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報告分享 |《中國風電場技改升級白皮書》全文!

光伏們發(fā)布時間:2022-12-13 14:17:02

11月18日,由《風能》雜志主辦的首屆新能源資產(chǎn)管理大會(NEAM 2022)在北京成功舉辦。本次大會由寧夏嘉澤新能源股份有限公司、北京鑒衡認證中心共同承辦,北京天潤新能投資有限公司協(xié)辦,支持單位為北京協(xié)合運維風電技術有限公司。大會以“探索新形勢下新能源資產(chǎn)收益最大化模式”為主題,聚焦新能源資產(chǎn)投融資、評估、交易、碳資產(chǎn)管理和新能源運維技改等熱點,旨在通過對國內(nèi)外最前沿解決方案案例的總結與交流,為國內(nèi)外新能源行業(yè)提供更為高效具體的發(fā)展參考路徑。

鑒衡認證中心與華能天成融資租賃有限公司在本次大會上聯(lián)合發(fā)布了《中國風電場技改升級白皮書》。該白皮書從市場、政策、技術、融資角度對風電技改進行了全面論述,將為國內(nèi)風電場技改實踐提供有效參考。

本次發(fā)布的《中國風電場技改升級白皮書》是雙方自《中國風電項目投融資景氣指數(shù)白皮書》以來共同編寫發(fā)布的又一項重要成果。白皮書立足產(chǎn)業(yè)金融,基于對風電技改的技術研究與實踐經(jīng)驗,從市場、政策、技術、融資等維度對中國風電項目技改進行了深入、全面的分析與探索,并結合實踐對技改的可行性進行了綜合論述。

以下為白皮書主要內(nèi)容分享:

前 言

隨著“3060”雙碳目標的提出,風電行業(yè)作為清潔能源電力領域的重要組成部分,將在目標實現(xiàn)過程中發(fā)揮舉足輕重的作用。經(jīng)過二十多年的發(fā)展,我國陸上 風電行業(yè)現(xiàn)已經(jīng)步入穩(wěn)定發(fā)展的“平價時代”,而要實現(xiàn)風電行業(yè)高質量發(fā)展,除 了需關注新增裝機領域的有序開發(fā)這一路徑外,對于老舊風電場的技術改造升級(以 下簡稱“風電技改”或“風電場技改”),提升存量項目的運營效率及效果也是需 要予以重視的另一風電行業(yè)發(fā)展路徑。

近年來,隨著政策端對于風電技改相關政策的逐步出臺,管理思路逐漸清晰;在產(chǎn)業(yè)端對于風電場各類技改的技術路線與方案的可行性通過部分項目落地亦得到 驗證。風電技改市場空間廣闊,業(yè)內(nèi)各參與方積極性較高。但是也應該看到,在風 電技改領域仍有一些難點、痛點亟需解決:在政策端、產(chǎn)業(yè)端仍有需要進一步明確、 完善之處;在金融端尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)與金融較好的結合,金融機構對于風電技改的認 識尚處于起步階段。產(chǎn)融結合、產(chǎn)融互促將成為實現(xiàn)風電技改領域的持續(xù)良好發(fā)展 的有力保障,這需要具備產(chǎn)業(yè)背景、深耕清潔能源領域、聚焦于資產(chǎn)為本理念的金 融機構發(fā)揮自身優(yōu)勢,主動參與風電技改領域,形成與之相適應的專業(yè)能力及綜合 金融服務解決方案,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)與金融良性互動。

基于對風電技改領域的調(diào)研、理解、研判與實踐,華能天成融資租賃有限公司 與北京鑒衡認證中心有限公司聯(lián)袂編著《中國風電場技改升級白皮書》,從政策、 技術及融資等主要維度對風電技改全景進行探索與研究。以期通過在產(chǎn)業(yè)、金融及 兩者結合視角下對于風電技改領域的深入理解與分析,為風電技改領域的高質效發(fā) 展提供有效參考及有力支撐。

第1 章 風電存量市場情況

(一)存量市場規(guī)模

1. 可再生能源裝機現(xiàn)狀

截至2021 年12 月底,全國可再生能源發(fā)電總裝機容量超1,060GW,占總發(fā)電裝機容量的45%,其中風電并網(wǎng)裝機容量超328GW,占全國電源總裝機比例約13%,在役風機機組數(shù)量超過15.5 萬臺,發(fā)電量占全社會用電量比例約7.5%,風電對全國電力供應的貢獻不斷提升。

