全球80%以上海域的水深超過60m，屬于“水深超過50m、離岸65km以上”的深遠海。由于近海受航運業(yè)、漁業(yè)、景觀等因素限制，可用于海上風電開發(fā)的海域相對有限，開發(fā)資源趨于飽和。因此，海上風電行業(yè)加快了探索深遠海海上風電開發(fā)的步伐，即推進漂浮式海上風電的研發(fā)和商業(yè)化。
自從2009年挪威Equinor公司完成全球首臺兆瓦級漂浮式海上風電樣機實測項目（距離挪威西南海岸線10km處，所用機組單機容量為2.3MW，水深約200m）的并網(wǎng)發(fā)電以來，英國、葡萄牙、日本、法國、西班牙、韓國、中國等國家和地區(qū)紛紛推出了漂浮式海上風電樣機。2021年，全球最大的漂浮式海上風電項目? 英國Kincardine項目（距離阿伯丁海岸線15km處，所用機組單機容量為9.5MW，水深為60~80m）成功并網(wǎng)，標志著漂浮式海上風電從示范開始進入大規(guī)模商業(yè)開發(fā)階段。同時，不斷涌現(xiàn)的漂浮式基礎創(chuàng)新技術方案進一步推動了漂浮式海上風電平準化度電成本（LCOE）的下降。挪威船級社（DNV）預計，漂浮式海上風電的平準化度電成本在2025年將降至100美元/兆瓦時（約合人民幣696元/兆瓦時）以下，在2050年會低于40美元/兆瓦時。
圖1 海床地理與法律分區(qū)示意
漂浮式海上風電在技術上和經(jīng)濟性上的可行性，加速了深遠海風電的開發(fā)規(guī)劃。相比其他國家，英國擁有大規(guī)模、清晰的漂浮式海上風電儲備資產(chǎn)，在全球漂浮式海上風電的開發(fā)進程中處于領先地位。英國政府設立了到2030年實現(xiàn)5GW漂浮式海上風電裝機的目標。在最近兩輪英國用海權的招標過程中，英格蘭和威爾士第四輪用海權招標授予了480MW的漂浮式海上風電項目；蘇格蘭第一輪海域招標則授予了近15GW的漂浮式海上風電項目。目前正在招標的蘇格蘭INTOG項目的主要目的是加速海上油氣平臺的電氣化，預計多為深遠海漂浮式海上風電項目。正在規(guī)劃中的凱爾特海（Celtic Sea）用海權招標擬授予4GW項目，全部為漂浮式海上風電。此外，預計于2023年啟動的蘇格蘭第二輪用海權招標，大部分項目將采用漂浮式海上風電技術。
英國漂浮式海上風電發(fā)展的領先優(yōu)勢，一部分來源于其可再生能源行業(yè)相對成熟的政策法規(guī)，包括用海權招標和政府差價合約補貼機制等。英國海上風電用海權的規(guī)劃，由第三方的獨立機構(gòu)? 英國皇家地產(chǎn)（The Crown Estate）主導。經(jīng)過過去數(shù)十年的積累，英國已經(jīng)逐漸形成一套關于如何規(guī)劃海上風電用海權的方法論，力圖在兼顧廣義范圍內(nèi)所有利益相關方的限定條件下，積極有序地規(guī)劃可用于海上風電的用海權，以加速支持英國的能源轉(zhuǎn)型和減排目標。另一部分源于北海油氣田與風電行業(yè)產(chǎn)生的協(xié)同效應。漂浮式海上風電基礎的概念借鑒自深海油氣開發(fā)行業(yè)的技術積累，特別是在開發(fā)設計、海洋工程和深遠海作業(yè)等領域，這也為目前正在承受能源轉(zhuǎn)型壓力的深水油氣行業(yè)企業(yè)提供了快速轉(zhuǎn)型的機會。油氣行業(yè)在海上風電產(chǎn)業(yè)的積極布局，反之進一步促進了英國對深遠海漂浮式海上風電的整體規(guī)劃。
圖2 歐洲部分國家的專屬經(jīng)濟區(qū)
