第一情报 ---能源与环境

海上风电的成本降低――LEANWIND项目介绍

供稿人:罗天雨  供稿时间:2018-11-30   关键字:风力发电  海上风电  LEANWIND  

一、LEANWIND项目背景资料

欧盟承诺到2050年将温室气体排放量比1990年减少80%~95%,这将对目前的能源系统带来重要影响。风电在实现欧盟的可再生能源目标中起到至关重要的作用。事实上,欧洲的海上风电正迅速转变成低碳供电的主流趋势。近年来,对海上风电的需求成倍增长,预计到2030年风电将占欧盟总需求的23%。如今,风力发电占约欧盟总需求的11%,部分国家尤甚(丹麦42%、西班牙20%、德国13%和英国11%)。风能板块创造了超过300,000个就业岗位,年创收720亿欧元。这种前所未有的增长归功于竞争日益激烈,而竞争白热化的原因则是多方面的,如资本成本的降低、工业的发展和技术的进步。

LEANWIND项目由爱尔兰科克大学领导并由来自11个国家的31个参与方共同参与(52%来自工业领域)。多元化的团队聚集了来自油气、海洋、航运和海上风电行业等多个领域的专家,他们的存在代表横跨了整个供应链,包括开发商、公用事业、涡轮机供应商、船东、造船、船级社、学者和其他工业领域的代表。该项目从欧盟委员会获得了近1000万欧元的资助,项目总价值约为1480万欧元,于2013年12月开始运作,已运营4年。

在2013年海洋风电的平准化度电成本(LCOE)是140欧元/兆瓦时,在项目的运行周期里,这项成本将大幅下降,到 2020年将达到100欧元/兆瓦时的目标。瑞典大瀑布电力公司(Vattenfall)2016年为克里格风电项目(位于丹麦波罗的海)竞标的报价49.9欧元/兆瓦时创下了LCOE的新纪录。尽管LEANWIND并没有对能源成本预期的巨大转变负责,但创新、新颖的设计和精益的建筑在海上风能探索零补贴的道路上发挥了巨大的作用。

要真正实现和维持海上风电预期的成本削减,及确保其成本在能源领域拥有竞争力,仍有很长的路要走。用电成本的下降趋势已经并将加剧价格竞争,因为开发商为了达到预期目标正铆足劲头。东亚和北美的新兴市场仍需要利用现有行业中的经验来实现这些目标。此外,那些远离海岸、条件恶劣和较深水域将要建造的风电设施将带来新的挑战。更大型的涡轮机和风电项目也意味着需要更大型的设备和新的物流及维护问题。LEANWIND将为不远的将来为发电场提供类似的优化,结合已开展的研究项目,确保海洋风能在未来的能源组合中占有一席之地。

二、LEANWIND的目标和策略

LEANWIND的主要目标是通过应用精益原则,开发最先进的技术和工具,降低海上风电场的运行及供应链的成本。“精益思维”是一个动态的、知识驱动的、以最终用户为中心的过程,通过这个过程,相关企业中的人们能够以创造价值为目标持续缩减无意义的流程,简化过程。主要理论如下:

1、发现客户的需求

2、追踪、缩减或取代流程中不必要的过程

3、持续不断地追求革新

4、系统地寻求改革

精益原则最初由丰田公司首创,目的是优化制造业的流程,这些优化和提高效率的理论后来被其他行业广泛采用,以消除冗余和精简流程。精益原则的应用是海上风电行业的一个创新发展。

系统地来看,LEANWIND将精益模式应用于从安装、运营维护(O&M)到设备关停等每个关键阶段,以高效整体战略来支持海上风电场的发展。为考虑不同行业所有者的需要,从三个层面上达到效率:项目战略规划和管理层面,项目战略运营层面,细节技术或流程层面。

LEANWIND特别演绎了在过渡水深部署、安装和操作大型风力涡轮机(WT)(功率5~10兆瓦)的挑战,使用固定桩和浮动结构相结合,更适合有长期规划的风力发电场。通过设计和管理船舶、内部结构改造和运营维护策略等创新手段来解决与那些结构相关的运输、物流和维修事项,来降低资本支出和运营成本。这些创新举措在尽可能的情况下经过严格的测试和验证,并计算了这些措施对行业的成本效益。该项目还评估了这些创新在行业里的适用性,以便市场对已实施的创新举措有良好的容纳和消化,并确保对成本下降有快速的见效,从而有助于提高该业务的行业竞争力及创造更多的就业机会。

三、结论和发现

以下是LEANWIND项目的一些关键成果和影响:

1、全面分析行业所面临的挑战,提供有效的解决方案;

2、为固式和浮式结构设计了新型的配件和子结构框架,以最小化成本和安装时间;

3、通过改进安装流程,简化大型涡轮和固式和浮式机组的部署和安装,如优化甲板使用率、优化涡轮高效安装流程,以及能够促进子结构更快、更安全装载、运输或压载作业的技术;

4、开发整体供应链物流模型以优化场景、提高效率、减少瓶颈。包括适用于港口物流、运输、船舶租赁等的独立模块;地理信息系统(GIS)传输模型;以及港口布局/配置决策模型用以改进陆上物流规划;

5、构建了涉及资本支出与安装、运营支出、机组停运、风险与运营周期评估的全运营周期财务模型;

6、为典型的现有和计划中发电场开发一系列模型,并为优化操作和维护策略提供建议,此举将有助于降低成本和提高效率。包括战略决策支持工具、动态调度模型、和风险框架模型;

7、评估可靠、务实、维护(RAM)策略、利用现有软件工具和适宜的建模方法以便有效识别风机的关键组件,并开发选定故障/降级模型,为运营维护工具提供输入,促进策略优化和以可靠为关键、省时为导向的维护措施;

8、制作、测试远程设备和状态监控软件(CMS),以降低人工干预的必要性及减少维护成本;

9、提供定制安装和船舶维修理念,以满足日益增长的需求;

10、承接油罐和平台测试以验证和评估既定项目创新和流程的效益,如远程装置、重力结构装置、浮式结构和海上作业;

11、开发并展示船舶仿真技术以评估创新设计理念、复制部署及操作维护活动,降低部署新策略而产生的风险;

12、为安装和操作维护制定行业特定的安全及培训流程;

13、评估欧洲大型离岸风电机组的商业模式,以吸引现有和新的投资渠道;

14、结合海上风电场的财务和物流模型,评估优化流程和技术解决方案的优势,从而为风电场的发展提出建议;

15、从环境、社会和经济角度评估项目创新的非技术利弊影响;

16、为业务和政策领域的未来增长和发展提供建议,以充分助力行业发展;

综上所述,该项目已经成功地实现了大量创新解决方案,这些方案可以改进现有的实践并制定标准,以帮助行业满足其低用电成本LCOE的期望,并随着行业的发展保持低成本。

 

参考资料

1、https:// www.leanwind.eu

2、https://www.offshorewind.biz/2014/02/10/new-offshore-wind-cost-reduction-project-launched/

 


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