漂浮式海上风电商业化、降本空间及路径分析

十四五迈向漂浮式风电征程，十五五规模化发展。

1、漂浮式海风商业化逐渐起步，半潜式成为行业主流

1.1、漂浮式海上风电投产加快，逐步由技术验证转向商业化

漂浮式风电日本、欧洲布局领先。全球首个漂浮式海上风电样机 HywindDemo 于 2009 年投产。该项目采用立柱式设计，搭载了 siemens2.3MW 风机机组，水深达 220 米。之 后，葡萄牙、日本等国家纷纷开始推进漂浮式风机研发投产。目前全球已经投产的 1MW 以上漂浮式海上风电的项目总数为 15 个，总装机量为 199.4MW。其中，英国总装机量 80MW，挪威 65.9MW，葡萄牙 27MW，日本 19MW，法国 2MW，中国 5.5MW。已投产 项目主要来自于日本和欧洲国家。中国漂浮式风电项目处于起步阶段，后续步伐加快。国内从 2018 年开始第一个海上漂 浮式项目——三峡引领号招标投建，起步较晚。近两年，中国漂浮式项目进展明显加快， 现有 5 个项目目前正在建设或规划当中，总装机量 234.05MW。

漂浮式发展逐步从样机验证阶段进入预商业化阶段。全球风能理事会（GWEC）将漂浮 式海上风电发展分为以下阶段：样机和试点阶段、预商业化阶段，和商业化阶段。其中， 2009-2020 年为样机和试点阶段，2021-2025 年为预商业化阶段，2026 年起为商业化阶 段。样机和试点阶段是技术论证和积累的重要过程，目前已投产的漂浮式风电项目中大 多数也多为样机论证试点项目，比如我国三峡引领号等。随着技术积累和验证，漂浮式 风电场建设逐步启动。我国的首个商业化漂浮式项目海南万宁项目已于 2022 年底开始 动工。该项目是目前全球最大的商业化漂浮式海上风电项目，总装机容量 1000MW，分 两期进行。一期容量 200MW，预计 2025 年投产。随着越来越多国家和地区开始建设大 型漂浮式海上风电场，漂浮式加速进入商业化阶段。

全球漂浮式总规划达 185GW，漂浮式风电进入高速发展通道。随着漂浮式技术的不断 积累突破，全球临海国家加快规划漂浮式海上风电建设。美国规划至 2035 年实现部署 漂浮式海上风电 15GW。欧洲方面，至 2030 年，英国政府规划并网 5GW 左右，挪威 4.5GW，希腊 2GW，西班牙 1-3GW，意大利 3.5GW，葡萄牙 2GW，法国 750MW。韩国计划 2030 年漂浮式风电装机达 6GW。据 renewableUK 统计，全球漂浮式风电总规划已 经达 185GW，其中欧洲总规划 107GW，占比超 58%。据 GWEC 预测，2020-2025 年全 球漂浮式风电新增装机量年复合增长率高达 105%，2020-2031 年年复合增长率为 59.6%。

1.2、半潜式漂浮式基础将逐渐成为行业主流

已投产项目多为立柱式和半潜式，半潜式预计成为行业主流。在已投产项目中，立柱式 和半潜式占比接近，驳船式占比仅为 2% 。 根 据 美 国 能 源 局 发 布 的 《OffshoreWindMarketReport:2022Edition》显示，在 2021 年宣布建设的全球所有漂浮 式海上风电项目中，半潜式规划装机量 14183.3MW，占比约为 80%，而张力腿式装机 仅为 25.2MW。相比于其他结构，半潜式结构具有适用水深范围最广、运输和组装方便 （只需常规拖船）、风电机组可在陆上安装、系泊系统成本低等优点。立柱式由于立柱长 度大，需要特殊的安装船进行安装，工程量较大，成本相对较高。驳船式由于运动适应 性差，只适用于 50-100m 海域。张力腿式稳定性最好，但是目前由于技术不成熟、安装 难度过高等因素难以投入使用。

2、漂浮式风电降本空间大、降本路径清晰

2.1、漂浮式风电投资成本、LCOE依旧偏高

漂浮式风电造价和 LCOE 现阶段仍显著高于固定式风电。据 power events 数据，全球 第一台漂浮式风机 HywindDemo 总造价约为 7100 万美元，总容量 2.3MW，单位 MW 造 价 3090 万美元。此后相继投产的 HywindScotland、Kincardine、三峡引领号、以及 HywindTampen，单位 MW 造价分别为 840 万、1480 万、630 万和 550 万美元，漂浮式 海上风电单位单位 MW 造价呈现逐步下降趋势。对比固定式海上风电，NREL 发布的报 告显示，美国固定式海上风电单位 MW 造价约为 387 万美元。由此可见，漂浮式海上风 电造价成本仍旧偏高。LOCE 方面，Equinor 官网数据显示，其旗下 Hywind 系列漂浮式 风电项目平准化度电成本已由 HywindDemo 项目的 300€/MWh 降至 HywindTampen 项 目的 150€/WMh，但仍高于固定式海上风电 LCOE 的 72€/WMh。漂浮式海上风电造价和 LOCE 仍有较大降价空间。