談及深遠海的用海權規(guī)劃，不可避免會涉及國家領海以外的海域，即專屬經(jīng)濟區(qū)與公海。領海是指領?；€以外12海里的水域，沿岸國可制訂法律規(guī)章加以管理并運用其資源。外國船舶在領海有“無害通過”（innocent passage）的權利；而軍事船舶在領海國的許可下，也可以進行“過境通過”（transit passage）。專屬經(jīng)濟區(qū)（亦稱“排他性經(jīng)濟海域”，簡稱：EEZ）是指從一國領?；€起算，不超過200海里（370.4km）的海域。這一概念原先發(fā)源于漁權爭端，在1945年后隨著海底石油開采逐漸盛行。公海（High Seas），或稱國際公海（international waters），是指不屬于任何一個國家領海的海域。1982年12月10日，聯(lián)合國第三次海洋法會議通過了《聯(lián)合國海洋法公約》（United Nations Convention on the Law of the Sea，即LOSC，下稱《公約》），對內(nèi)水、領海、臨接海域、大陸架、專屬經(jīng)濟區(qū)、公海等重要概念作出界定，獲得150多個國家和地區(qū)的聯(lián)合簽署，并于1994年11月16日生效，對當前全球各處的領海主權爭端、海上天然資源管理、污染處理等具有重要的指導和裁決作用。
根據(jù)《公約》第五十六條的規(guī)定，沿海國在專屬經(jīng)濟區(qū)內(nèi)擁有:以勘探和開發(fā)、養(yǎng)護與管理海床上覆水域和海床及其底土的自然資源（不論為生物或非生物資源）為目的的主權權利，以及關于在該區(qū)內(nèi)從事經(jīng)濟性開發(fā)和勘探，如利用海水、海流和風力生產(chǎn)等其他活動的主權權利。沿海國在專屬經(jīng)濟區(qū)內(nèi)根據(jù)《公約》行使其權利和履行其義務時，應適當顧及其他國家的權利和義務，并應以符合《公約》規(guī)定的方式行事。
英國目前的海上風電開發(fā)規(guī)劃已經(jīng)涵蓋專屬經(jīng)濟區(qū)所在的海域。截至2021年年底，英國在運的42個海上風電項目中有9個位于專屬經(jīng)濟區(qū)，裝機容量合計約5.3GW，占全部在運裝機容量（11.3GW）的47%。在建的8個海上風電項目中有7個位于專屬經(jīng)濟區(qū)，裝機容量合計8.5GW，占全部在建裝機容量（9GW）的94%。已中標用海權、待申請開發(fā)的29個儲備項目中有25個位于專屬經(jīng)濟區(qū)，裝機容量合計33GW，占全部此類裝機容量（36GW）的92%。
明確了經(jīng)濟專屬區(qū)海域的管理權后，再來了解一下英國的海上風電規(guī)劃。總體而言，漂浮式海上風電和固定式海上風電遵循相同的規(guī)劃流程。按地理位置的不同，監(jiān)管機構(gòu)和流程也有所差異。在英格蘭和威爾士，海上風電項目屬國家重要的基礎設施項目，由規(guī)劃檢查局審查擬議開發(fā)項目，并向能源和氣候變化國務大臣提出審批建議。規(guī)劃流程由第三方的獨立機構(gòu)? 英國皇家地產(chǎn)主導?；?010年海洋法案與2009年海洋和沿海準入法案的立法框架，蘇格蘭于2015年3月發(fā)布了其第一個法定的“國家海洋規(guī)劃”，對如何使用與管理海洋資源（含領海和專屬經(jīng)濟區(qū)的海域）進行了界定，同時將環(huán)境保護納入海洋決策，以實現(xiàn)海洋資源的可持續(xù)管理。該規(guī)劃的政策和目標同樣為11個蘇格蘭海洋區(qū)域規(guī)劃者提供了指導，具體將反映在蘇格蘭區(qū)域海洋計劃（RMP）的制定中。蘇格蘭的海上風電規(guī)劃流程通過蘇格蘭皇家地產(chǎn)（Crown Estate Scotland）管理，最終決策權握在蘇格蘭首席大臣手中。
