對(duì)負(fù)擔(dān)得起的低碳技術(shù)的需求比以往任何時(shí)候都要大

2018年，由于電力行業(yè)煤炭使用量的增加，全球與能源相關(guān)的CO2排放量達(dá)到歷史最高水平。盡管可再生能源取得了令人矚目的成績(jī)，但化石燃料仍占發(fā)電量的近三分之二，與20年前相同。有跡象表明，隨著對(duì)經(jīng)濟(jì)脫碳和解決空氣污染的承諾增加，出現(xiàn)了轉(zhuǎn)變，但需要加快行動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源目標(biāo)。隨著全球能源系統(tǒng)電氣化的繼續(xù)，現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更迫切需要清潔和負(fù)擔(dān)得起的低碳技術(shù)來(lái)生產(chǎn)電力。這份《世界能源展望》特別報(bào)告深入探討了目前總裝機(jī)容量為23吉瓦（歐洲80%），僅占全球發(fā)電量的0.3%，但有可能成為世界電力供應(yīng)支柱的海上風(fēng)電。報(bào)告對(duì)迄今為止全球海上風(fēng)電前景、對(duì)電力系統(tǒng)的貢獻(xiàn)及其在清潔能源轉(zhuǎn)型中的作用提供了迄今為止最全面的分析。

2010~2018年海上風(fēng)電年度新增裝機(jī)容量，按地區(qū)劃分

海上風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁

2010~2018年，全球海上風(fēng)電市場(chǎng)年均增長(zhǎng)近30%，得益于快速的技術(shù)改進(jìn)。在未來(lái)五年內(nèi)，全球計(jì)劃完成約150個(gè)新建海上風(fēng)電項(xiàng)目，這表明海上風(fēng)電在電力供應(yīng)中的作用越來(lái)越大。英國(guó)、德國(guó)和丹麥推動(dòng)了歐洲的海上風(fēng)電技術(shù)發(fā)展。2018年，英國(guó)15%的電力來(lái)自海上風(fēng)電。2018年，中國(guó)新增的海上風(fēng)電裝機(jī)超過(guò)世界其他國(guó)家。

2018年海上風(fēng)電裝機(jī)容量以及電力供應(yīng)份額，按國(guó)家劃分

2018年海上風(fēng)電行業(yè)領(lǐng)先市場(chǎng)參與者

2018年海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)主要制造商

海上風(fēng)電的未開(kāi)發(fā)潛力是巨大的

最好的海上風(fēng)電場(chǎng)址能夠提供的電力供給將超過(guò)目前全球電力消費(fèi)。這只涉及了近海的場(chǎng)址的挖掘。國(guó)際能源署在本報(bào)告中啟動(dòng)了新的地理空間分析，以按國(guó)家劃分評(píng)估海上風(fēng)電技術(shù)潛力。該分析基于最新的全球風(fēng)速和質(zhì)量天氣數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮了最新的渦輪機(jī)設(shè)計(jì)。海上風(fēng)電的技術(shù)潛力為36000太瓦時(shí)/年，適用于在60米深、距離海岸60公里以?xún)?nèi)的水域安裝，而目前全球電力需求為23000太瓦時(shí)。浮動(dòng)渦輪機(jī)從海岸向更深處移動(dòng)，可以釋放出足夠的潛力，滿足2040年全球總電力需求的11倍。我們新的地理空間分析表明，僅海上風(fēng)電就能滿足包括歐洲、美國(guó)和日本在內(nèi)的一些國(guó)家數(shù)倍的電力需求。該行業(yè)正在調(diào)整各種在石油和天然氣領(lǐng)域已經(jīng)得到證實(shí)的浮動(dòng)基礎(chǔ)技術(shù)。第一批項(xiàng)目正在開(kāi)發(fā)中，旨在證明海上浮動(dòng)風(fēng)電技術(shù)的可行性和成本效益。

