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《中国风电场技改升级白皮书》:中国风电存量市场情况

2022-12-15 来源:《风能》杂志 浏览数:4374

11月18日,由《风能》杂志主办的首届新能源资产管理大会(NEAM 2022)在北京成功举办。本次大会由宁夏嘉泽新能源股份有限公司、北京鉴衡认证中心共同承办,北京天润新能投资有限公司协办,支持单位为北京协合运维风电技术有限公司。大会以“探索新形势下新能源资产收益最大化模式”为主题,聚焦新能源资产投融资、评估、交易、碳资产管理和新能源运维技改等热点,旨在通过对国内外最前沿解决方案案例的总结与交流,为国内外新能源行业提供更为高效具体的发展参考路径。

  鉴衡认证中心与华能天成融资租赁有限公司在本次大会上联合发布了《中国风电场技改升级白皮书》。该白皮书从市场、政策、技术、融资角度对风电技改进行了全面论述,将为国内风电场技改实践提供有效参考。
  
  11月18日,由《风能》杂志主办的首届新能源资产管理大会(NEAM 2022)在北京成功举办。本次大会由宁夏嘉泽新能源股份有限公司、北京鉴衡认证中心共同承办,北京天润新能投资有限公司协办,支持单位为北京协合运维风电技术有限公司。大会以“探索新形势下新能源资产收益最大化模式”为主题,聚焦新能源资产投融资、评估、交易、碳资产管理和新能源运维技改等热点,旨在通过对国内外最前沿解决方案案例的总结与交流,为国内外新能源行业提供更为高效具体的发展参考路径。
  本次发布的《中国风电场技改升级白皮书》是双方自《中国风电项目投融资景气指数白皮书》以来共同编写发布的又一项重要成果。白皮书立足产业金融,基于对风电技改的技术研究与实践经验,从市场、政策、技术、融资等维度对中国风电项目技改进行了深入、全面的分析与探索,并结合实践对技改的可行性进行了综合论述。
  以下为白皮书主要内容分享:
  
  前 言
  
  随着“3060”双碳目标的提出,风电行业作为清洁能源电力领域的重要组成部分,将在目标实现过程中发挥举足轻重的作用。经过二十多年的发展,我国陆上 风电行业现已经步入稳定发展的“平价时代”,而要实现风电行业高质量发展,除 了需关注新增装机领域的有序开发这一路径外,对于老旧风电场的技术改造升级(以 下简称“风电技改”或“风电场技改”),提升存量项目的运营效率及效果也是需 要予以重视的另一风电行业发展路径。
  
  近年来,随着政策端对于风电技改相关政策的逐步出台,管理思路逐渐清晰;在产业端对于风电场各类技改的技术路线与方案的可行性通过部分项目落地亦得到 验证。风电技改市场空间广阔,业内各参与方积极性较高。但是也应该看到,在风 电技改领域仍有一些难点、痛点亟需解决:在政策端、产业端仍有需要进一步明确、 完善之处;在金融端尚未实现产业与金融较好的结合,金融机构对于风电技改的认 识尚处于起步阶段。产融结合、产融互促将成为实现风电技改领域的持续良好发展 的有力保障,这需要具备产业背景、深耕清洁能源领域、聚焦于资产为本理念的金 融机构发挥自身优势,主动参与风电技改领域,形成与之相适应的专业能力及综合 金融服务解决方案,实现产业与金融良性互动。
  
  基于对风电技改领域的调研、理解、研判与实践,华能天成融资租赁有限公司 与北京鉴衡认证中心有限公司联袂编着《中国风电场技改升级白皮书》,从政策、 技术及融资等主要维度对风电技改全景进行探索与研究。以期通过在产业、金融及 两者结合视角下对于风电技改领域的深入理解与分析,为风电技改领域的高质效发 展提供有效参考及有力支撑。
  
  第1 章 风电存量市场情况
  
  (一)存量市场规模
  
  1. 可再生能源装机现状
  
  截至2021 年12 月底,全国可再生能源发电总装机容量超1,060GW,占总发电装机容量的45%,其中风电并网装机容量超328GW,占全国电源总装机比例约13%,在役风机机组数量超过15.5 万台,发电量占全社会用电量比例约7.5%,风电对全国电力供应的贡献不断提升。
  
