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浅谈风力发电整机发展趋势研究

2021后，中国风电上网电价全面进入平价时代。通过分析，在“双碳”战略下，未来风电依然是新能源发展方向中主力，在降本增效的强烈诉求下，风机大型化被视为提高发电量的最有效途径之一。开发谱系化的大功率风电机组是全面分析市场发展形势提出的整机企业发展战略，其中6.X MW陆上机组、10MW以上海上机组已经全面推向市场，面向未来根据市场需求行业将开发更大功率、更智能化、全生命周期成本更低的机组。

一、行业发展趋势

（一）我国陆上风电发展历程

我国风力发电始于20世纪50年代后期，用于解决海岛及偏远地区供电难问题，主要是非并网小型风电机组的建设。70年代末期，我国开始研究并网风电，主要通过引入国外风电机组建设示范电场，1986年5月，首个示范性风电场马兰风力发电场在山东荣成建成并网发电。经历多年缓慢发展至2001年进入快速发展阶段。

“十一五”到“十二五”期间，我国风电经历了飞速发展的10年，成为国内继火电、水电之后的第三大电源。随着风电市场规模的迅速扩大，我国风电设备制造技术进一步提高，一个具有竞争力的较为完整的产业链体系已初步形成，涵盖原材料加工、零部件制造、整机制造、开发建设、技术研发、标准和检测认证体系等各个环节。风电机组设备制造基本上实现了系列化、标准化和型谱化。

（二）当前我国的风电市场的特点

一是市场继续平稳发展。2021年，全国新增风电装机容量5592万千瓦，同比增长2.7%；其中，陆上风电新增装机容量4144万千瓦，占全部新增装机容量的74.1%，海上风电新增装机容量1448万千瓦，占全部新增装机容量的25.9%。累计装机超过17万台，容量超3.4亿千瓦，同比增长19.2%；其中，陆上累计装机容量3.2亿千瓦，占全部累计装机容量的92.7%。

二是产业结构稳步调整。在2021年新增并网容量中，中南25.8%、华东23.9%、华北18.4%、西北16.2%、东北10.6%、西南5.1%，中东南部地区累计占比55%，“三北”地区仅占比45%，产业布局进一步优化。

三是海上风电稳妥推进。2021年，海上风电新增装机容量为1448万千瓦，累计装机容量2535万千瓦，产业发展总体平稳有序。

四是分散式风电稳中突破。中东南部分散式风电开发显现出巨大潜力。就地开发、就近利用的理念，为低风速风能资源地区探索出节本增效的好路子，随着一批项目的落实，分散式开发在提高风能利用效率、降低社会用能成本等方面的价值初步显现，分散式风电将成为新的增长空间。

五是弃风问题企稳向好。经过多年努力，特别是电网企业加大风电等新能源跨省区外送，电力替代、提升灵活性等增强风电消纳能力的措施，弃风问题得到有效解决。2021年，风电平均利用率达96.9%，弃风率同比显著下降。

六是技术研发有序推进。当前，中国风电不仅具备大兆瓦级风电整机自主研发能力，而且形成了完整的风电装备制造产业链，制造企业的整体实力与竞争力大幅提升。在大容量机组研发，长叶片、高塔架应用等方面处于国际领先水平。新技术应用不断涌现，以激光雷达为代表的新型传感技术和以大数据分析为基础的智能技术使得风电整体管理变得更加高效。

七是企业实力明显增强，国际化程度显著提升。中国风电产业覆盖技术研发、开发建设、设备供应、检测认证、配套服务等方面，一条国际业务链已基本成型。风电机组累计整机出口到美国、英国、法国、澳大利亚等38个国家和地区，遍布全球六大洲，出口台数超过3000台，累计容量超过650万千瓦。此外，作为全球最大的风电装备制造基地，中国发电机、轮毂、机架、叶片、齿轮箱、轴承等零部件产量占全球60%—70%。

二、市场发展趋势

（一）风电进入平价发展时代

2019年5月，国家发展改革委发布《关于完善风电上网电价政策的通知》，明确2018年底之前核准的陆上风电项目，2020年底前仍未完成并网的，国家不再补贴；2019年1月1日至2020年底前核准的陆上风电项目，2021年底前仍未完成并网的，国家不再补贴。与此同时，对2018年底前已核准的海上风电项目，如在2021年底前全部机组完成并网的，执行核准时的上网电价；2022年及以后全部机组完成并网的，执行并网年份的指导价。

风电行业迈进平价时代，降本增效无疑成为目前全产业链共同面对的首要课题。从整个项目的造价来看，设备、安装、运维占据了近80%的成本，这对整机设计、制造、安装运维等都提出了全方位的要求。

