案例研究 ： 建立海上电网连接的新时代

建立海上电网连接的新时代 TSO TenneT 建立合作伙伴关系以释放供应市场增长 案例研究 内容 介绍 3 1 .42 .63 .75 .1 06 .1 27.1 44. 预测价值 8欧洲的转型能源景观设计一 ， 构建许多主要挑战供应链稀缺性创造有意义的伙伴关系我们赢或输在一起 免责声明:这个案例研究代表了Arthur D. Little与TenneT的合作努力，旨在对双方共同承担的一个特定项目进行深入分析。本文件的目的在于分享该项目中的宝贵经验和成果，并保持Arthur D. Little在所有出版物中秉持的诚信和独立标准。 GEORG 玻璃慕尼黑能源与公用事业业务合作伙伴 REN É POSTULART高级顾问 2GW ， 海上大型项目 ， TenneT 受益人伦敦能源与公用事业业务负责人 HOLGER DRAFZTenneT TSO GmbH 海上大型项目采购主管 我们要感谢所有为审查本报告作出贡献的人 ， 特别是迈克尔 · 克鲁斯。 INTRODUCTION 随着对建立符合越来越雄心勃勃的净零目标所需能源基础设施的需求加剧，该领域的公司不得不重新审视如何交付这些复杂且资本密集型的项目。因此，电力基础设施公司必须重塑与供应商的关系。采购策略正在重新评估以推动更长期合同的安全性。这伴随着技术组件、采购方法和项目交付方式的标准化。 本报告呈现了荷兰输电系统运营商（TSO）TenneT的案例研究及其在快速扩张的离岸风电市场中向海岸输送风电网络基础设施的方法。 1. 欧洲的能源转型景观 欧洲的能源格局正在经历一场深刻的变化，这主要是由于减少碳排放的需求日益增长以及寻求更大的能源独立性。例如，九个北海国家已经承诺通过利用海上风能将该地区转变为绿色动力中心，这一承诺体现在2022年5月德国、比利时、丹麦和荷兰签署的《埃斯比约宣言》中。根据这一关键协议，到2050年，该地区的海上风电装机容量将至少增加到每年150 GW。这要求欧洲在海上风电安装方面进行显著的提速（参见图1），从2023年的约5 GW/年增加到2030年超过25 GW/年。 像所有 Transmission System Operators (TSOs) 一样，TenneT 的角色要求其确保现有资产能在短期内满足能源需求（能源系统运营与平衡），同时规划和投资基础设施以满足未来的能源需求（输电能力）。由于他们在确保电力网络中可靠、高效的电力传输方面发挥着至关重要的作用，TSOs 通常被称为能源行业的动脉和心脏。 然而，日益雄心勃勃的净零目标正在测试每一欧洲TSO交付复杂、资本密集型且技术上具有挑战性的基础设施的能力。 基于荷兰的输电系统运营商（TSO）TenneT 是负责将海上电力输送至陆地的组织之一。作为欧洲最大的电网运营商之一，TenneT 服务于4300万用户。图 1. 预期的海上风电安装增长在 25, 000 公里网络内的荷兰和德国客户。 Europe 这在多个方面造成了巨大的压力，包括融资、规划和许可、技术、供应链、备用基础设施以及能源存储。以TenNet为例，这意味着在考虑最优总支出的情况下，每年增加 offshore 网络连接系统的数量和规模。2023年至2031年间，TenNet计划建造并投入运行14个 offshore 风电网连接系统，到2030年将新增 offshore 风电连接容量从每年平均1GW提高至约8GW。图2展示了TenNet的 offshore 网络连接系统示意图。 不断增加的净零目标正在测试每个欧洲的 TSO 这尤其适用于将海上风电场产生的电力输送至岸上的电网连接系统。这些系统正经历时间线的压缩，并对安装更多的GW级和海上风力涡轮机抱有更高的期望，许多项目都瞄准了相同的目标年份2030年。简而言之，预计会有大量项目比之前预期的时间更早建成。 图 2. TenneT 的海上并网系统原理图 2. 