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可再生能源风电行业2019展望: 竞价上网 新时代的开展

2018-12-26 10:09| 发布者: 电力信息化网| 查看: 113| 评论: 0|来自: 工银国际

摘要: 2018年是中国风电行业重要的一年,因为政府最终决定2019年正式取代标杆电价,走向竞价机制,这意味着风电行业向平价上网迈进了一大步。
在全面竞价上网的政策背景下,电价成为资源配置方式的核心关键词,国家能源局发布的47号文规定,上网电价占评分标准的权重不低于40%,意味着承诺上网电价是“竞价”最重要的考核指标,其得分成为衡量企业竞价胜出的关键。

如何通过降低度电成本拿出具有竞争力的上网电价成为企业获取资源的关键。风电场的整体规划设计是一个复杂的系统工程,如何从宏观选址伊始的项目全生命周期层层优化风电场设计方案,降低度电成本、精算收益率并预估电价是一个棘手的难题。

特变电工致力于为客户提供度电成本最优的风电场解决方案,从风场的开发建设到运营维护,可以总体概括为四个方面,分别是资源评估、方案设计、风场的建设以及投运后的行维护。风资源评估处于风场开发的前期阶段,风资源评估的准确与否,对之后的投资以及建设都会产生至关重要的作用。

风资源评估分为五个重点工作,分别是宏观选址、精细化测风、机组选型、微观选址以及后评估。

下面将通过两个经典项目案例,分享在风资源评估过程中经常会面对的问题以及解决方案。

大容量风电基地风资源评估

近几年由于政策调整、部分省份红色预警解除以及高压输电线路的建设等因素,风电开发工作有从南方向三北区域转移的趋势。

第一个项目位于甘肃玉门,在相距60公里的距离分别规划了300MW开发容量的两个场区,盛行风向都是正西和正东风。根据风电基地标准排布间距来进行布机,每个场区都使用单机容量2.0兆瓦的风机布置150台,进行发电量的测算。然而虽然场区A的机位平均风速比场区B高0.12m/s,但发电量却少了8%。为什么风速高的场区发电量不仅不多,反而差这么多呢?

我们将问题拆分开,分别看一下两个场区的风速分布以及对应的威布尔分布。可以看到场区A的风速分布与威布尔曲线拟合的较好,场区B的风速分布与威布尔曲线的相关性只有0.88。此外,我们可以看出,两个场区在9-12米每秒的风速区间中,风速频率相差较大,这段风速区间刚好是风机接近满发时的风速。因此虽然场区B的整体平均风速与场区A相比略小,然而他的风速分布更利于风机出力。

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此外,在风机型号的选择上也导致场区A的发电量不及预期。如图是两个场区所使用风机的功率曲线标幺值以及对应的标幺值差值。我们可以看出,标幺值差值在7-9米每秒的风速区间达到峰值,说明在这个风速段中,两种风机的发电性能是有较大差异的。针对不同风资源特性的场区,需要对症下药,选择匹配度最高的风机,以获得最大收益,减少资源浪费。

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对于大型风电基地来说,有两个概念是比较重要的,一个是尾流交换区,另一个是单位占地产能率。当前的风机排布方式是根据已经投建的风电基地进行选择的,尾流损耗都在5%上下波动,对应的单位产地产能率也处于比较低的水平。针对这样的情况,需要进行风机间距的优化,平衡尾流交换区和单位占地产能率间的关系。

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针对项目的特性,进行风机型号、间距等定制优化方案,最终使得场区A的等效小时数提升500个小时数,此外还可以通过控制圈地面积,大幅提升单位产能,减少资源浪费,发挥其最大利用价值。

平原风电场风资源评估

第二个项目位于山东菏泽,是具有一定代表性的平原项目,这个项目比较有意思的一点是,它的各个高度综合拟合风切变达到0.41,像这样的情况,我们就需要对它的切变进行一个更加详细的针对性分析。在当地风切变变化体现在白天地表升温,热稳定度降低,切变减小,夜晚切变增大,秋冬气温较低,大气层结稳定,风切变减小的规律。此外,在中低风速区间,地表障碍物的粘滞效应随着风速增大而加强,使得切变也随之增大,当风速达到强风水平,地表粘滞效应减弱,风切变逐渐回到较为平稳的状态。

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对于这种风切变较大的项目,风机叶片受力不平衡程度较高,更需要重视叶片的受力分析,避免隐患。最近有很多高校都对风轮面等效风速进行了研究。用于替代传统的以轮毂高度风速测算发电量方法。尤其对于风切变比较大的项目,传统方法会引入比较大的误差。

这个方法是将风轮面分为若干个区间,将各个高度的风速进行积分的过程。当我们获得了风轮面等效风速后,我们可以将风机轮毂高度处的功率曲线替换为功率与风轮面等效风速的关系曲线,进一步提高计算准确性。

将风轮面等效风速和新的风机功率曲线结合到CFD计算中,我们可以计算得到更加准确的年发电量。经过对两种方法的比对测试,可以看出在8-10米每秒,风机接近满发的风速区间内两种方法相差最大,可达到10%。

引入风轮面等效风速和对应风机功率曲线的概念可以大大减少由于叶片上下接触风速不均匀而导致的风速估算误差以及发电量测算误差,提升评估结果的可信度。

每个项目都有它独一无二的特点和属性。特变电工致力于为风场前期开发提供准确可靠的风资源分析和解决方案,分析不确定性因素,把控风险,起到降低投资,提升收益的作用,为客户创造更大价值。