  2. 风电技改市场总体规模预测
  
  根据中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)的统计数据,截至2021 年底全国风电累计装机规模为328GW:从机组单机容量的角度看,1.5MW 及以下机组升级改造需求可能较大,二者累计装机量分别约为87.3GW 及11.3GW,合计约为98.6GW,装机占比分别约为36.45% 及3.42%;从机组运行时间的角度看, 运行超过10 年的机组对等容/ 扩容更新及其他技改需求或较大,根据CWEA 统计运行超过15 年(2007 年年底之前)的装机规模约5.85GW,运行超过10 年(2012 年年底之前)的装机规模约75.3GW,运行超过5 年(2017 年年底之前)的装机规模约188.39GW。
  综合考虑累计装机、机型占比和运行时间,在未剔除已经完成的技改风 电装机容量的情形下,目前我国老旧风电场潜在机组替换空间(1.5MW及以下) 接近100GW,改造需求较为迫切的存量空间(运行超10 年)约75GW。


 
  3. 风电技改主要区域及市场规模预测
  
  按照累计运行年限超过10 年计算,截至2012 年我国累计风电装机53,764 台, 装机容量75.3GW。从装机区域分布上看,主要集中在华北地区的内蒙古、河北、山西, 西北地区的甘肃、宁夏、新疆,东北地区的辽宁、黑龙江、吉林,华东地区的山东。其中,内蒙古装机超过10GW,累计装机达到18.6GW。


 
  (二)市场现状分析
  
  未来5 到10 年内,运行超过10 年的风电机组装机容量和台数将会显着增加。下文将从装机年限、投资主体、风轮直径、开发区域等方面,对存量市场进行分析。
  
  1. 按照装机年限划分2007 年以前主流装机单机容量为1MW 以下机型,连续5 年装机占比超过50%;2008-2013 年期间1-2MW 机型(包括1MW 机型)成为主流装机单机容量;2014 年至今,2MW 及以下单机容量装机占比逐渐减少。目前已运行10 年以上机组的单机容量主要集中在2MW 以下,而已运行15 年以上机组的单机容量主要为1MW 以下机型,总容量约为320 万千瓦。




 
  2. 按照投资主体划分
  
  相比其他开发商,国家能源投资集团有限责任公司(以下简称“国能投”)、 中国华能集团有限公司(以下简称“华能集团”)、中国大唐集团有限公司(以 下简称“大唐集团”)已运行10 年机组容量占比较高(均超过25%),其中国能投和大唐集团开发的已运行10 年机组容量占其已开发容量的比例超过30%。除10 家累计装机容量靠前的开发商外,其他开发商已运行10 年机组容量占累计开发容量的比例虽然不到15%,但总容量超过1,400 万千瓦,潜在的技改市场需求较大。
  对比央国企与民企的累计开发容量,截止2021 年底央国企开发商累计装机容量占比约为73%,而已运行10 年以上机组容量中,央国企开发商开发容量占比接近80%。
  3. 按照风轮直径划分
  
  通过对于目前换叶片技改需求较多的1MW 以下机组按照风轮直径进行统计分析,其风轮直径的应用由18m 至66m,共有30 余种。虽然品类繁多,但主要应用的风轮直径较为集中,目前1MW 以下机组中,48m、50m、52m 的风轮直径应用较多,合计装机占比超过60%;而现有1MW 以下机型中风轮直径低于50m 的装机占比超30%,存在叶片延长或换长、以大代小的潜在市场需求。
  4. 按照所在省份划分
  
  截至2021 年底,累计装机容量超过2,000 万千瓦的省份有内蒙古、新疆、河北、江苏、山西、山东六个省份。经统计各省份已运行10 年以上机组的装机容量, 排名靠前的省份有内蒙古、河北、甘肃、辽宁、山东、吉林、黑龙江和宁夏,这些 省份属于风电开发较早的区域,各省已运行10 年以上机组的装机容量均超过200 万千瓦,预计未来5 到10 年内风电机组的技改需求也将集中于这些区域,这其中内蒙古、河北、山东三个省份从累计装机容量和已运行10 年以上机组的装机容量上来看均排名靠前,三个省份的风电技改需求将尤为突出。


