“大”風起兮

 

近幾年，中國風電機組單機容量大型化趨勢明顯加速。根據中國可再生能源學會風能專委會（CWEA）數據統計，國內風電新增裝機平均單機容量在2011年和2017年分別為突破1.5MW和2.0MW，歷時6年平均容量增長僅0.5MW，年均增長率約5.2%。然而2018年至2020年的3年間，國內風電新增裝機平均單機容量便增長0.5MW，年均增長率達到11.4%。2020年，中國風電新增裝機平均單機容量約2.7MW，十年間增長了80%。

 

我國陸上、海上新增裝機單機容量正在快速切換至3MW及以上、5MW及以上。2020年，中國陸上3.0MW及以上機組新增裝機約16759MW，占陸上全部新增容量33.1%，比2019年增加242.7%；中國海上5.0MW及以上機組新增裝機約2042MW，占海上全部新增裝機容量53.1%，比2019年增加151.5%。

 

從2021年中國陸上風電市場招標情況看，大兆瓦機組也正在“大”行其道。今年，陸上機組單機容量基本都在3MW以上，低風速區域也有4-5MW級別的大容量風電機組參與，中高風速區投標中也出現5.0MW、5.2MW機型，北方大基地風電項目招標單機容量已達6MW以上。

 

放眼全球，風電機組容量大型化也正在成為趨勢，其中歐洲風電風機容量大型化更為領先。據歐洲風能協會《2020年歐洲風電統計數據》報告顯示，根據歐洲16個國家的可用數據，2020年歐洲陸上新增風電機組單機平均容量為3.3MW（荷蘭最高，為4.5MW）；2020年歐洲海上新增風電機組單機平均容量為8.2MW（荷蘭和比利時最高，為8.7MW）。

 

“大”家風范

 

面對風電機組容量大型化帶來的度電成本下降優勢，明陽智慧能源集團股份公司（簡稱“明陽智能”）堅持創新技術至上，引領全球風機容量大型化、高質量發展。從陸上MySE3.0MW、MySE4.0MW、MySE5.0MW、MySE6.25MW、MySE7.XMW，到海上MySE5.5-7.0MW、MySE8-10MW、MySE11MW、MySE16MW，以及海上漂浮式MySE5.5MW、MySE11-16MW，明陽風機產品穩步迭代，逐步升級，現已成為全球最大單機容量風電機組以及全球最大自主研發漂浮式機組制造商。

 

在大兆瓦機組市場應用方面，明陽智能展現著“大”家風范。根據CWEA數據統計，繼2019取得“雙第一”之后，2020年全國陸上3.0MW及以上、海上5.0MW及以上機組市場新增裝機量以及累計裝機量，明陽智能再次蟬聯國內第一：2020年，全國陸上3.0MW及以上風電機組新增裝機16759MW，明陽智能占比23.7%；全國海上5.0MW及以上風電機組新增裝機2042MW，明陽智能占比47.2%。截至2020年底，全國陸上3.0MW及以上風電機組累計裝機26304MW，明陽智能占比31.3%；全國海上5.0MW及以上風電機組累計裝機3259MW，明陽智能占比40.6%。

 

 

另外根據年報，截至2020年末，明陽智能在手訂單容量13.88GW。其中，陸上訂單為8.25GW，海上訂單為5.63GW。在手訂單3MW及以上機組訂單達94.79%，4MW及以上機組訂單達58.97%，5MW及以上機組訂單達40.68%，機組大型率位居國內第一。

 

“大”有不同

 

得益于超緊湊半直驅技術路線的持續投入與創新，明陽智能才得以在機組容量大型化上形成領航。明陽智能超緊湊半直驅技術在風電機組容量大型化方面擁有獨特優勢，其一體化集成設計將尺寸和重量的減小做到了極致的狀態，更利于大型化機組的運輸和吊裝。半直驅技術路線結合直驅與雙饋兩種技術路線的優點，傳動鏈由兩級傳動齒輪箱和中速永磁發電機構成，相比永磁直驅方案，通過兩級傳動齒輪箱適當提高永磁發電機轉速，可以使發電機比直驅方案體積更小、重量更輕，同等功率下半直驅機組發電機的重量只有傳統直驅機組的1/6~1/4；外形尺寸也一般是1/3~1/2；相比傳統雙饋使用的多級高傳動比齒輪箱，兩級傳動齒輪箱轉速比更低，可靠性更強。