最大的商用風(fēng)力渦輪機(jī)的演變

海上風(fēng)電的特性對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)展充滿前景

因?yàn)楦蟮臏u輪機(jī)和其他技術(shù)改進(jìn)正在幫助充分利用可用的風(fēng)能資源，新的海上風(fēng)電項(xiàng)目具有40~50%的容量系數(shù)。盡管海上風(fēng)力并非隨時(shí)可用，但在這些水平上，海上風(fēng)電與某些地區(qū)的燃?xì)夂腿济弘姀S的容量系數(shù)相匹配。其容量系數(shù)超過(guò)陸上風(fēng)電，約為太陽(yáng)能光伏發(fā)電的兩倍。海上風(fēng)電輸出因風(fēng)力強(qiáng)度而異，但其小時(shí)變化性低于太陽(yáng)能光伏發(fā)電。與太陽(yáng)能光伏發(fā)電相比，海上風(fēng)在較窄的區(qū)間內(nèi)波動(dòng)，每小時(shí)波動(dòng)為20%，而太陽(yáng)能光伏的幅度高達(dá)40%。

年度容量系數(shù)，按技術(shù)和區(qū)域劃分

海上風(fēng)電的高容量系數(shù)和低間歇性使其系統(tǒng)價(jià)值與基荷技術(shù)相當(dāng)，將其歸入間歇性基荷技術(shù)。海上風(fēng)電可以每天全時(shí)間發(fā)電，并在歐洲、美國(guó)和中國(guó)的冬季以及印度的季風(fēng)季節(jié)生產(chǎn)更多的電力。這些特性意味著海上風(fēng)電的系統(tǒng)值一般高于其陸上風(fēng)電，隨著時(shí)間的推移，其穩(wěn)定性要高于太陽(yáng)能光伏。海上風(fēng)電也有助于電力安全，其高可用性和季節(jié)性模式能夠比其他間歇性可再生能源（VRE）對(duì)系統(tǒng)需求做出更有力的貢獻(xiàn)。在此過(guò)程中，海上風(fēng)電有助于減少二氧化碳和空氣污染物的排放，同時(shí)減少對(duì)可調(diào)度發(fā)電廠的投資需求。海上風(fēng)電的優(yōu)勢(shì)還包括避免其他可變可再生能源所面臨的許多土地使用和社會(huì)接受問(wèn)題。

新建海上風(fēng)電和太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目模擬周均容量系數(shù)，按區(qū)域劃分

海上風(fēng)電有望成為具有競(jìng)爭(zhēng)力的電力來(lái)源

在未來(lái)十年內(nèi)，海上風(fēng)電將與其他可再生能源（包括太陽(yáng)能光伏）競(jìng)爭(zhēng)。海上風(fēng)電的成本正在下降，而且將進(jìn)一步下降。融資成本占發(fā)電總成本的3~0%，支持性政策框架現(xiàn)在使項(xiàng)目能夠在歐洲獲得低成本融資，并授予零補(bǔ)貼投標(biāo)金。技術(shù)成本也在下降。預(yù)計(jì)到2040年，海上風(fēng)電發(fā)電的平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）將下降近60%。再加上其對(duì)系統(tǒng)相對(duì)較高的價(jià)值，這將使海上風(fēng)電成為最具競(jìng)爭(zhēng)力的電力來(lái)源之一。在歐洲，最近的拍賣(mài)表明，海上風(fēng)電將很快在成本上超過(guò)新建氣電，與太陽(yáng)能光伏和陸上風(fēng)電持平。在中國(guó)，海上風(fēng)電或?qū)⒃?030年左右與新建煤電競(jìng)爭(zhēng)，并可與太陽(yáng)能光伏和陸上風(fēng)電相媲美。在美國(guó)，最近的項(xiàng)目提案表明，海上風(fēng)電將很快成為一種負(fù)擔(dān)得起的選擇，有可能為美國(guó)東海岸的需求中心提供服務(wù)。

項(xiàng)目發(fā)電時(shí)模擬的小時(shí)到小時(shí)變化范圍按技術(shù)劃分

2018年完成的海上風(fēng)電項(xiàng)目資本成本占比，按組成和平準(zhǔn)化度電成本劃分

海上風(fēng)電的歷史平準(zhǔn)化度電成本和歐洲最近競(jìng)價(jià)中的成交價(jià)