由于英國所有可再生能源的開發(fā)均允許每個人參與考慮新項目對環(huán)境和社區(qū)的影響，因此，整個規(guī)劃流程不再局限于行業(yè)，還涉及多個更廣泛的利益相關方。尤其是與環(huán)境影響評估（EIA）和棲息地法規(guī)評估（HRA）相關的機構(gòu)和個人，如：環(huán)境、漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖科學中心（CEFAS），環(huán)境、食品和農(nóng)村事務部（DEFRA）等。此外，在海上風電項目的規(guī)劃過程中需要考慮的因素眾多，包括對海底植被、魚群、鳥類的潛在影響，電磁雷達干擾，航運和飛行導航，對周圍環(huán)境景觀的影響等。因此，規(guī)劃前期的準備工作相對繁雜、耗時較長。以英格蘭和威爾士第四輪海域用海權招標（R4）為例，在招標正式開始前的前期規(guī)劃耗時近兩年，經(jīng)歷了以下幾個時間段：
2017年11月，英國皇家地產(chǎn)宣布釋放新的海域用于海上風電的開發(fā)；
2018年2―6月，初步確定了18塊海域，水深小于50m，擬開發(fā)規(guī)模6GW；
2018年7―12月，通過兩輪共60個組織參與的利益相關方會議和234家企業(yè)參與的兩個市場討論，英國皇家地產(chǎn)根據(jù)收到的65份組織反饋，將擬開發(fā)規(guī)模提高至7GW，水深增至60m，重新界定了擬開發(fā)海域，并完成海域招標流程的初步設計；
2019年1―8月，與利益相關方和市場再次互動，完成了海域招標的最終設計，確定了三階段的招標流程、未來的支付方式、創(chuàng)新激勵機制，以及搜集規(guī)劃階段棲息地法規(guī)評估的信息等；
2019年9月，正式宣布最終確定的擬招標海域，開啟了第四輪的用海權招標流程。
在規(guī)劃前期的流程中，最為關鍵的是擬開發(fā)海域的選址。英國海上風電通過歷史積累，已形成了一套較為成熟的前期選址方法論。以目前正在規(guī)劃的凱爾特海海上風電用海權招標為例，此輪海上風電用海權的選址流程規(guī)劃擬分為搜索區(qū)域（AOS）、項目開發(fā)領域（PDA）、硬約束、軟約束這四個層層篩選的階段。
為什么會選擇凱爾特海？凱爾特海具有強風資源、有利的海床和水深，且靠近電力需求中心，具備了第一代商業(yè)化規(guī)模開發(fā)漂浮式海上風電的條件。因此，此輪用海權招標擬在2035年前釋放高達4GW的可再生能源裝機，為近400萬戶家庭供電，并以新興漂浮式海上風電技術帶動當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)發(fā)展，包括產(chǎn)業(yè)鏈、港口和電網(wǎng)等基礎設施的投資。
接下來，我們了解一下擬用于海上風電開發(fā)的海域是如何層層進行篩選的：首先，通過采用國際測量組織（IHO）定義的凱爾特海邊界和專屬經(jīng)濟區(qū)邊界，以及平均高水位標記（MHW）的重合區(qū)域，框定了初步可用于海上風電開發(fā)的海域（AoI），如圖3所示。
圖3 凱爾特海初始海域 （AoI）
其次，根據(jù)歷史搜集的海上風能資源與約束條件，借助地理信息系統(tǒng)（GIS）工具和海洋資源系統(tǒng)（MaRS）工具進行空間分析。在此輪凱爾特海的選址過程中，參與方根據(jù)海洋與海床的物理特征繪制了工程解決方案，結(jié)合對漂浮式海上風電技術前景的研究，定義了未來適于開發(fā)海上風電的關鍵資源區(qū)（KRA）。這些海域主要受水深、海洋氣象與地質(zhì)條件的驅(qū)動，開發(fā)成本取決于隨海況變動的漂浮式海上風電系統(tǒng)，包括基礎和系泊系統(tǒng)。因此，除考慮技術因素外，還需初步核算其基礎類型相關的經(jīng)濟可行性。根據(jù)這些標準及相關特性，進一步縮減到適用于漂浮式海上風電技術特征的海域，即關鍵資源區(qū)，如圖4所示。
