在海上風電項目中,海纜的采購與敷設是成本中比較可觀的一項。那么,海纜到底有多貴?海纜又為什么越來越貴?有什么新技術可以快速扭轉這個趨勢?
海纜造價估算
以國內一個中等規模的海上風電場為例,裝機容量300MW,場址中心離岸距離30km,由一座220kV海上升壓變電站和60臺風機5MW組成。60臺風機所發電能通過35kV海纜匯集至海上升壓站,再從升壓站以220kV海纜送至陸上電網。
則估算項目的海纜造價:
220kV海纜,截面3×1000mm2,從海上升壓站到陸上系統站,長度約28km,單價約750萬元/km,總價約2.1億元;
35kV海纜,截面3×70——3×500mm2,連接風機與風機、風機與升壓站,長度約110km,平均單價約200萬元/km,總價約2.2億元。
海纜價格呈上升趨勢
隨著產業鏈的成熟,海上風電項目的總體成本在下降,也終將向平價上網靠攏。然而,海纜成本卻是一個例外,近兩年,海纜價格突飛猛進,而未來幾年,也基本可以斷定只漲不跌的態勢。究其原因,主要有以下兩點:
不同于普通電纜,海纜需要更全面的保護,外被層、鋼絲鎧裝、填充、阻水層等等,有一定的技術門檻,無論是國內還是歐洲,海纜廠家都屈指可數
海纜敷設同樣有技術門檻,最重要的是,還需要硬件設施(專業敷纜船等)
近年來,海上風電進入高速發展期,海纜需求量暴增,無論是海纜采購還是敷設,都是賣方市場。
也正因為如此,在海上風電場設計中,一個重要內容便是在減少海纜上下功夫,降低這部分的投資。比如,優化風機分組與集電線路路徑,減少海纜用量;又比如,使用66kV電壓等級設備和海纜,也可以大幅減少海纜用量。
全新研究帶來無限可能
不過,一個最新的研究項目橫空出世,或許將大幅降低海纜造價,為海上風電帶來革命性的變化。
這個名為“i4Offshore”的研究項目,是由歐盟委員會牽頭的總經費達到800億歐元的“Horizon 2020”研究項目中的一個子項,研究時間從2018年11月至2023年10月,獲得2000萬歐元的資金支持。
項目的主要目標是:以創新、可靠、強大的解決方案,在2025年之前,在海上風電高成本地區,實現項目的LCoE低于80歐元/MWh。
研究內容包括三部分:
下一代直驅機型研發;
由混合材料制成的低成本重力式-導管架基礎;
超低成本的集電線路“管內電纜”。
這種所謂“管內電纜”,其核心在于創造一種全新的水下電纜保護技術,使得普通電纜在使用高密度聚乙烯密封后,可以被當作海纜使用,徹底解決市場供應問題。
另外,敷設這種電纜也無需專業敷纜船,而是在電纜鋪設后,用標準的水槍噴射法將電纜埋入海床中。
據估計,采用這種“新型海纜”方案,總投資將降低30%以上。
目前,i4Offshore的三項技術都在丹麥Nissum Bredning海上風電場測試。最早投運的4臺SWT-7.0-154風機、低成本的重力式-導管架基礎、“管內電纜”技術,還有66kV場內電壓等級。這一切都需要時間來證明可靠性。