标均价约为 3507元/KW,而 2021Q1 招标均价降至 2860 元/KW,同比下降 18%;到 2021年年中风机主流报价区间大致在 2200-2400 元/kW。
国企电气风电,在11月的中标机组价格,招标价已降至2000元/KW。
从结果来看,这些都是风机大型化带来的风电机组成本下降,传递到的招标价格反馈,也是平价上网和装机量需求提升的必经之路。
而风机大型化主要通过三条路径实现这一点:大型化和和轻量化带来的单位零部件用量的持续下降从规格尺寸上来看,风机外形、大部件没有显著变化,仅在关键部分的输出功率或载荷上存在差异,例如发电机、增速机、叶片等,因此能够摊薄单位零部件的用量和采购成本。
大型化后,机量数下降,件数体积变大。
目前单GW风机的铸件耗量已经从2.5万吨下降至2万吨(20%),塔筒配套量已经从12万吨下降至8万吨(33%)。
大型化和轻量化带来的成本下降为风机价格下降让出了足够的空间,也成为风机价格持续下降的主要原因。
可以看到,随着塔筒、桩基大型化后,单价虽然有所提升,但是,对应的单MW价格,则是显著下降的,降本增效的效应十分明显。
且塔筒和桩基作为风机大型化的顶梁柱,将会十分受益于大型化发展,成本和量的下降,并不阻挡单售价的升高,对于厂商和电站是两利的生意(吃亏的是减少的零部件厂商)。
数据来看,带来的单位收入提升,也是十分明显的。
2021年1-6月,塔筒、桩基单位收入同比增长在24%、23%。
这还仅仅是4MW的大型风机,未来对应6-10MW的更大型风机,将会有更显著的变化。
另一方面,轻量化带来的原材料成本也是有明显变化,特别是钢材上的使用,V112-3MW的机型,钢材使用量相比前两款下降15%、22%。
整体看,排除去年抢装涨价因素的话,从行业数据来看,零部件会有十分明显的下降幅度(件数变少),因此,风机⼤型化对于零部件是有负⾯影响的。
而在塔筒、桩基、免爬器和叶片上,并没有太大的受损;由于大型化,特别是塔筒和桩基,支撑重量会有更多的硬性要求;可以看到,塔筒的单兆瓦成本也是有所上升的,从2018年的65万左右,上升到了2021年的73.1万左右,这是厂商收入的提高。
效率提升另一方面,大型化带来风机效率的提升,主要是叶片转动带来的。
一般来说,在同等风速情况下,叶片更长,扫风面积更大,发电量也相应增大;塔筒越高、切变值越大,风能利用价值也就越大。
尤其随着近年来国内风电的大规模开发,风电场选址逐渐转向低风速资源分布区,大叶片和高塔筒的应用可有效降低对最低风速的要求,提升风机利用小时数,增加有效发电量。
金风科技测算,以3MW机组为例,若叶片加长5m,扫风面积可增加0.81m2/kW,年利用小时数可提升208小时;在切变为0.13的情况下,3MW机组的塔筒每增高5m,年利用小时数可提升26小时。
资料

 
关键词: 风电设备 风电叶片
 
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