设计一个 ， 构建许多 这种方法简化了工程流程，促进了可复制性，并简化了项目管理。合同设计也实现了标准化——在风能行业，国际咨询工程师联合会（FIDIC）合同是标准合同。使用这一行业标准的合同设计有助于为与各层级供应商的合作建立一个一致且全面的框架。通过标准化其运营的关键方面，TenneT 创建了一个更为弹性、适应性强且协作型的能源基础设施基础，这与能源转型的目标相契合。 第一章中描述的离岸风电加速发展促成了TenNet的2GW计划，该计划旨在开发每个容量为2GW的离岸电网连接系统，基于525千伏高压直流（HVDC）系统电压。该项目始于2018-2020年，远远超前于具体项目的公布，预见了对电网连接系统日益增长的需求。更大的规模设计（之前的直流系统容量为900MW，交流系统容量为700MW）旨在减少用于应对离岸电缆路线日益复杂性的系统数量。 采用标准化的方法，每个项目可以以相同结构化的方式交付，并且可以从一个项目传递学到的经验教训到另一个项目。这种持续改进导致流程效率的提升，并帮助TenneT更好地利用稀缺资源。 此方法流工程流程 ， 可复制性和简化项目管理 notably, TenneT 承诺实现最低的整体成本（TOTEX），在接受较高的资本支出（CAPEX）的情况下，前提是运营支出（OPEX）节省能够抵消这些投资（考虑到与连接的海上风电场相关的特定因素）。例如，标准化平台冷却系统的运行和维护不仅降低了成本，还促进了职业健康和安全的改进。 在整个过程中，TenneT 利用了其在离岸电网连接系统方面的经验，通过以下两种方式开展工作：（1）与供应商在电缆和转换站方面建立工程合作伙伴关系；（2）开发电缆的预资格系统。为了确保其离岸项目的一致性和效率，标准化离岸电网连接是成功实施 2GW 计划的关键。TenneT 将其称为“一个平台、一根电缆、一份合同”的设计。 3. 主要挑战 TenneT 在较小的离岸和陆上项目方面拥有相当丰富的经验，但并非所有这些知识都能直接应用于在此技术挑战环境下建设复杂的、资本密集型基础设施。例如，要将该地区的海上风电电缆送电到陆地，必须穿越敏感且具有挑战性的区域，如世界上最大的潮汐泥滩区域——瓦登海，该区域横跨丹麦、德国和荷兰的海岸，以及其它地貌动态变化区域。 随着海上项目的进一步建设 ， 能源损失正在成为一个重要的担忧 这些“传统”风险现在已经得到了更好的理解，但公司现在面临新的风险；例如，尝试准确评估不仅更大且更复杂的项目，这些项目可能还受到异常波动的商业市场以及不断变化的政治和监管环境的影响。不出所料，许多供应商对承担昂贵且复杂的招标过程以赢得最终可能不具盈利性的合同缺乏兴趣，这可能导致漫长的索赔和法律诉讼程序。 随着海上项目向更远的海域建设，能源损耗已成为一个重大问题。通常，许多海上风电项目使用AC技术，但在更长的距离上这会变得不经济。因此，需要转向HVDC技术，TenneT已在其德国海上项目中使用了这项技术。这一技术转变，特别是在前所未有的规模和电压（2 GW和525 kV）增加的情况下，对本已面临挑战的供应链产生了更大的压力。 招标是另一个值得关注的问题。历史上，离岸项目规模较小、频率较低，并且充满了诸多“未知未知”，使其成为高风险且结果难以预测的项目。由于这些项目经常出现成本或时间超支的情况，公司积累了大量的定价知识以及自身的风险承受能力。 4. 预测价值 为了减少其供应商的不确定性，TenneT 已经不再采用招标单个项目的方式。相反，它将项目打包成组合包，并以车队的形式执行。由此产生的大批量订单，合同期限可达10至14年，为供应商提供了所需的确定性，使它们能够更加有信心地投资于资本密集型的制造和安装能力。他们知道自己的初始成本是可以得到合理解释的。 虽然捆绑销售使供应商在是否投资方面获得了更大的确定性，但也引入了与项目开始时间超过五年相关的风险。大型订单对于供应商（无论是内部还是外部融资）来说也更加难以筹集资金，因为可能需要债券和保证来抵消表现不佳或业务连续性的风险。