 
  (三)技改市场空间
  
  通过存量市场规模和市场现状分析可以看出,目前单机容量1.5MW 及以下机组和运行10 年以上机组占比较高的省份主要集中在内蒙古、河北、甘肃、辽宁、山东、吉林、黑龙江和宁夏等省份。这些省份属于风电开发较早的区域,这些地区部分机 组由于装机时间较早,受制于早期风电技术水平低,机组运行年限长等因素,目前 机组维护、维修频次增加,机组发电性能降低,未能发挥出风电资产最大的价值和 效益。因此,对这些老旧机组实施技改,能够降低机组故障率,提高机组发电能力, 促进风电资产的保值与增值、发挥在运机组的更大价值,并为行业找到新的增长点, 进而提升风电可持续发展水平。根据国家气象局发布的《2021 年中国风能太阳能资源年景公报》,我国陆上风资源较好区域主要分布在东北地区西部和东北部、华北平原北部、内蒙古中东部、 宁夏中南部的部分地区、陕西北部、甘肃西部、新疆东部和北部的部分地区、青藏 高原大部、云贵高原中东部。以陆上70 米高度层为例,内蒙古、吉林和黑龙江三省的平均风速和风功率密度排名前三。
  而根据中电联公布的2021 年各省份风电平均利用小时数数据,排名靠前的为福建2,703 小时、云南2,618 小时、江苏2,390 小时、四川2,377 小时;内蒙古、吉林和黑龙江的平均利用小时数分别为2,429 小时、2,298 小时和2,209 小时。除了当地限电和风资源分布不均等因素外,早期风电开发区域均为风资源较好区域, 随着早期风电机组运行时间增长,机组可利用率降低,叠加早期风电机组技术水平 不成熟等因素,导致这些风资源较好地区的风力资源未能充分有效利用。
  
  第2 章 存量风电场运行与技改痛点
  
  (一)早期风电技术水平制约安全性与发电性能
  
  我国第一批风电场始建于20 世纪90 年代左右,风力发电机组单机容量多集中于750kW 及以下。至21 世纪初,风电机组单机容量逐渐出现1.5MW、2.0MW 的机型,但装机多集中于1.5MW 及以下。受限于当时的风电技术发展水平,风轮扫略面积较小,风能捕获能力较差,功率控制方式简单。结合当时风力发电机组的 研发技术来看,风电发展初期风轮直径、塔架高度尚未超过百米,总体来说风能利 用率相对较弱,发电性能水平较低;而当前风电技术已经向着大型化、轻量化、智 能化和数字化不断发展,相比于原有的风电技术水平可谓差距明显。
  
  风电发展初期建设的风电场,占据着优质风能资源的区位,但受制于当时的选 址技术以及经验积累,部分风力发电机组的微观选址偏差、场内机位排布不合理, 致使风资源利用率并没有发挥到最大水平,导致虽处在优质的风资源区域范围内, 但单机发电水平偏低的情形,例如某些风力发电机组机位选址在悬崖边,机位风资 源条件恶劣致使机组长期异常振动,风力发电机组迫于实际运行情况无法发挥最大 发电性能水平。
  
  (二)老旧风电场运行多年导致性能低效
  
  风力发电机组投产后,风力发电机组随着运行时间的推移受外部环境条件与自 身运行影响逐渐会出现叶片磨蚀、传动链磨损等设备老化现象,造成风力发电机组 的发电性能下降、可靠性降低,并伴随着故障发生频次增加,运维检修的工作时长 增加等风险,而停机检修导致更多的发电量损失,极大地影响了风电场的运营效益。
  
  同时,新建风电场对原有风电场风资源产生不利影响的情况亦有发生。为了充 分利用风能资源,在风资源条件较好的老旧风电场周围新建单机容量多兆瓦级风力 发电机组的风电场或者风电场群。受其影响,老旧风电场的风资源利用情况出现不 同程度的下降,对风电场的发电水平造成制约,使得风电场的发电收益受损。
  