新建海上風(fēng)電項(xiàng)目平均運(yùn)維成本（O&M），按區(qū)域劃分

創(chuàng)新正在大幅降低海上風(fēng)電的成本，輸電成本將變得越來(lái)越重要。2018年，包括輸電在內(nèi)的1吉瓦的海上風(fēng)電項(xiàng)目的平均前期成本超過(guò)40億美元，但未來(lái)十年成本將下降40%以上。渦輪機(jī)、地基及其安裝成本降低了60%，推動(dòng)了整體下降。如今，輸電業(yè)務(wù)約占海上風(fēng)電總成本的四分之一，但隨著新項(xiàng)目離海岸進(jìn)一步移動(dòng)，其在總成本中所占的份額將增至約一半。電力輸送方面的創(chuàng)新，例如通過(guò)努力擴(kuò)大直流技術(shù)的限制，對(duì)于在不增加新項(xiàng)目總成本的情況下支持新項(xiàng)目至關(guān)重要。

2018~2040年歐盟、中國(guó)和美國(guó)新建海上風(fēng)電項(xiàng)目的平準(zhǔn)化度電成本

海上風(fēng)電將成為1萬(wàn)億美元的業(yè)務(wù)

到2040年，全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量將至少增長(zhǎng)15倍，成為萬(wàn)億美元的行業(yè)。根據(jù)目前的投資計(jì)劃和政策，全球海上風(fēng)電市場(chǎng)將以年均13%的速度增長(zhǎng)，到2030年每年增加20吉瓦。這將需要在未來(lái)20年投入8400億美元，幾乎與氣電或煤電裝機(jī)相匹配。實(shí)現(xiàn)全球氣候和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)需要更快的增長(zhǎng)：到2030年，新增裝機(jī)需要接近40吉瓦/年，使累計(jì)投資超過(guò)1.2萬(wàn)億美元。

預(yù)測(cè)的全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量和在電力供應(yīng)中的份額，按情景劃分

2019~2040年世界范圍內(nèi)在海上風(fēng)電、氣電和煤電裝機(jī)上的累計(jì)資本開(kāi)支，按情景劃分

2018~2040年歐盟海上風(fēng)電展望

2018~2040年中國(guó)海上風(fēng)電展望

2018~2040年美國(guó)海上風(fēng)電展望

越來(lái)越多的區(qū)域的政策支持支撐了海上風(fēng)電的光明前景。一些歐洲北海國(guó)家—包括英國(guó)、德國(guó)、荷蘭和丹麥—均有支持海上風(fēng)電的政策目標(biāo)。盡管中國(guó)是這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)相對(duì)新近者，但中國(guó)正在迅速發(fā)展其海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，目標(biāo)是到2020年開(kāi)發(fā)10吉瓦的“一攬子工程”。在美國(guó)，州一級(jí)的目標(biāo)和聯(lián)邦激勵(lì)措施將啟動(dòng)海上風(fēng)電市場(chǎng)。此外，韓國(guó)、日本、中國(guó)臺(tái)灣和越南的政策目標(biāo)已經(jīng)到位，項(xiàng)目正在開(kāi)發(fā)中。

到2030年至少10吉瓦新增裝機(jī)海上風(fēng)電的政策目標(biāo)

美國(guó)海上風(fēng)電支持政策

海上風(fēng)電與海上油氣活動(dòng)之間的協(xié)同效應(yīng)提供了新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。由于海上能源運(yùn)營(yíng)共享其供應(yīng)鏈中的技術(shù)和要素，石油和天然氣公司多年前就開(kāi)始投資海上風(fēng)電項(xiàng)目。我們測(cè)算，海上風(fēng)電項(xiàng)目（包括建筑和維護(hù)）的全部生命周期成本中約有40%與海上石油和天然氣部門(mén)具有顯著的協(xié)同效應(yīng)。這意味著未來(lái)20年，歐洲和中國(guó)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)將達(dá)到4000億美元或更多。地基和海底結(jié)構(gòu)的建造提供了潛在的交叉業(yè)務(wù)，與平臺(tái)維護(hù)和檢查相關(guān)的做法也提供了可能性。除了這些機(jī)會(huì)之外，海上石油和天然氣平臺(tái)需要通常由燃?xì)廨啓C(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供的電力，可以通過(guò)附近的風(fēng)電場(chǎng)提供電力進(jìn)行替代，從而減少二氧化碳排放、空氣污染物和成本。