圖4 英國漂浮式海上風電的關鍵資源區(qū)（KRA）
隨后，從關鍵資源區(qū)中排除不適合用于海上風電開發(fā)的海域，即排除硬性約束階段。硬性約束條件包括現(xiàn)有的基礎設施、會影響到安全的潛在因素[例如國際海事組織（IMO）現(xiàn)有的航運路線與石油和天然氣相關的海域]、已被授予用海權的海域等，如圖5所示。
圖5 漂浮式海上風電硬性約束排除模型
下一階段為搭建軟約束條件的限制模型（Restriction Model），即根據(jù)項目面臨的潛在風險對海域進行進一步篩選。由于在諸多軟性影響因素中有很多定性而非定量的因素，篩選方法采用了層次分析法（AHP），通過一系列對影響因素的成對比較，來分析復雜情況下的最終決策。最高層級的影響可分為經(jīng)濟、社會和環(huán)境三大類別，每個類別下又細分為不同的影響因素，最下面一層為離散數(shù)據(jù)。
舉例加以說明。在經(jīng)濟類比中，模型采用了凱爾特海地區(qū)的平準化能源成本作為參考因素之一。當前，英國的電網(wǎng)接入是可再生能源實現(xiàn)規(guī)模商業(yè)化的瓶頸。很多風能、太陽能和儲能的項目因為并網(wǎng)容量的限制而被迫延期。不少已在開發(fā)進程中的項目甚至面臨2030年后的并網(wǎng)時間線。這種狀況的改善只能依靠大規(guī)模的投資來加強電網(wǎng)，然而，受電網(wǎng)私有化的影響，其電網(wǎng)的建設缺乏長期提升可再生能源適用性的投資動力，不利于具有可持續(xù)性發(fā)展的電網(wǎng)升級規(guī)劃?？紤]到巨大的投資成本，在此次凱爾特海海上風電適用海域的選址過程中，擬開發(fā)的海域優(yōu)先選擇在距離陸上可用并網(wǎng)點直線距離200km以內(nèi)的海域，以減少輸出海纜的長度，管控項目建設成本。具體海域見圖6。
圖6 距離最近并網(wǎng)點直線距離200km以內(nèi)的海域
在社會影響類比中，參考了利益相關方提供的信息，對敏感海域進行了排除，如旅游景點和漁業(yè)相關的海域等。圖7中深紫色代表著利益相關方提出的敏感海域，將被排除在擬開發(fā)海域之外。
圖7 漂浮式海上風電軟性約束限制模型—利益相關方敏感海域
經(jīng)過以上三層的疊加（關鍵資源區(qū)、硬性約束排除模型、軟性約束限制模型），凱爾特海擬開發(fā)海域的邊界顯示如圖8所示。其中，粉色海域表明疊加下來最受限制的海域，通常為導航通道、高強度漁場和包含環(huán)境敏感性的海域；淺藍色的區(qū)域為最適宜用于漂浮式海上風電開發(fā)的海域。
圖8 疊加關鍵資源區(qū)、排除模型和限制模型后的輸出海域
取其最優(yōu)的50%匯總為5個大的區(qū)域，共計超過11000km2的海域可用于漂浮式海上風電的潛在開發(fā)。模型輸出海域如圖9所示。
圖9 疊加后50%最優(yōu)海域的模型輸出
隨后，就每個大區(qū)域與各個利益相關方進行雙邊交流，以進一步排除開發(fā)風險較大的區(qū)域。雙邊接觸的機構(gòu)包括國防、導航、民航、漁業(yè)、環(huán)境、電網(wǎng)、電纜和其他法定利益相關方。經(jīng)過細化，圖10中的黑色陰影線顯示為更高的約束海域，而紅色表示增加的海域。