2.1、漂浮式风电降价路径清晰：风机大型化、规模化、新技术新材料新策略应用

漂浮式风电降本三要素：风机大型化、规模化、新技术新材料新策略应用。据 Aegirinsights 预测漂浮式风电 LCOE 将于目前 100-120€/MWh 降至 2040 年的 50-65€/MWh，从而进 一步缩小与固定式海上风电的成本差距。成本降低主要来自于三个驱动因素：风机大型 化、规模化、新技术新材料新策略应用。

基础与系泊平台对风机重量变化不敏感，风机大型化是最直接最有效的降本路径。机组 大型化会带来重量的提升，然而漂浮式风机的基础和系泊系统对于风电机组重量变化不 敏感。由于浮体总排水量高达 1.5 万吨，目前10MW风电机组重量也仅1000多吨，故 因风机功率提升导致的重量增加对于浮体、系泊系统的造成的影响有限。不断推进的风 机大型化可以极其显著地降低漂浮式风电的单位 MW 造价和LCOE。美国能源部发布的 报告显示，近年来全球风机机组大型化趋势日趋明显且将持续进行。厂商方面，Vestas 于 2021 年研制出了单机容量 15MW 的 V236-15.0MW 样机。该样机已于丹麦完成安装 并成功发电，预计投于韩国 1.3GWMunmuBaram 漂浮式海上风电项目。明阳智能于 2023年1月下线全球最大漂浮式海上风电机组 MySE16.X-260，单机容量16.6MW，预计投放 明阳阳江青洲四风电项目。

规模化可以通过技术和经验累积、产业链完善、规模效应等方面帮助实现成本的降低。 技术和经验累积：在大规模的项目建设各个阶段可以进行设计、建造、安装以及运 营相关技术和经验的积累，从而帮助降低新项目开发运维成本。 产业链完善：规模化扩大市场规模，吸引资本投资扩产，从而帮助完善产业链条， 加强市场竞争激烈程度，实现更低的组件供应价格。 规模效应：漂浮式风机可以在岸上建造组装，不需要在海上长期打桩，因此易于进 行标准化的流水线作业以及大规模生产。项目规模的提升可以帮助分摊固定成本， 提高生产和组装效率。

新技术、新材料、新策略应用降本提效。 新技术主要通过技术创新，如采用垂直轴风电机组、无塔筒类风电机组实现降本： 垂直轴风电机组：目前已投产漂浮式项目所采用风电机组均为水平轴风电机组， 瑞典风力涡轮机制造商SeaTwirl正在研究垂直轴漂浮式风机技术。相比于水平 轴风机，垂直轴风机有以下优点：运作无风向要求，不需要变桨装置；发电机 和变速箱通可以放置于水面或水下，维护成本低；重心低，结构更稳定。无塔筒风电机组：波士顿T-OmegaWind正在研制无塔筒设计的漂浮式风电机 组。无塔筒机组重量只有传统机组的20%，成本只有传统机组的30%。此外机 组安装更为方便，从而带来更低的安装成本。

新材料主要通过材料创新，如对浮式基础采用混凝土钢混合材料、对系泊链使用锚 链+钢丝绳/尼龙材料，材料成本下降以实现降本。 浮式基础：目前国内漂浮式基础主要为钢结构，而海外已经出现混凝土钢混合 结构浮式基础。相比于钢结构基础，混合结构基础单位重量造价更低，从而带 来更低的度电成本。预计采用混凝土结构可以降低至当前基础成本的 60%。此 外，混凝土结构有更长的设计寿命和更高的可靠性。 系泊链：当前系泊链形式主要为锚链。随着水深的增加，新材料如钢丝绳、聚 酯缆的使用是新的发展方向。新材料可以显著帮助降低系泊链的重量，降低成 本。三峡引领号就采用了锚链+钢丝绳的设计，而 Floatgendemonstrator 则采 用了尼龙系泊线的设计。

新策略主要通过创新漂浮式风电场的控制策略及漂浮式系统协同设计，以降低漂浮 式上不稳定性和疲劳载荷，从而提高发电效率和演唱使用寿命，达到 LCOE 降低。 当前漂浮式控制策略等主要是基于固定式的策略改进而来，策略有效性仍有很 大提升空间。不同于固定式，漂浮式风电风机是一个运动系统，在平移（浪涌、 摇摆、起伏）和旋转（俯仰、滚动、偏航）中产生低频振荡。基于固定式的控 制策略在漂浮式上的运用会带来不稳定和疲劳载荷的增加，导致发电效率不高 和缩短使用寿命短等问题。未来控制策略与漂浮式系统的协同设计会帮助提高 发电效率、降低系统维护成本、延长使用寿命。