《风能》“海风列国志”系列专栏| “童话王国”的海上风电新篇章

 “童话王国”的海上风电新篇章

负电费

2019 年12 月的第一个周末，名为“Atiya”的风暴在北大西洋海域肆虐，丹麦沿海的无数风电机组处于满载甚至超载运转状态，生产出大量的富余电力。如果不能即时消纳，将对电网产生冲击，进而造成严重的电网超载事故。

当时，很多丹麦家庭收到电力公司的通知，请求他们将洗碗机、洗衣机和其他大功率电器定时到凌晨工作，电力公司会向用户支付费用，也就是说电费为负值。

据北欧电力交易市场Nord Pool的消息，2019 年12 月9 日周一凌晨2时至3 时，丹麦日德兰半岛的居民电价达到―0.163 丹麦克朗/ 千瓦时（约合人民币―0.174 元/ 千瓦时）的最低值。整个2019 年，由于大风天气导致的电力过剩，丹麦东部和西部两个电价地区分别出现51 个小时和40 个小时的负电价时段。

造成上述局面的一个重要原因是，风电的大规模开发。2019 年，丹麦46.9% 的电力来自风电，其中40% 来自海上风电。

沃旭能源

欧洲北海地区拥有丰富的油气资源。虽然份额没有挪威和英国多，但丹麦海域的油田每年也为该国创造出数百亿丹麦克朗的产值，在年度GDP中的占比一度超过2%。

为了开发和管理这个产业，丹麦政府于1973 年成立了丹麦天然气公司，不久后改名为丹麦石油和天然气公司（Danish Oil andNatural Gas）， 即DONG 公司。然而，DONG 公司志存高远，开采北海油气资源没多久，就开始琢磨涉足电力领域。在对丹麦发电和输电行业进行大规模并购之后，DONG 公司于2006 年改名为DONG Energy，正式从一家上游油气公司转变为泛能源企业。

应该说，丹麦人的眼光还真是长远且精准。

当年，在DONG 公司收购的电力资产中， 就有1991 年建成运营、丹麦乃至世界上的第一座海上风电场⸺Vindeby。用今日的标准来看，Vindeby 项目的规模实在很小，所用风电机组的单机容量只有450kW，11台风电机组的总功率还不到如今最先进机组单机容量的一半。Vindeby 项目采用的风电机组来自丹麦的BonusEnergy 公司，它后来被西门子公司收购，成为西门子风电部门（如今的西门子歌美飒）的基石。

在1991 年，海上风电还是一个新事物，建设和运营成本远高于陆上风电。即便Vindeby 项目的水深只有4 米，距离丹麦海岸线仅为2 千米，当时风电行业的大部分人仍觉得开发这个项目太不切实际了。但Vindeby作为一个示范项目运营得相当成功，不仅为2200 户家庭提供了所需的电力，建成投产后的运营成本也持续下降。虽然很长一段时期内，Vindeby项目一直处于亏损中，但它所提供的建设和运营数据显示，海上风电大有可为。

1995 年，丹麦的第二座海上风电场⸺Tunø Knob 建成运营，规模比Vindeby 项目略大，安装了10 台单机容量为500kW 的风电机组，最大水深为7 米，距离丹麦海岸线为6 千米，可以满足2800 户家庭的电力需求。值得一提的是，在Tunø Knob 项目中，丹麦风电设备制造巨头Vestas 第一次向海上风电项目供应风电机组。从这里也能看出丹麦风电设备制造业的强大，世界第一大与第三大风电机组制造商都根植于丹麦。

1998 年，丹麦政府宣布了一个雄心勃勃的计划：开发5 座海上风电场，总装机容量将达到75 万千瓦，是Vindeby 项目的150 倍。2012 年，这个目标被扩大到150 万千瓦。到2020年， 丹麦海上风电规模已达到170万千瓦。

DONG Energy 公司在丹麦海上风电产业发展过程中扮演着至关重要的角色，在170 万千瓦总装机中占据60% 的份额。仅是2013 年建成运营的Anholt 项目，装机容量就达到40万千瓦。

2017 年，DONG Energy 公司宣布以10.5 亿美元（约合人民币68.6亿元）的价格出售全部油气资产，并改名为Ørsted（中文名：沃旭能源），全力投入新能源领域，主要方向是海上风电。