海上風(fēng)電：從岸上到項(xiàng)目的平均距離，按國(guó)家劃分

海上風(fēng)能可以加速清潔能源轉(zhuǎn)型

海上風(fēng)電可以通過(guò)脫碳發(fā)電和生產(chǎn)低碳燃料來(lái)幫助推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型。在未來(lái)20年內(nèi)，其擴(kuò)張可避免全球電力部門(mén)50~70億噸的二氧化碳排放量，同時(shí)通過(guò)減少對(duì)進(jìn)口燃料的依賴(lài)，減少空氣污染和加強(qiáng)能源安全。歐盟準(zhǔn)備繼續(xù)引領(lǐng)海上風(fēng)電行業(yè)，以支持其氣候目標(biāo)：到2030年，其海上風(fēng)電裝機(jī)將至少增加四倍。這一增長(zhǎng)使海上風(fēng)電有望在二十一世紀(jì)四十年代成為歐盟最大的電力來(lái)源。除了電力，海上風(fēng)電的高容量系數(shù)和不斷下降的成本使它成為生產(chǎn)低碳?xì)錃獾暮眠x擇，這是一種多功能產(chǎn)品，可以幫助建筑行業(yè)脫碳，以及一些最難減少的工業(yè)和運(yùn)輸。例如，一個(gè)1吉瓦的海上風(fēng)電項(xiàng)目可以生產(chǎn)足夠的低碳?xì)錃鈦?lái)為大約25萬(wàn)個(gè)家庭供暖。對(duì)低碳?xì)涞男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，也可能大大增加離岸市場(chǎng)的潛力。歐洲正尋求開(kāi)發(fā)海上'樞紐'，用于利用海上風(fēng)能發(fā)電和清潔氫氣。

并非一帆風(fēng)順

海上風(fēng)電面臨若干挑戰(zhàn)，可能會(huì)減緩其在成熟和新興市場(chǎng)的增長(zhǎng)，但政策制定者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以掃清未來(lái)道路。開(kāi)發(fā)高效的供應(yīng)鏈對(duì)于海上風(fēng)電行業(yè)提供低成本項(xiàng)目至關(guān)重要。這樣做可能需要在規(guī)模越來(lái)越大的支援船只和建筑設(shè)備方面投資數(shù)十億美元。面對(duì)不確定性，這種投資尤其困難。各國(guó)政府可以通過(guò)確立海上風(fēng)電的長(zhǎng)期遠(yuǎn)景，并精確確定為幫助實(shí)現(xiàn)這一愿景而采取的措施，促進(jìn)這類(lèi)投資。長(zhǎng)期清晰性還將實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電的有效系統(tǒng)集成，包括系統(tǒng)規(guī)劃，以確保在低風(fēng)力可用期間的可靠性。

海上風(fēng)電的成功取決于發(fā)展陸上電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。無(wú)論是開(kāi)發(fā)海上輸送的責(zé)任還是輸送系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的責(zé)任，法規(guī)都應(yīng)鼓勵(lì)有效的規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)踐，以支持海上風(fēng)電的長(zhǎng)期愿景。這些法規(guī)應(yīng)認(rèn)識(shí)到，發(fā)展陸上電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)于有效整合海上風(fēng)電發(fā)電至關(guān)重要。如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)加固和擴(kuò)展，就有大量海上風(fēng)電閑置的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步擴(kuò)張的機(jī)會(huì)可能會(huì)被扼殺。海洋規(guī)劃做法、授予發(fā)展權(quán)利的條例和公眾接受問(wèn)題也可能減緩發(fā)展。

海上風(fēng)電的未來(lái)看起來(lái)光明，但取決于正確的政策

隨著脫碳和減少當(dāng)?shù)匚廴镜呐涌?，海上風(fēng)電的前景非常積極。雖然海上風(fēng)電目前僅提供全球0.3%的電力供應(yīng)，但它在全球具有巨大的潛力，在更廣泛的能源系統(tǒng)中可以發(fā)揮重要作用。海上風(fēng)電可以降低發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳排放量和空氣污染物。它還可以通過(guò)生產(chǎn)清潔氫氣和相關(guān)燃料。海上風(fēng)電的高系統(tǒng)價(jià)值提供了優(yōu)勢(shì)，與其他可再生能源和低碳技術(shù)一起，為它的作用提供了強(qiáng)有力的理由。政府政策將繼續(xù)在海商風(fēng)電的未來(lái)和全世界清潔能源轉(zhuǎn)型的總體步伐中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

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