黃 超，鄭 艷，朱 凌

（國(guó)家海洋信息中心，天津 300171）

1 海上風(fēng)電發(fā)展基本情況

在政策與社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境驅(qū)動(dòng)下，德國(guó)海上風(fēng)電迅速發(fā)展。2011年日本福島核電站發(fā)生事故后，德國(guó)政府決定逐步拆除境內(nèi)所有核電站，到2022年，核電徹底退出市場(chǎng)。與此同時(shí)，約1 800萬千瓦的火力發(fā)電廠將被關(guān)停。德國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)隨著核電站和化石燃料發(fā)電站的減少而逐漸崛起。

2018年，德國(guó)共有136個(gè)新增海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（offshore wind turbine generators，簡(jiǎn)稱OWT）并入德國(guó)電網(wǎng)，裝機(jī)容量達(dá)到969 MW[1]，較2017年下降23%[2]；根據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，占2018年歐洲新增海上風(fēng)電裝機(jī)容量的37%，僅次于英國(guó)的占比[3]。截至2018年12月31日，共有1 305個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并入德國(guó)電網(wǎng)，累計(jì)裝機(jī)容量約6 382 MW。

除已并入德國(guó)電網(wǎng)的海上風(fēng)電機(jī)組，2018年共有46個(gè)機(jī)組安裝完成，裝機(jī)容量約276 MW，但截至2018年12月31日尚未并網(wǎng)發(fā)電。此外，截至2018年底，有124個(gè)基礎(chǔ)（指海上風(fēng)機(jī)的支撐底座）準(zhǔn)備吊裝海上風(fēng)電機(jī)組。

項(xiàng)目 分類 容量（MW） 數(shù)量（個(gè)）2018年新增已并網(wǎng)機(jī)組 969 136未并網(wǎng)機(jī)組 276 46未吊裝機(jī)組的基礎(chǔ) 124 2018年累計(jì)（截至2018-12-31）已并網(wǎng)機(jī)組 6 382 1 305未并網(wǎng)機(jī)組 276 46未吊裝機(jī)組的基礎(chǔ) 124

2 發(fā)電機(jī)組配置和基礎(chǔ)類型

2018年，德國(guó)新吊裝的海上風(fēng)電機(jī)組的容量顯著增加，平均額定容量超過7 MW，比2017年擴(kuò)大21%。與2017年的機(jī)組相比，平均風(fēng)輪直徑比2017年增長(zhǎng)20米，平均輪轂高度比上年增高10米[1-2]。由于平均單機(jī)容量增速小于平均風(fēng)輪直徑增速，所以平均比功率①平均比功率:單機(jī)容量與掃風(fēng)面積的比值。略有下降。

2018年，單樁式基礎(chǔ)仍是新吊裝的海上風(fēng)電機(jī)組的主流。2018年，負(fù)壓桶基式基礎(chǔ)首次在德國(guó)的一個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目中使用。從投資總額來看，單樁基礎(chǔ)仍是迄今為止使用最廣泛的，導(dǎo)管架基礎(chǔ)、三腳架基礎(chǔ)分別處于第二和第三位。

表2 并網(wǎng)的海上風(fēng)電機(jī)組參數(shù)

圖1 各類型基礎(chǔ)的歷年新增數(shù)量

3 水深和離岸距離

在德國(guó)，各海上風(fēng)電項(xiàng)目在水深和離岸距離方面存在顯著差異。有些項(xiàng)目距大陸岸線僅20公里，而有些項(xiàng)目距大陸約100公里，與此同時(shí)，水深也隨之不同。從圖2可以看出，氣流圈大小代表該風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量。2018年正在建設(shè)和已運(yùn)營(yíng)的項(xiàng)目在水深和離岸距離方面大多為中等水平，還有部分項(xiàng)目位于水深40米的海域，海上風(fēng)電項(xiàng)目逐漸向更遠(yuǎn)的海域開發(fā)，從氣流區(qū)域可以看出，新開發(fā)項(xiàng)目大多為大裝機(jī)容量風(fēng)電場(chǎng)。

圖2 水深和離岸距離

4 各海域與各州的裝機(jī)分布

截至2018年年底，在北海和波羅的海并網(wǎng)的機(jī)組累計(jì)容量分別達(dá)到5 306 MW和1 076 MW[1]。2018年，北海②本文中所提的北海位于歐洲大陸的西北，即大不列顛、斯堪的納維亞搬到、日德蘭半島和荷比低地之間。和波羅的海都有新增的海上風(fēng)電機(jī)組投入使用。在波羅的海，沒有正在施工建設(shè)的項(xiàng)目；在北海，有等待并網(wǎng)的機(jī)組和準(zhǔn)備安裝風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)，還有部分等待開發(fā)的機(jī)組場(chǎng)地。