2. 風電技改市場總體規(guī)模預測

根據(jù)中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會(CWEA)的統(tǒng)計數(shù)據(jù),截至2021 年底全國風電累計裝機規(guī)模為328GW:從機組單機容量的角度看,1.5MW 及以下機組升級改造需求可能較大,二者累計裝機量分別約為87.3GW 及11.3GW,合計約為98.6GW,裝機占比分別約為36.45% 及3.42%;從機組運行時間的角度看, 運行超過10 年的機組對等容/ 擴容更新及其他技改需求或較大,根據(jù)CWEA 統(tǒng)計運行超過15 年(2007 年年底之前)的裝機規(guī)模約5.85GW,運行超過10 年(2012 年年底之前)的裝機規(guī)模約75.3GW,運行超過5 年(2017 年年底之前)的裝機規(guī)模約188.39GW。

綜合考慮累計裝機、機型占比和運行時間,在未剔除已經(jīng)完成的技改風 電裝機容量的情形下,目前我國老舊風電場潛在機組替換空間(1.5MW及以下) 接近100GW,改造需求較為迫切的存量空間(運行超10 年)約75GW。

3. 風電技改主要區(qū)域及市場規(guī)模預測

按照累計運行年限超過10 年計算,截至2012 年我國累計風電裝機53,764 臺, 裝機容量75.3GW。從裝機區(qū)域分布上看,主要集中在華北地區(qū)的內(nèi)蒙古、河北、山西, 西北地區(qū)的甘肅、寧夏、新疆,東北地區(qū)的遼寧、黑龍江、吉林,華東地區(qū)的山東。其中,內(nèi)蒙古裝機超過10GW,累計裝機達到18.6GW。

(二)市場現(xiàn)狀分析

未來5 到10 年內(nèi),運行超過10 年的風電機組裝機容量和臺數(shù)將會顯著增加。下文將從裝機年限、投資主體、風輪直徑、開發(fā)區(qū)域等方面,對存量市場進行分析。

1. 按照裝機年限劃分2007 年以前主流裝機單機容量為1MW 以下機型,連續(xù)5 年裝機占比超過50%;2008-2013 年期間1-2MW 機型(包括1MW 機型)成為主流裝機單機容量;2014 年至今,2MW 及以下單機容量裝機占比逐漸減少。目前已運行10 年以上機組的單機容量主要集中在2MW 以下,而已運行15 年以上機組的單機容量主要為1MW 以下機型,總容量約為320 萬千瓦。

2. 按照投資主體劃分

相比其他開發(fā)商,國家能源投資集團有限責任公司(以下簡稱“國能投”)、 中國華能集團有限公司(以下簡稱“華能集團”)、中國大唐集團有限公司(以 下簡稱“大唐集團”)已運行10 年機組容量占比較高(均超過25%),其中國能投和大唐集團開發(fā)的已運行10 年機組容量占其已開發(fā)容量的比例超過30%。除10 家累計裝機容量靠前的開發(fā)商外,其他開發(fā)商已運行10 年機組容量占累計開發(fā)容量的比例雖然不到15%,但總容量超過1,400 萬千瓦,潛在的技改市場需求較大。

對比央國企與民企的累計開發(fā)容量,截止2021 年底央國企開發(fā)商累計裝機容量占比約為73%,而已運行10 年以上機組容量中,央國企開發(fā)商開發(fā)容量占比接近80%。

3. 按照風輪直徑劃分

通過對于目前換葉片技改需求較多的1MW 以下機組按照風輪直徑進行統(tǒng)計分析,其風輪直徑的應用由18m 至66m,共有30 余種。雖然品類繁多,但主要應用的風輪直徑較為集中,目前1MW 以下機組中,48m、50m、52m 的風輪直徑應用較多,合計裝機占比超過60%;而現(xiàn)有1MW 以下機型中風輪直徑低于50m 的裝機占比超30%,存在葉片延長或換長、以大代小的潛在市場需求。

4. 按照所在省份劃分

截至2021 年底,累計裝機容量超過2,000 萬千瓦的省份有內(nèi)蒙古、新疆、河北、江蘇、山西、山東六個省份。經(jīng)統(tǒng)計各省份已運行10 年以上機組的裝機容量, 排名靠前的省份有內(nèi)蒙古、河北、甘肅、遼寧、山東、吉林、黑龍江和寧夏,這些 省份屬于風電開發(fā)較早的區(qū)域,各省已運行10 年以上機組的裝機容量均超過200 萬千瓦,預計未來5 到10 年內(nèi)風電機組的技改需求也將集中于這些區(qū)域,這其中內(nèi)蒙古、河北、山東三個省份從累計裝機容量和已運行10 年以上機組的裝機容量上來看均排名靠前,三個省份的風電技改需求將尤為突出。