如今的沃旭能源已是全球第一大海上风电运营商，拥有近700 万千瓦的海上风电装机容量，并签署了超过800 万千瓦的海上风电场建设合同。“沃旭”这个名字来自19 世纪的丹麦物理学家和化学家Hans Ørsted（汉斯· 奥斯特）。Hans Ørsted 首先发现了通电导线中的电流对磁针的作用力，并首次分离出铝元素，他还是“思想实验”概念的提出者。

传统与战略

丹麦有着超过120 年利用风力发电的历史。早在1891 年，丹麦政府就资助了第一台风电机组的研制。到第一次世界大战结束时，风电已经在丹麦电力产量中占3%。在第二次世界大战前后，丹麦工程师开始运用空气动力学设计、优化风电机组叶片，最先进的风电机组单机功率达到200kW。

20 世纪60 年代，由于当时的油价很低，丹麦选择了燃油发电。1973年，丹麦是经合组织（OECD）中最依赖石油进口的国家，超过90% 的能源供应来自进口石油。

过高的成本导致丹麦风电行业的发展一度停滞。然而，1973 年的石油危机让丹麦政界和社会认识到，石油以外的能源供应必须被提到议事日程上。经过对核电长达10 年之久的讨论，丹麦于1985 年决定放弃核电。

最终，丹麦还是选择了发展风电这条道路。而狭小的国土面积，迫使丹麦人在把“风车插满”空地之后，又将目光投向风大、水浅的沿海，包括北海和波罗的海。

丹麦海上风电过去30 年的发展，很大程度上得益于政府的可再生能源战略和决心。在4 年举行一次大选的情况下，丹麦过往几届政府开发海上风电的决心一直没有动摇。

当然，发展可再生能源不仅仅是决心和口号，更需要掏出真金白银。1977 年，丹麦政府开始向电力和燃油用户征收能源税，随后多次提高税率，并进一步把征税对象扩大到煤炭和天然气用户。相关收入被用于支持可再生能源的研发。

1976 年以来，丹麦政府向风电项目提供了相当于其建设成本30% 的现金补助。该政策延续到1992 年，被新的上网固定电价（Feed-In Tariff，FIT）政策取代。后者向民间资本提供了一个稳定且可观的回报，为风电行业的高速发展吸引了大量资金。但另一方面，由于上网电价固定，并且优先并网，丹麦风电企业为了利润，会尽量多发电，对市场需求的波动和价格信号无动于衷，一定程度上导致了能源市场资源的低效配置。

1992 年，丹麦政府出台一系列法规，对风电机组和并网技术要求以及电价确定等一系列问题做出规定。后来的经验表明，在初期解决这些问题，对风电行业的健康发展是至关重要的。这段时期，丹麦的陆上风电处于高速发展之中，海上风电则刚刚起步。

1999 年，丹麦政府再度对风电补贴政策进行改革，不再由政府财政预算支出，而是通过上调居民电费筹措。

这里提一句，对于推动风电产业走向繁荣，丹麦老百姓功不可没。统计数据显示，在欧盟国家中，丹麦居民支付的电价仅次于德国，2019 年达到0.3 欧元/ 千瓦时（约合人民币2.3元/ 千瓦时）的水平。相比之下，水力资源充沛的邻国挪威，居民电价不到0.2 欧元/ 千瓦时。丹麦人民不仅愿意支付高昂电费，很多人更是自发成立风电合作社，持有大量风电机组的产权，自发自用，真正做到了全民风电。

2004―2008 年， 由于补贴政策的退坡，丹麦风电行业的发展再次放缓，4 年间新增装机容量仅为12.9万千瓦。

到2008年，丹麦政府继续改革风电补贴政策，上网固定电价被溢价补贴取代，海上风电项目仍可享受前5 万个小时全功率运转时间的固定电价。从丹麦海上风电项目运营的经验来看，5 万个小时全功率运转时间相当于运行12~15 年，接近典型海上风电场设计寿命的一半左右。这一优惠政策再度促进了丹麦海上风电的高速发展。

2011 年，丹麦政府宣布到2050年使能源供应100% 来自可再生能源的目标。相应地，2050 年丹麦的碳排放水平将降至1990 年水平的25%（最新目标：2050年实现气候中和。）而海上风电，是实现这个宏大目标的关键一环。 CWEA