  (三)设备制造商退市导致机组缺少原厂商技术支持
  
  我国风电发展初期风电整机制造商累计超过80 余家,但至2021 年我国风电尚有装机业绩的整机制造商家仅剩十余家。众多风电设备制造商因各种原因退出市 场,对行业发展造成较多的问题。缺少原设计/ 制造厂家的技术支持与售后服务, 产生了部分“孤儿”机组,即风电机组出现故障后无法进行消缺处理,导致运行效 率低下,甚至几乎处于停运状态的情形;面对缺少原部件的设计资料、运行数据缺 失,备品备件无法再次生产,无法对低效风力发电机组开展深度技术改造。这些占 有优质风资源的“孤儿”机组,或存在未能获得相应的发电出力的情况,并造成无 法挽回的发电量损失。
  
  (四)备品备件缺失致使风电机组可利用率低
  
  风电场风力发电机组的高效、稳定、可靠运行,离不开充足的备品备件,面对 故障发生时如果能及时进行更换维修,不仅可以降低运行风险,也能减少停机时间 所带来的发电量损失。风力发电机组作为机械结构、电气控制构成的复杂系统,部 件的缺失将影响风力发电机组的可靠运行。面对设备供应商退市、备件停产等情况, 部分国产风力发电机组存在备件储备不够充足且采购困难的情况;而对于进口风力 发电机组,亦存在过度依赖进口而面临无法供给的问题;即使在可获得原设计资料 的情况下,对于生产小批量的备件或者预制模具由于需要较大的成本投入,从实际 执行的角度来看较难实现。
  
  (五)各地尚未出台细化风电技改相关政策与实施流程
  
  风力发电机组的技术改造工作需要面临政策不确定性、安全性、经济性等多项 风险;同时,技改实施前需要进行可行性论证分析工作,涉及技改方案、技改实施、 政策、安全性、经济性以及环境影响等多方面因素。
  
  2021 年12 月国家能源局发布《风电场改造升级和退役管理办法》(征求意见稿),鼓励并网运行超过15 年的风电场开展改造升级和退役,并从管理主体、电网接入、土地使用、生态环保、补贴、循环利用和处置等方面给予指导意见。目前国家已经在宏观层面明确了态度及政策导向,但除宁夏外其他省份尚未出台具体实 施细则,风电开发商在开展诸多技改类型时将面对审批流程、土地延续使用、电网 接入手续、电价补贴、资产处置等政策多项执行、操作细则的不确定,故对于直接 推动项目的实施难免有所顾虑,需要在满足政策明确、技改安全性无风险且经济性 测算等条件的基础上,才会有开展大型技改项目的意愿。与此同时,关于风电设备 退役部件的绿色拆除与绿色回收再利用评价体系与机制的缺失,在一定程度上也制 约着风电开发商实施技改的积极性。上述困难需要国家与各级政府加快制定各项政 策,消除风电技改的障碍,激发风电技改的需求,提升技改的积极性。
  
  (六)民营老旧风电场技改融资缺少支持
  
  随着金融机构对于风电行业的理解加深,民营企业在新建风电项目上的融资难 问题得以缓解,而当所持有风电场存在技改需求时,由于金融机构对于该领域的认 知尚处于起步阶段,仍面临一定融资困难的窘境,无法像国企一样通过良好的主体 信用获得银行等金融机构资金支持。即便获得资金支持,由于审批流程较为繁琐, 对于迫切开展技改实施的需求而言可谓远水解不了近渴。早期民营风电项目开发建 设及后续运营中通常匹配了长期的债务融资,而风电项目的投资回收周期较长且技 改本身收益具有不确定性,金融机构对于其新增技改资金融资的支持较为谨慎,风 险评估较为严格,在收益要求上更是与常规风电站融资有所差别,这些都会加大民 营业主获得技改资金融资的困难。在此背景下,需要金融机构能够创新举措,针对 不同技改需求提供丰富高效的资金解决方案,在技改项目上给予开发商资金支持。(未完待续,本报告版权归华能天成融资租赁有限公司和北京鉴衡认证中心有限公司所有。感谢风能专委会产业研究部提供数据并制图。)
 

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