由于组合的规模庞大，甚至单个项目的风险也大大增加，这导致承包商及其供应链面临更高的违约风险和额外的财务风险。 随着新项目的速度、规模和复杂性的增加，使得单次招标变得更加具有挑战性，供应商和TSOs都不愿意每年多次面对昂贵、耗时且资源密集型的招标过程。消除这一现象可以释放出急需的资源，用于项目交付。 供应商必须在与大型、熟悉的客户合作带来的确定性与因捆绑供应而增加的风险之间找到平衡，例如依赖风险。例如，捆绑供应会增加买家方面的问题相关风险，如项目因内部问题或外部事件（如政治或立法环境变化）而被取消。 捆绑销售还使供应商能够采用一种制造上的“ convoy方法”，即新资产按顺序安装。在这种方法中，TenneT受到石油和天然气行业的启发，研究表明，标准化可以带来超过 20% 的成本节约，并将交付概率提高 15%，前提是至少有四份订单以完全相同的方式完成。然而，市场稀缺性与非常大的项目组合相结合，可能会使得实现这样的成本削减变得困难。 相反，一旦大型招标中的所有投资组合都被分配完毕，电网运营商可能会在未来几年内排除某些供应商，损害多年来培养的关系。因此，大规模捆绑增加了相互依赖性，并创造了新的合作方式的需求。 5. 供应链特色 仅有六家制造商生产525 kV高压直流电缆技术（普瑞世曼、NKT、耐克斯安、LS电缆、住友和希腊电缆），而西方向高压直流换流器制造仅三家厂商（西门子能源、日立和通用电气）。考虑到当前的生产能力，供应短缺预计将在2025/2026年开始出现。 供应链上都有产品和人员特色 我们预计从今年开始，全球将出现高压直流平台的供应短缺。除非通过新进入者进入市场或现有企业能够投资新建产能，否则欧洲的能源转型可能会受到阻碍。 such短缺反映了更广泛的问题，即基础设施公司正在逐渐熟悉的一个问题：他们必须与其他基础设施建设公司争夺有限数量的公司所提供的服务，这些公司既愿意也具备完成项目所需的技术和设备（或愿意投资）。为了满足需求，需要在供应市场实现显著的增长，但供应商由于前期大量资本支出（CAPEX）的需求以及缺乏合格人员（这一问题在欧洲和美洲普遍存在），难以进行新的产能投资。 在2021年，随着其2GW计划取得稳步进展，并即将发布多个数十亿欧元的招标项目，TenneT发现自己处于一个艰难的境地。将自身组合规模与市场上其他已有供应能力的竞争者的需求进行比较后，市场短缺问题变得明显，TenneT面临无法确保到2031年前规划的所有电网连接系统项目所需容量的风险（见图3）。 这意味着从高压直流电缆和 offshore 平台到运输、安装、土木工程和建设等各个环节都存在产品和人员短缺。 即使选择了后者，TenNed组合的规模可能反而成为负担（当供应市场受到限制，只有有限数量的供应商能够参与投标时，大订单并不一定比小订单更受青睐）。 作为能源转型的关键推动者 ， TenneT来源 ： Arthur D. Little 也注意到了不要锁定所有现有产能——这将使其他 Transmission System Operators (TSOs) 和买家无法确保其需求，可能抑制海上风电的投资，从而减缓能源转型。 TenneT 面临继续其现有做法的风险，即可能无法确保容量或试图与其他买家竞争以获得容量，从而可能阻碍离岸风能的发展，并可能导致声誉受损。 6. 创造有意义的伙伴关系 对于TenneT而言，应对这些挑战的关键在于与供应商建立更紧密的关系，超越仅关注最低价格的交易关系，并确保合同条款得到严格遵守。相反，它旨在建立合作伙伴关系，鼓励从一开始就开展开放的讨论，以实现对每个组织目标、挑战和风险感知的共同理解。 一个合作伙伴董事会得以建立，以确保TenneT与其供应商在所有层级，包括高管层（C-suite），保持一致。该董事会定期召开会议，提供全方位的360度绩效审查。潜在风险被识别并加以解决和预防，从而在整个合同期间避免漫长的索赔和诉讼程序，