德国：重构风电版图

除了制造商们在“风机变大”过程中充满野心，政府以及风电开发商也给未来海上风电描绘了更为宏伟的蓝图。
对于完成能源转型第一阶段的德国来说，下一个阶段最重要的任务就是找到提高可再生能源装机的突破口。
2017年，这一新的突破口在德国能源市场中逐渐清晰。根据德国风力工业协会(BWE)的统计，2017年德国新增海上风电1.25GW，累计装机5.3GW，德国也成为仅次于英国的第二大海上风电市场。
2017年，德国新增海上风机装机222台，总发电量占全年电量的2.7%，成为了德国可再生能源门类中发展最快的能源类型，这一数字相当于去年全球新增海上风电装机的40%。到2030年，这一比例将可能达到12.5%。2017年德国海上风电的发电量比2016年增长50%，这一电量可以满足首都柏林的用电需求。
德国风电的发展可以追溯到上世纪90年代，彼时的投资主要集中于陆上风场。2009年，第一个海上风电场Alpha Ventus投产。虽然起步于十年前，但在过去很长的一段时间内，由于海上风电发展的规划、电网建设以及单机投资较高等各种问题层出不穷，海上风电在德国也基本处于缓慢发展的时期。
而在去年，这一情况发生了很大的转变，特别在海上风电项目拍卖中第一次出现了零补贴，这一拍卖结果震惊了全球风电行业。而在近期一次陆上风电拍卖中首次遇冷，2018年第二轮原计划招标660.16MW，结果投标容量仅有604MW。海上和陆上风电两次投标结果的反差，恰恰说明德国投资者们已经开始把视野慢慢转向海上，而德国政府对于海上风电发展也是雄心勃勃。
「 令人震惊的“零补贴” 」
在位于德国北部的北海海面上，时不时有直升机飞过，他们正在为那些新到来的工业存在进行检修。这些庞然大物矗立于此，伴随着强劲的海风挥动着长达100多米的翅膀。
正是这片神秘而蕴含着巨大能量的海域开始吸引越来越多投资者的目光。
2017年4月，德国电力监管机构Bundesnetzagentur 公布了该国首轮海上风电竞拍的结果，共涉及4个项目，全部位于北海海域，总装机容量为1449MW。世界最大的海上风电开发企业——丹麦的东能源公司赢得了其中3个项目的开发权，分别是：OWP West(240MW)、BorkumRiffgrund West 2(240MW)、GodeWind 3(110MW)，总装机590MW。从中标的报价来看，OWP West与Borkum Riffgrund West 2 两个大型海上风电项目已经不再依靠政府补贴，此前行业人士预测德国市场补贴成交价格在8-9欧分/千瓦时之间。这一价格大大出乎业内人士的意料，而从另一方面正说明了市场对于未来海上风电前景的看好。
鉴于离岸项目的实施时间长，从第一步规划到建成投产，海上风电场需要5到10年时间才能建成。也就是说这次中标的风场投产时间可能会到2025年，而无疑开发商们对于未来几年风机成本下降以及批发电价市场充满信心。
在早期的海上风电项目中，投资者都得到了国家财政的支持。他们可以通过德国开发银行(KFW)的财务援助弥补资金缺口。据德国联邦经济能源部(BMWi)称，德国商业银行不愿意为先驱项目提供资金，因为项目金融风险很难衡量。因此，德国开发银行出台了50亿欧元计划，旨在让大胆的运营商积累经验，并挖掘降低海上风电成本的潜力。
仅仅发展10年，成本控制在德国海上风电项目中取得了重大进展。虽然第一个海上风电场Alpha Ventus于2009年完工，但超出预算约30%，而后对于项目的规划愈发成熟。研究人员发现，由于电网连接滞后，导致额外成本增加，德国海上风电场的平均成本超支约为20%。而早期的核电项目投资成本一般会超支100%。
对于海上风电发展来说，这也算是好消息。
2017年，德国开始实施可再生能源项目拍卖。这一政策转向产生了惊人的效果，特别是海上风电领域。零补贴的出现让德国成为在没有任何财政支持的情况下运营海上风电场的国家。
而这一效应也传导到了周边的其他国家。2017年底，荷兰海上风电拍卖中公共事业公司Vattenfall也报出了零补贴。而对他而言，更大的挑战是，此项目预计在2022年完工，这意味着它们将成为第一批没有补贴而实际运行的装置。
全球风能委员会(GWEC)秘书长Steve Sawyer在该组织的年度《全球风能报告》(Global Wind Report)中表示：“由于欧洲开拓性的努力使得海上风电技术具有成本竞争力。未来五年内完成的离岸项目价格将是过去五年的一半，而且这种趋势可能会持续下去。”
新上任的经济部长Peter Altmaier在上月柏林举办的能源转型大会上表示，海上风电、陆上风电以及太阳能发电成本的下降，都为结束可再生能源补贴提供了支持。他认为，到2022年可再生能源将成为其他传统能源形式有力的竞争者。
「 宏伟的目标 」
毫无疑问，德国可再生能源计划政府补贴方式的转变也给风机制造商带来了成本压力，同时也给他们带来新的机会。
合并后的Siemens Gamesa成为了德国最大的风机制造商。2017年，该公司的总产能达到6.8GW，占全球产量的15%。根据彭博新能源金融(BNEF)的统计，去年在全球风机制造商排名中名列第二，仅次于丹麦Vestas。然而，如果只考虑海上风机制造，Siemens Gamesa在该领域大大领先。这家合并后的公司2017年投产了2.7GW的海上风机。