(三)技改市場空間

通過存量市場規(guī)模和市場現(xiàn)狀分析可以看出,目前單機容量1.5MW 及以下機組和運行10 年以上機組占比較高的省份主要集中在內(nèi)蒙古、河北、甘肅、遼寧、山東、吉林、黑龍江和寧夏等省份。這些省份屬于風電開發(fā)較早的區(qū)域,這些地區(qū)部分機 組由于裝機時間較早,受制于早期風電技術水平低,機組運行年限長等因素,目前 機組維護、維修頻次增加,機組發(fā)電性能降低,未能發(fā)揮出風電資產(chǎn)最大的價值和 效益。因此,對這些老舊機組實施技改,能夠降低機組故障率,提高機組發(fā)電能力, 促進風電資產(chǎn)的保值與增值、發(fā)揮在運機組的更大價值,并為行業(yè)找到新的增長點, 進而提升風電可持續(xù)發(fā)展水平。根據(jù)國家氣象局發(fā)布的《2021 年中國風能太陽能資源年景公報》,我國陸上風資源較好區(qū)域主要分布在東北地區(qū)西部和東北部、華北平原北部、內(nèi)蒙古中東部、 寧夏中南部的部分地區(qū)、陜西北部、甘肅西部、新疆東部和北部的部分地區(qū)、青藏 高原大部、云貴高原中東部。以陸上70 米高度層為例,內(nèi)蒙古、吉林和黑龍江三省的平均風速和風功率密度排名前三。

而根據(jù)中電聯(lián)公布的2021 年各省份風電平均利用小時數(shù)數(shù)據(jù),排名靠前的為福建2,703 小時、云南2,618 小時、江蘇2,390 小時、四川2,377 小時;內(nèi)蒙古、吉林和黑龍江的平均利用小時數(shù)分別為2,429 小時、2,298 小時和2,209 小時。除了當?shù)叵揠姾惋L資源分布不均等因素外,早期風電開發(fā)區(qū)域均為風資源較好區(qū)域, 隨著早期風電機組運行時間增長,機組可利用率降低,疊加早期風電機組技術水平 不成熟等因素,導致這些風資源較好地區(qū)的風力資源未能充分有效利用。

第2 章 存量風電場運行與技改痛點

(一)早期風電技術水平制約安全性與發(fā)電性能

我國第一批風電場始建于20 世紀90 年代左右,風力發(fā)電機組單機容量多集中于750kW 及以下。至21 世紀初,風電機組單機容量逐漸出現(xiàn)1.5MW、2.0MW 的機型,但裝機多集中于1.5MW 及以下。受限于當時的風電技術發(fā)展水平,風輪掃略面積較小,風能捕獲能力較差,功率控制方式簡單。結合當時風力發(fā)電機組的 研發(fā)技術來看,風電發(fā)展初期風輪直徑、塔架高度尚未超過百米,總體來說風能利 用率相對較弱,發(fā)電性能水平較低;而當前風電技術已經(jīng)向著大型化、輕量化、智 能化和數(shù)字化不斷發(fā)展,相比于原有的風電技術水平可謂差距明顯。

風電發(fā)展初期建設的風電場,占據(jù)著優(yōu)質風能資源的區(qū)位,但受制于當時的選 址技術以及經(jīng)驗積累,部分風力發(fā)電機組的微觀選址偏差、場內(nèi)機位排布不合理, 致使風資源利用率并沒有發(fā)揮到最大水平,導致雖處在優(yōu)質的風資源區(qū)域范圍內(nèi), 但單機發(fā)電水平偏低的情形,例如某些風力發(fā)電機組機位選址在懸崖邊,機位風資 源條件惡劣致使機組長期異常振動,風力發(fā)電機組迫于實際運行情況無法發(fā)揮最大 發(fā)電性能水平。

(二)老舊風電場運行多年導致性能低效

風力發(fā)電機組投產(chǎn)后,風力發(fā)電機組隨著運行時間的推移受外部環(huán)境條件與自 身運行影響逐漸會出現(xiàn)葉片磨蝕、傳動鏈磨損等設備老化現(xiàn)象,造成風力發(fā)電機組 的發(fā)電性能下降、可靠性降低,并伴隨著故障發(fā)生頻次增加,運維檢修的工作時長 增加等風險,而停機檢修導致更多的發(fā)電量損失,極大地影響了風電場的運營效益。

同時,新建風電場對原有風電場風資源產(chǎn)生不利影響的情況亦有發(fā)生。為了充 分利用風能資源,在風資源條件較好的老舊風電場周圍新建單機容量多兆瓦級風力 發(fā)電機組的風電場或者風電場群。受其影響,老舊風電場的風資源利用情況出現(xiàn)不 同程度的下降,對風電場的發(fā)電水平造成制約,使得風電場的發(fā)電收益受損。