风电实现平价之后，企业要不断地致力于降低风电的全生命周期成本，全产业链协同创新是风电产业后期高质量发展必由之路。

（二）风电市场分析

近年来，我国为实现“碳达峰、碳中和”目标，以及能源绿色低碳转型，国内风电行业获得了快速发展，已发展成为全球最大的风电市场，风电装机量和风力发电量逐年增长。进入“十四五”时期，我国可再生能源继续快速发展，可再生能源装机和发电量稳步增长，有力推动了清洁低碳高效能源体系的构建。2021年我国新增可再生能源发电装机1.39亿千瓦，其中风电新增并网装机4757万千瓦，同比增长16.6%，新增装机创历史新高；风电并网装机总容量达到2.2亿千瓦以上，较2016年底实现翻番，风电利用水平持续提升，风力发电基本形成最具竞争力的产业体系，减污降碳成效显著。

“十四五”期间，预计我国可再生能源发电新增装机容量占新增发电装机的70%以上，可再生能源消费增量占一次能源消费增量的50%左右。可再生能源将由能源电力消费增量补充成为增量主体，在能源转型中发挥主导作用。到2025年，“三北”地区多个省份风电、光伏发电装机占比超过50%，新能源发展面临既要大规模开发、又要高水平消纳、更要保障电力系统安全可靠供应等问题，我国将加快构建以新能源为主体的新型电力系统。

“十四五”电力规划远景预测：到2035年，我国电源总装机将达到43.7亿千瓦。其中清洁能源发电装机32.5亿千瓦，占比74.7%，风电装机11.1亿千瓦。到2050年，我国电源总装机将达到60.1亿千瓦，其中清洁能源装机53.6亿千瓦，占比89.5%。新能源发电装机和发电量将占主导地位，风电装机19.7亿千瓦，太阳能发电装机23.6亿千瓦，合计占比72%，风电发电量4.4万亿千瓦时，太阳能发电量4.7万亿千瓦时，合计占比63%。

“十四五”规划风电投产2.9亿千瓦，2025风电装机达到5.4亿千瓦（其中海上风电装机约3000万千瓦），年均增加6000万千瓦左右，年均增长率保持在11%以上。

三、技术发展趋势

目前，我国风电技术发展迅猛，风电机组呈现“三大”趋势：单机容量越来越大、风轮直径越来越大、塔筒高度越来越高。其中单机容量方面，陆上风电已达4MW~6MW，海上风电已达10MW ~16MW；风轮直径方面，陆上风电已达195m，海上风电已达240m以上；塔筒高度方面，陆上风电达160m，海上风电正在尝试200m及以上高度。可利用率不断提高，平均达到了98%，处于世界领先水平。支撑风电发展的先进技术不断取得突破并在风电开发中得到应用与验证，如高塔架技术、智能监控与自检测技术、风电场场群控制技术、雷达智能控制技术、状态识别的智能降载技术、扇区管理技术等，这些智能技术的应用大大促进了风电产业的快速发展。

在平价上网的大环境下，风电机组技术下一步的发展将向大功率、大风轮、高塔筒、精细化控制方向发展，通过精确机位的选址、控制策略的设计，来提升风电机组可靠性，同时通过单机发电容量的增加实现风电机组成本的大幅降低，提高风场收益率。

（一）产品发展趋势

随着风电平价时代的到来，风电机组全生命周期度电成本已成为行业关注的重点，同时环境因素、政策因素也在很大程度上影响了风电产品的发展方向。对于大基地项目，更大功率等级、更大风轮直径更有助于降低度电成本，提升收益率，下一阶段，陆上风机单机容量最大可达到10MW，叶轮直径将达200米，轮毂高度达200米。海上风电，单机容量16MW机组已在研制中，未来将会向20MW迈进。同时智能风场控制技术、故障智能诊断和预警技术、智能监控与运维技术等先进的风电机组数字化技术发展，助力开发智能风机、智慧风场。

（二）风电技术服务

伴随行业发展，风电后服务市场逐渐清晰，初步形成风电场代维、技术改造、定期检修三足鼎立格局。目前国内运维市场的竞争态势以及利润分配呈现严重的两极分化现象，表现为高利润的运维环节主要集中在规模更大、实力更强的整机商运维团队以及大中型独立第三方服务商手中，门槛较低、竞争者众的低利润环节则出现红海。

未来，风电后市场也呈现出新的趋势，第一将有更多专项的独立第三方服务商参与市场竞争（大部件、备件运维公司）；第二整机商运维团队降低人力密集型业务的份额，专注于高端运维业务；第三升级改造市场逐步打开（技改项目类型更丰富、技改风场比例增大）。

四、结论

（一）从市场角度来看，随着国家“双碳”战略的强力推行，风电依然是未来新能源发展主方向，同时，特高压输送线路规划将会促进大批量的风电项目建设。

（二）从技术发展角度来看，在平价竞争的市场环境中，开发大功率的谱系化机型是适应未来市场竞争需要，同时在技术管理方面需要推动精益研发，从全流程提升发电量降低成本，提高产品的可靠性，实现全生命周期成本最低，提高产品竞争力。