在适应市场的同时，也给这些公司带来了压力。去年开始，德国风机制造商巨头Nordex和Senvion纷纷进行公司裁员。根据IG Metall工会的调查，重点关注离岸部门的这些工作岗位受公司紧缩计划影响较小。大多数受访者表示，海上风电的前景好于德国陆上风电行业。
现在，风机制造商们正在努力让涡轮机变得更大。虽然目前在德国水域最大涡轮机达到8MW，但GE公司正在寻求新的突破，它将研发一台名为Haliade-X世界最高的海上风力发电机组，其顶端高度为260米，几乎与艾菲尔铁塔一样高。该公司表示，这台12MW的风力涡轮机在德国北海平均风力条件下建造，一台风机可以供应16,000个普通家庭用电需求。研究人员表示，在可预见的未来，涡轮机的最大装机可高达18MW。
 
根据BMWi进行的一项研究，2013年德国海上风机每兆瓦的平均投资成本为420万欧元，到2023年可能降至340万欧元。
除了制造商们在“风机变大”过程中充满了野心，政府以及风电开发商也给未来德国甚至是欧洲的海上风电描绘了更为宏伟的蓝图。来自德国北部的立法者和风力发电公司的CEO们，都在呼吁政府进行额外的海外拍卖和开发新的海上试验场，希望将2035年的目标增设为30GW，并确保新增装机容量的快速并网不受繁文缛节的阻碍。
而实现这个宏达的目标，除了风机制造商的努力外，电网的建设也不容小觑。与野心相匹配的是一条通向挪威的输电通道以及人工岛屿正在建设中。由于新建造的风机距离海岸很远，平均离海岸74公里，深度为33米，因而，为每个海上风电场建设了变电站，以减少传输的损失。电网运营商TenneT，除了负责建设陆地到海上的电缆，也在修建一条连接挪威和德国长达620公里输电线路，被称为“NordLink“。这条容量1.4GW电缆建成后，将让挪威水电站为德国海上风电进行调峰，从而增进两国的能源供应安全，这条电缆计划于2020年运营。
此外，电网运营商TenneT还计划建设一个连接多个风电场的人工转换岛，可以进一步改善北海的电网基础设施，以造福所有邻国。通过平衡海上对各个变电站的需求，该岛可大幅降低海上风力发电设备的成本，但其建设取决于毗邻国家以及欧盟就立法、监管和资金达成一致，它可能会在2030年和2050年之间完成。
而对于这样雄心勃勃的计划而言，大规模风机“出海”带来的挑战也不容忽视。
「 潜在的风险 」
德国首个大规模海上风电场——装机400MW巴德Bard1号风电场的建设，证明了等待投资者的潜在风险。这个项目位于距离海岸90公里，水深40米处。除了最初遇到的电力传输问题，一起变电站的火灾导致最终成本高达30亿欧元。而运营商为此付出了沉重的代价，最后关门倒闭，此项目后来被德国联合抵押银行(HVB)所有。
海上的困难导致一些风机制造商不愿意离岸。高浪、风暴甚至浮冰给海上风电打造了一个具有挑战性的环境。为了防止空气中容易受到腐蚀的干扰，在深水中远离海岸的地基施工会带来长时间的停工期。德国另一家陆上风机制造商Enercon发言人Felix Rehwald曾表示，由于风险太大，他们很早就放弃了海上项目。
高效的运行和维护仍然是海上风电场面临的一大挑战，这不仅仅是因为风机停机会使运营商花费巨资。定期用船舶或直升机对设备和电网进行检查占总成本的1/4左右，而涡轮机仅占总成本的1/3左右。而在陆上项目中，涡轮机成本约占总投资的2/3，维护成本仅占总成本的几个百分点。
然而，尽管海上风电成本有下降趋势，但根据法兰克福金融学院发布的一项研究说明，该行业在2017年主导了欧洲可再生能源支出，总投资近260亿欧元，占可再生能源支出总额的40%以上。
在一些业内人士看来，“积极的”零补贴投标有时仅仅是为了保证产能，而不考虑盈利能力。“然而，市场价格风险仍然很大。碳价格未来走向或德国煤炭退出的速度是决定性因素。“Vattenfall一位风电经理说。“如果你有非常不同的价格发展方案，那就必须有可靠的财务作为保障。”
未来，最大的不确定性因素就是电力价格。一些开发商认为，随着核电和燃煤发电厂的陆续退役，欧洲对可再生能源电力的需求将会持续上升，后者的价格也会上涨。
然而，分析师指出，风能和太阳能等可再生能源的快速发展，将推动电力价格的逐步下降。市场研究机构桑福德伯恩斯坦公司的分析师Deepa Venkateswaran则指出：“如果投标零补贴的公司对成本或者电价发展趋势的预判出现偏差，此次的报价将会使该公司会付出高昂的代价。因为这个项目将持续多年，如果发展并不像预期那样，他们也无法从交易中全身而退。”
早在2014年，由于担心可再生能源发电成本过高，电网建设延迟，RWE、EnBW等德国公用事业部宣布有意搁置任何进一步的海上风电项目。然而，在不到4年的时间里，在海上困难的条件下，风力发电已经成为一种可行甚至是比较经济的业务，因为集中和可靠的发电形式在许多方面与传统的化石或核电厂的电力生产方式相似，这一点也吸引决策者。
在一些研究人员看来，虽然海上风电存在较高风险，但发展势不可挡。自2009年开始大规模建设以来，德国与英国一起，通过增加产能来降低海上风电的成本。这两个国家海上风机装机约占全球装机的64%。总而言之，截至2018年，世界90%的海上风机都位于欧洲。
对他们而言，能源转型未来必然倚重海上风机的发展。德国研究机构Fraunhofer IWES进行的一项研究表明，在最佳产量情景下，到2050年，海上风机容量将占到德国可再生能源的1/3。如果没有海上风电的重大贡献，能源转型将不可行。