德國(guó)根據(jù)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組輸電線路在陸上電網(wǎng)連接點(diǎn)的位置，將其劃歸到不同的州，海上風(fēng)電裝機(jī)分布于三個(gè)沿海州。其中，下薩克森州累計(jì)裝機(jī)容量最高，其次是梅克倫堡·前波拉美尼亞州。德國(guó)各州的海上風(fēng)電項(xiàng)目主要集中在其專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)①專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)（Exclusive Economic Zone,簡(jiǎn)稱EEZ），又稱經(jīng)濟(jì)海域，指領(lǐng)海以外并鄰接領(lǐng)海的一個(gè)區(qū)域，專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)從測(cè)算領(lǐng)海寬度的基線量起，不應(yīng)超過二百海里（370.4公里），除去離另一個(gè)國(guó)家更近的點(diǎn)。，領(lǐng)海內(nèi)的海上風(fēng)電項(xiàng)目較少。

表3 北海和波羅的海海上風(fēng)機(jī)分布情況

5 海上風(fēng)電項(xiàng)目情況

2017年4月和2018年4月，德國(guó)組織過為已有項(xiàng)目分配可用并網(wǎng)容量的兩輪投標(biāo)，規(guī)模達(dá)到3.1 GW[1]。這些項(xiàng)目計(jì)劃在2021年到2025年期間投入。在兩輪競(jìng)標(biāo)中中標(biāo)項(xiàng)目的中標(biāo)補(bǔ)貼成本區(qū)間為0～9.83歐分/千瓦時(shí)，最低補(bǔ)貼成本實(shí)現(xiàn)0歐分/千瓦時(shí)意味著海上風(fēng)電零補(bǔ)貼項(xiàng)目誕生了，這具有劃時(shí)代的意義[4]。按容量加權(quán)平均，2017年的0.44歐分/千瓦時(shí)中標(biāo)補(bǔ)貼成本顯著低于2018年的4.66歐分/千瓦時(shí)中標(biāo)補(bǔ)貼成本[2]。

截至2018年12月31日，德國(guó)共有22個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段。此外，在2017和2018年間完成招標(biāo)的10個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目，目前已獲得并網(wǎng)許可，計(jì)劃于2025年實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

6 發(fā)電量和市場(chǎng)價(jià)格

據(jù)估計(jì)，2018年德國(guó)海上風(fēng)力發(fā)電量18.8 TWh，比2017年增長(zhǎng)8%。根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦能源和水資源協(xié)會(huì)測(cè)算，海上風(fēng)力發(fā)電量占公用電網(wǎng)供電量的3.5%。

圖3 海上風(fēng)電月度平均市場(chǎng)價(jià)格

受天然氣和石油價(jià)格提升的影響，電力價(jià)格從去年開始略微上揚(yáng)，2018年月度平均市場(chǎng)價(jià)格②平均市場(chǎng)價(jià)格是指每千瓦時(shí)電力從發(fā)出到并網(wǎng)期間的平均加權(quán)市場(chǎng)收益。比2017年顯著增加。在德國(guó)，這一指標(biāo)從2017年的3.0歐分/千瓦時(shí)提高到2018年的4.1歐分/千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)了37%。2018年1月份，平均市場(chǎng)價(jià)格為2.5歐分/千瓦時(shí)，11月份，達(dá)到峰值5.4歐分/千瓦時(shí)。

7 發(fā)展目標(biāo)與未來展望

根據(jù)《德國(guó)可再生能源法》確定的目標(biāo)，到2020年，海上風(fēng)電裝機(jī)容量為6.5 GW，2030年為15 GW。截至2018年底，在德國(guó)北海和波羅的海，海上風(fēng)電項(xiàng)目并網(wǎng)容量約6.8 GW[1]，2020年的目標(biāo)已經(jīng)達(dá)到。到2020年，另有1.4 GW的并網(wǎng)容量計(jì)劃投入使用，2025年的計(jì)劃容量為3.45 GW。

德國(guó)政府為使海上風(fēng)電裝機(jī)容量的擴(kuò)張“按計(jì)劃”發(fā)展，設(shè)置了容量拍賣上限，設(shè)置上限的主要原因是防止海上風(fēng)電裝機(jī)容量擴(kuò)張過快，電網(wǎng)開發(fā)和儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的速度跟不上，造成嚴(yán)重的棄風(fēng)現(xiàn)象。2018年德國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了2020年的目標(biāo)，因此，2018年新增并網(wǎng)裝機(jī)容量同比增速下降，估計(jì)未來兩年新增并網(wǎng)裝機(jī)容量增長(zhǎng)速度會(huì)更加平緩。

2018年，德國(guó)通過招投標(biāo)將投建全球首座零補(bǔ)貼海上風(fēng)電場(chǎng)，這是里程碑式的事件。零補(bǔ)貼風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃于2025年投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)零補(bǔ)貼運(yùn)營(yíng)依賴于13 MW以上的大容量風(fēng)電機(jī)組，是現(xiàn)有機(jī)組最大單機(jī)容量的兩倍。2018年，德國(guó)新吊裝的海上風(fēng)電機(jī)組平均額定容量超過7 MW，比2017年擴(kuò)大21%，按照此速度增長(zhǎng)，到2025年德國(guó)基本可以實(shí)現(xiàn)13 MW以上的風(fēng)機(jī)投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電零補(bǔ)貼并非空談。