 

面對運輸和吊裝挑戰，明陽智能超緊湊傳動鏈技術，機組的主軸承、齒輪箱、發電機集成為一個等外徑筒傳力結構，主軸承集成在齒輪箱內，省去傳統風機主軸及軸承座部件，簡化傳動系統結構及減少傳動系統零部件數量，提高了傳動系統可靠性，同時降低了機組重量和尺寸。發電機與齒輪箱直接集成連接，大幅縮短機組軸向尺寸。齒輪箱殼體、發電機殼體、機艙彎頭形成一體，減少了主機架，簡化了機艙罩，整機尺寸減小，十分便于運輸和吊裝。明陽智能超緊湊半直驅風機的輪轂和機艙均使用鑄件外殼直接密封，使其擁有優異的防腐性能，可以適應重鹽霧、高潮濕、強沙塵、超高溫和強紫外線等環境。

 

擁有體積小、重量輕的明陽MySE超緊湊半直驅機組，發電效率同樣出眾。半直驅機組采用中速永磁發電機設計，具備相比傳統雙饋機組及直驅機組更寬的轉速范圍，更利于風能捕獲；明陽半直驅機組的調速范圍寬（5.0～17.7rpm），風輪在更加寬的轉速范圍內追蹤最佳Cp值高效發電，確保風機在更寬的風速段內運行在最佳效率點。其中，兩級行星齒輪箱效率為98.5%，中速永磁發電機效率為98.5%，全功率變流器效率為 97.5%，MySE機組整體效率優勢較其他類型機組高5%以上。

 

“大”有可為

 

配合以明陽智能MySE超緊湊半直驅機組為代表的大風機，土地效應以及經濟性讓風電機組容量提升“大”有可為。以內蒙古某48萬千瓦項目為例：

 

使用更大兆瓦風機可以提升土地利用率。若確保項目總容量不變，對比單機容量4.0MW風電機組，采用6.0MW機組可以舍棄40個低風速機位點，經測算使得整場平均風速可以提升0.2m/s；可以有效降低整場尾流損失，增加約2.8%發電量收益。如果確保機位點全部利用，采用6.0MW機組風電場容量可提升50%。

 

使用更大兆瓦風機可以節省建設成本。對比單機容量4.0MW風電機組，采用6.0MW機組可節省40臺機組的包括塔筒、風機基礎、箱變、輸電線路、基礎施工費用、設計費用、場內道路建設費等費用約1.75億，相當于單位千瓦節省約365元。此外，還可以縮短建設周期，降低征地難度，節省施工時間20%以上，有助于提前并網。

 

使用更大兆瓦風機可以節省運維成本。基于48萬千瓦裝機的風場，6MW機型較4MW機型裝機節省檢修時長50%，每期檢修可同比提升發電量240萬kW/h，全年可增加發電量960萬度左右。

 

與陸地風電相比，海上風電面臨施工環境復雜、作業難度大、施工所需關鍵裝備資源稀缺、船班費用高昂等挑戰，所以海上風電開發建設及運行維護成本都較高。海上風電項目使用更大兆瓦風機，可以有效降低整體成本。以中國廣東海域一個1GW海上風電項目為例研究分析，使用11MW風機代替6MW風機，項目所需機組可以從167臺減少到91臺，機組共減少76臺。使用更大兆瓦機組，基礎是降低成本的主要環節，一個海上風電基礎的設備成本通常在2000-3800萬元，差異主要與基礎類型和水深有關。在1GW海上風電項目中，對比使用6MW風機，使用11MW風機可節省成本超過10億元。

 

風電長路浩浩蕩蕩，30•60盡可期待。面對未來風電產業發展大型化、大規模、高效率、高可靠的特點，明陽智能將始終以創新謀發展，用超緊湊半直驅技術迎接海陸風機大兆瓦時代，用創新大兆瓦機組迎接中國海陸風電平價時代，致力于推動風電產業高質量發展，服務中國新型電力系統建設以及碳達峰碳中和目標實現。