圖10 已識別潛在風險和機會的最終搜索海域
下一步即為優(yōu)化搜索區(qū)域。如圖11所示，這個過程采用了具有針對性的雙邊參與和反饋，以及對搜索領域進行調(diào)查問卷審查的方式，將上一步鎖定的海域進行了進一步的改進。5個精細搜索區(qū)域、超過4600km2的海床，被納入適當評估報告（RIAA）中。這是一項詳細的技術評估，屬于規(guī)劃棲息地法規(guī)評估的一部分。該過程將包括最終的雙邊參與及規(guī)劃棲息地法規(guī)評估和技術投入，最終確定項目開發(fā)海域。優(yōu)化詳情將在后續(xù)的流程中再作披露。
圖11 擬進一步優(yōu)化的搜索區(qū)域
對比上述第四輪海域用海權招標規(guī)劃的時間節(jié)點，凱爾特海漂浮式海上風電的規(guī)劃始于2020年12月，由英國皇家地產(chǎn)牽頭，首先向產(chǎn)業(yè)界發(fā)出邀約，征集了30余家感興趣的市場參與方的意見，再基于他們對漂浮式海上風電的強烈興趣，將最初的1GW規(guī)劃容量提升至目前的4GW。在隨后的一年內(nèi)，英國皇家地產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)和海洋相關的利益相關方簽訂了多項雙邊協(xié)議，以進一步梳理規(guī)劃內(nèi)容。2021年年底，英國皇家地產(chǎn)向150余家企業(yè)和組織發(fā)出了問卷調(diào)查，就擬采用的建模數(shù)據(jù)與對現(xiàn)有用海權用戶所產(chǎn)生的潛在風險進行了評估。2022年2月，經(jīng)過與30多家海洋利益相關方的線上探討，確定了用于海域選址建模的數(shù)據(jù)類型和權重。
2022年2―6月，就建模和其他影響因素，如環(huán)境、航運、漁業(yè)、航空、軍事等進行了非正式意見的征集。2022年5―6月，50多家開發(fā)商參與了勘探相關的預核準，即對擬采用的數(shù)據(jù)、方法論、標準和如何最快完成的關鍵領域，分享了他們的意見。2022年7月，最終確立了可適用于后面規(guī)劃階段棲息地法規(guī)和并網(wǎng)設施評估的海域。2022年7月至2023年春季，將進一步評估項目風險，確定項目開發(fā)海域。雖然截至2022年年底，全球只有裝機容量為73MW的漂浮式海上風電機組在運，僅占全球風電總裝機容量的0.1%，但全球風能理事會（GWEC）預測，到2030年全球漂浮式海上風電新增裝機容量將占全球風電新增裝機容量的6.1%。挪威船級社預計，全球海上風電裝機容量將在21世紀中葉占全球風電總裝機容量的40%，2050年全球海上風電的累計裝機容量將達到1748GW。其中，全球漂浮式海上風電裝機容量（264GW）有望占全球海上風電累計裝機容量的15%。
同時，不斷涌現(xiàn)的新技術，也將加速漂浮式海上風電的商業(yè)化進程。例如，挪威最新研制的漂浮式多風輪海上風電系統(tǒng)，將數(shù)十臺1MW的風電機組設置在一扇金屬構(gòu)架上，設計壽命為50年，已成功獲取融資。若研發(fā)成功，勢必會進一步加速漂浮式海上風電的開發(fā)，提高深遠海上風電的經(jīng)濟性，吸引更多致力于漂浮式海上風電技術的開發(fā)商和供應鏈企業(yè)的關注與參與。
目前，中國深遠海的用海權規(guī)劃和授予機制尚不明朗。然而，若想實現(xiàn)碳達峰與碳中和目標，中國勢必需要向深遠海進軍。希望英國對漂浮式海上風電用海權的規(guī)劃和方法論，能夠給中國同行帶來啟示。
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