总体而言,我们预计到2018年年底中国的海上风电装机容量将同比增长68%至4.7GW (截至今年8月底:3.1GW),于2019年和2020年分别增加至8.2 和11.2GW。准备项目较多的省份包括广东(11GW) ,江苏(6.7W)和浙江(5.6GW)等(图7和9)。

2018年是中国风电行业重要的一年,因为政府最终决定2019年正式取代标杆电价,走向竞价机制,这意味着风电行业向平价上网迈进了一大步。

2019年,我们展望:
1)在鼓励国家可再生能源消耗的政策帮助下,平均限电率进一步缩减并接近5%;
2)随着运营商加速建设已审批的项目以避免电价不确定性风险,中国风电装机将有所增加; 
3)由于陆上新建风电项目增长较慢,运营商将继续加大海上风电项的投资; 
4)竞价上网会从小规模开始,但市场化交易将继续对平均电价构成压力; 
5)待启动的可再生能源配额制(“RPS”)将增加全国可再生能源消耗,而绿色证书的引入有望在一定程度上增强运营商的现金流并减少可再生能源基金的缺口。同时,由于风机售价下行的压力持续,我们预计风机制造商将在2019年继续面临利润率紧缩的问题,但随着市场进一步整合,市场巨头如金风科技和远景能源等将更具防御性并能获得更多市场份额。

限电率逐渐达到十三五计划中的预定目标

在政府的利好政策,电力需求增长以及特高压线路投运的支持下,中国的风能利用率在2018年内持续改善 - 全国风电限电率在2018年第一至三季度下降3个百分点至9% (2014年以来的最低水平),风电利用小时则同比增长13%至1,565小时。

竞价的影响有限,但持续增加的市场化交易将继续对平均电价构成压力

回顾2018年5月,国家能源局发出通知要求陆上和海上风电项目的审批从2019年开始通过竞价机制进行,取代现有的I-IV区标杆上网电价。虽然这标志着向平价上网迈出了重要一步,但我们预计至少在未来2 - 3年内不会出现大规模的竞价,出于以下原因:

主要营运商已经拥有大量已获取审批的项目。例如,截至2018年第3季度末,龙源和华能新能源分别拥有7.5GW和3.8GW的已审批项目,这些项目都不受竞价机制影响,并预计在未来1 - 2年内投运。我们认为这些项目已足以让他们至少在2020年之前维持其产能扩张目标。

母公司的潜在资产注入。国内主要风电场运营商是国有企业,其母公司持有丰富的可再生能源资产,未来很可能会注入上市公司(图10)。

我们认为2019年开始实施的竞价对风电项目的平均电价影响不大,但由于市场化交易持续增加的关系,运营商可能会看到未来几年平均电价会有一个缓慢下降的趋势。中随着电力市场改革继续推进,我们预计市场化交易比例将从2017年的26%增加到2018年的40%。市场化交易下的平均电价通常低于标杆电价。据彭博新能源财经称,今年1季度风电市场化交易的价格一般比标杆电价折让18.5%。随着市场化交易持续增长的趋势,我们预计未来几年风电运营商的平均风电价格将逐步下降。我们在对主要运营商的财务预测中假设其平均电价每年下降2-3%。

可再生能源配额制将在年底前完成并于明年生效

国家发改委于今年9和11月公布了可再生能源配额制(“RPS”)的第2和第3稿。经过几轮咨询,我们预计可再生能源配额制将在年底前完成,特别的是该文件由国家发改委和国家能源局共同签署,而不是像第一稿中单独由能源局签署,故我们认为更新版本具有更强的执行性。总体而言,我们认为可再生能源配额制对可再生能源行业有利,原因如下:

每年每个省都设定了一个可再生能源消耗目标。三种类型的实体将负责实现目标:1)电网公司; 2)配电和售电公司; 3)从自备电厂从或市场交易中获取电力的工业公司。我们认为,该目标将激励这些公司在每个省采购更多的可再生能源,从而提高可再生能源的利用率并缓解其限电问题。

引入绿色证书用于评估可再生能源配额制中的要求。绿色证书的角色在第三稿文件有所淡化,但绿证仍然用于对不同实体进行可再生能源配额制中考核的工具,其中1分证书相当于1MWh的可再生能源。虽然目前绿色证书的价格仍然存在不确定性,但我们认为更多的绿证交易将够缩小未来可再生能源基金的缺口。

现有项目的电价保持不变,运营商的现金流状况将获改善。任何以绿色证书交易的可再生能源电价的差额将由可再生能源基金补偿。而出于绿色证书的还款时间较补贴短,我们认为这将改善运营商的现金流量状况。

上游市场的价格竞争仍在继续,削弱了风机制造商的盈利能力

我们注意到中国1.5-2.0MW风电装机的招标价格在18年上半年急剧下滑,并于9月份下跌至接近3,000元/千瓦。招标价格的暴跌主要是由于平均电价降低导致运营商对价格和发电效率比以前更敏感,继而引发风机制造商之间的价格竞争。根据我们了解,有部分开发商更要求重新协商早期的风机订单来应对价格波动。目前价格压力在整个供应链中传递。

虽然金风科技在其第3季度业绩中表示风机招标价格已在9月份稳定下来,但由于风机销售收入在装机交付时才确认,故通常需要12-18个月的时间才能反映在其收益表中,所以我们认为制造商会在2019年承受持续的利润率挤压。

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