(三)設備制造商退市導致機組缺少原廠商技術支持

我國風電發(fā)展初期風電整機制造商累計超過80 余家,但至2021 年我國風電尚有裝機業(yè)績的整機制造商家僅剩十余家。眾多風電設備制造商因各種原因退出市 場,對行業(yè)發(fā)展造成較多的問題。缺少原設計/ 制造廠家的技術支持與售后服務, 產(chǎn)生了部分“孤兒”機組,即風電機組出現(xiàn)故障后無法進行消缺處理,導致運行效 率低下,甚至幾乎處于停運狀態(tài)的情形;面對缺少原部件的設計資料、運行數(shù)據(jù)缺 失,備品備件無法再次生產(chǎn),無法對低效風力發(fā)電機組開展深度技術改造。這些占 有優(yōu)質風資源的“孤兒”機組,或存在未能獲得相應的發(fā)電出力的情況,并造成無 法挽回的發(fā)電量損失。

(四)備品備件缺失致使風電機組可利用率低

風電場風力發(fā)電機組的高效、穩(wěn)定、可靠運行,離不開充足的備品備件,面對 故障發(fā)生時如果能及時進行更換維修,不僅可以降低運行風險,也能減少停機時間 所帶來的發(fā)電量損失。風力發(fā)電機組作為機械結構、電氣控制構成的復雜系統(tǒng),部 件的缺失將影響風力發(fā)電機組的可靠運行。面對設備供應商退市、備件停產(chǎn)等情況, 部分國產(chǎn)風力發(fā)電機組存在備件儲備不夠充足且采購困難的情況;而對于進口風力 發(fā)電機組,亦存在過度依賴進口而面臨無法供給的問題;即使在可獲得原設計資料 的情況下,對于生產(chǎn)小批量的備件或者預制模具由于需要較大的成本投入,從實際 執(zhí)行的角度來看較難實現(xiàn)。

(五)各地尚未出臺細化風電技改相關政策與實施流程

風力發(fā)電機組的技術改造工作需要面臨政策不確定性、安全性、經(jīng)濟性等多項 風險;同時,技改實施前需要進行可行性論證分析工作,涉及技改方案、技改實施、 政策、安全性、經(jīng)濟性以及環(huán)境影響等多方面因素。

2021 年12 月國家能源局發(fā)布《風電場改造升級和退役管理辦法》(征求意見稿),鼓勵并網(wǎng)運行超過15 年的風電場開展改造升級和退役,并從管理主體、電網(wǎng)接入、土地使用、生態(tài)環(huán)保、補貼、循環(huán)利用和處置等方面給予指導意見。目前國家已經(jīng)在宏觀層面明確了態(tài)度及政策導向,但除寧夏外其他省份尚未出臺具體實 施細則,風電開發(fā)商在開展諸多技改類型時將面對審批流程、土地延續(xù)使用、電網(wǎng) 接入手續(xù)、電價補貼、資產(chǎn)處置等政策多項執(zhí)行、操作細則的不確定,故對于直接 推動項目的實施難免有所顧慮,需要在滿足政策明確、技改安全性無風險且經(jīng)濟性 測算等條件的基礎上,才會有開展大型技改項目的意愿。與此同時,關于風電設備 退役部件的綠色拆除與綠色回收再利用評價體系與機制的缺失,在一定程度上也制 約著風電開發(fā)商實施技改的積極性。上述困難需要國家與各級政府加快制定各項政 策,消除風電技改的障礙,激發(fā)風電技改的需求,提升技改的積極性。

(六)民營老舊風電場技改融資缺少支持

隨著金融機構對于風電行業(yè)的理解加深,民營企業(yè)在新建風電項目上的融資難 問題得以緩解,而當所持有風電場存在技改需求時,由于金融機構對于該領域的認 知尚處于起步階段,仍面臨一定融資困難的窘境,無法像國企一樣通過良好的主體 信用獲得銀行等金融機構資金支持。即便獲得資金支持,由于審批流程較為繁瑣, 對于迫切開展技改實施的需求而言可謂遠水解不了近渴。早期民營風電項目開發(fā)建 設及后續(xù)運營中通常匹配了長期的債務融資,而風電項目的投資回收周期較長且技 改本身收益具有不確定性,金融機構對于其新增技改資金融資的支持較為謹慎,風 險評估較為嚴格,在收益要求上更是與常規(guī)風電站融資有所差別,這些都會加大民 營業(yè)主獲得技改資金融資的困難。在此背景下,需要金融機構能夠創(chuàng)新舉措,針對 不同技改需求提供豐富高效的資金解決方案,在技改項目上給予開發(fā)商資金支持。(未完待續(xù),本報告版權歸華能天成融資租賃有限公司和北京鑒衡認證中心有限公司所有。感謝風能專委會產(chǎn)業(yè)研究部提供數(shù)據(jù)并制圖。)

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