《風(fēng)能》市場|2024年上半年我國風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢

2024年上半年，我國風(fēng)電技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新成果豐富。陸上風(fēng)電新機型迭代加速，大型化呈跳躍式發(fā)展趨勢。海上風(fēng)電則成為技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)鍵輸出領(lǐng)域，新的亮點層出不窮。構(gòu)網(wǎng)型與漂浮式技術(shù)研發(fā)的持續(xù)推進，為風(fēng)電發(fā)展打開了更大空間。關(guān)鍵零部件企業(yè)努力推陳出新，有力支持著我國風(fēng)電整機降本增效。一艘艘風(fēng)電安裝船與運維母船的吉水或交付，逐漸補齊了海上風(fēng)電開發(fā)的最大短板。

集中測試10MW級陸上風(fēng)電樣機

2024年上半年，是我國陸上風(fēng)電機組集體邁進10MW級別的關(guān)鍵節(jié)點。多家企業(yè)開始對10MW級風(fēng)電機組樣機進行吊裝或測試，為年度大容量陸上風(fēng)電機組項目招標提供了更豐富的選項。

1月24日，運達股份WD230-10MW風(fēng)電機組在位于河北省張家口市張北縣的鑒衡牡丹實驗風(fēng)電場成功完成樣機吊裝，并展開測試。該機型成為由鑒衡認證中心開展測試、最大風(fēng)輪直徑的陸上風(fēng)電機型。3天后，中車株洲所10MWD230陸上風(fēng)電機組完成吊裝。同一天，聯(lián)合動力海陸共平臺10MW-236風(fēng)電機組在山東完成吊裝，再次刷新當時全球陸上風(fēng)電機組最大風(fēng)輪直徑紀錄。

3月，華銳風(fēng)電10.X/230陸上風(fēng)電機組完成吊裝。該機型采用了10MW級陸上大功率整機產(chǎn)品平臺，單機容量可覆蓋8~11.5MW，風(fēng)輪直徑可覆蓋230~250m。

連續(xù)推出構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)電機組

構(gòu)網(wǎng)型機組可以在交流電網(wǎng)發(fā)生波動時表現(xiàn)為電壓源特性，通過系統(tǒng)感知主動為電網(wǎng)提供電壓支撐，自發(fā)快速響應(yīng)頻率變化，解決跟網(wǎng)型機組在弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定運行問題，可以滿足電網(wǎng)強度弱、慣量低的高比例新能源發(fā)電系統(tǒng)需求。

近年來，風(fēng)電整機商紛紛推出構(gòu)網(wǎng)型機組產(chǎn)品。今年3月，明陽智能在新疆達坂城華冉風(fēng)電場完成了當時全球最大的構(gòu)網(wǎng)型雙饋機組MySE6.25-193的測試驗證工作。2個月后，電氣風(fēng)電在江蘇省東臺市下線了當時全球最大單機容量的構(gòu)網(wǎng)型機組，單機容量達到10MW。

陸上風(fēng)電機組單機容量實現(xiàn)跨越式提升

2023年，我國整機商推出的大型陸上風(fēng)電機型，其單機容量基本在10~11MW。在2023北京國際風(fēng)能大會暨展覽會上，三一重能率先宣布推出海陸共用的15MW機型。

到2024年上半年，一些整機商已經(jīng)啟動陸上15MW級風(fēng)電機組的研制工作。以運達股份為例，該公司開展的16MW“沙戈荒”大功率風(fēng)電機組相關(guān)研究項目納入了內(nèi)蒙古自治區(qū)低碳能源領(lǐng)域“揭榜掛帥”科技計劃，成為新能源領(lǐng)域的創(chuàng)新重大示范工程。借助海陸共用策略，三一重能與運達股份的產(chǎn)品研發(fā)將我國陸上風(fēng)電機組的主流單機容量直接由10~11MW拉升至15~16MW，可謂是“跨越式”。

多款16~18MW級海上風(fēng)電機組完成并網(wǎng)

自2023年金風(fēng)科技實現(xiàn)首臺16MW海上風(fēng)電機組并網(wǎng)后，多家整機商加快了大兆瓦海上機組研發(fā)的步伐，紛紛在2024年上半年投運了自己的16~18MW海上風(fēng)電機型。

2024年1月，遠景能源16-18MW海上機組在射陽零碳產(chǎn)業(yè)園下線。到5月，該公司又在江蘇省鹽城市射陽縣實現(xiàn)了EN-256/16.7樣機的并網(wǎng)。該機型的單機容量達到16.7MW，是當時全球已并網(wǎng)的最大單機容量風(fēng)電機組，主要為深遠海市場設(shè)計。

6月，電氣風(fēng)電發(fā)布了全球單機容量最大的低頻海上風(fēng)電機組，單機容量達到16MW，為深遠海風(fēng)電項目送出環(huán)節(jié)的降本提供了有力支撐。

最為引人矚目的是在2024年上半年即將結(jié)束的最后幾天，兩款18MW海上風(fēng)電機型的先后吊裝、并網(wǎng)。6月26日，東方電氣18MW機型在廣東汕頭風(fēng)電臨海試驗基地實現(xiàn)并網(wǎng)，刷新已并網(wǎng)機組單機容量的世界紀錄。4天后，中船海裝18MW海上風(fēng)電機組在經(jīng)過一年多的全面測試后，于遼寧省營口市華能仙人島熱電廠完成吊裝。

除整機外，還有不少新推出的技術(shù)解決方案在為海上風(fēng)電機組的安全高效運行保駕護航。例如，牧鐳激光與憬知夢藍均推出了漂浮式激光雷達測風(fēng)系統(tǒng)，大大提升了海上風(fēng)電項目測風(fēng)的準確性與可行性，降低了測風(fēng)成本。

漂浮式與相關(guān)技術(shù)的研發(fā)取得新的進展

在未來的深遠海風(fēng)電開發(fā)中，漂浮式風(fēng)電機組將成為最佳選擇。截至2023年年底，我國已安裝或投運4臺漂浮式機組，并有多家整機商宣布推出16~18MW漂浮式機組。

2024年上半年，中車株洲所向全球發(fā)布了其首款漂浮式機組“啟航號”。該機型的單機容量達到20MW，是目前已發(fā)布的此類產(chǎn)品中單機容量最大的機型。

2024年4月，明陽智能雙轉(zhuǎn)子漂浮式機組“明陽天成號”的浮體基礎(chǔ)下水，開始進入塔架吊裝階段。到6月中旬，明陽陽江16.6MW漂浮式海上風(fēng)電示范項目核準前公示，標志著明陽智能上述機型即將完成靠岸安裝，進入機位點安裝階段。截至2024年上半年，該機型已完成除風(fēng)輪外的全部部件安裝工作。

葉片長度不斷刷新紀錄

更長的葉片，能夠使風(fēng)電機組的捕風(fēng)能力更強，從而提升相同容量下機組的中低風(fēng)速發(fā)電能力，或是為更大單機容量機組保持發(fā)電能力提供支撐。

2024年上半年，我國生產(chǎn)的風(fēng)電葉片的長度紀錄不斷被刷新。1月，時代新材在江蘇射陽下線了首支120m海上風(fēng)電葉片；三一重能則在內(nèi)蒙古巴彥淖爾下線了131m陸上風(fēng)電葉片，創(chuàng)造了當時最長陸上風(fēng)電葉片的紀錄。5月，明陽智能143m風(fēng)電葉片運往廣東省陽江市，隨后在國家海上風(fēng)電裝備質(zhì)量檢驗檢測中心開展測試工作，是當時全球已下線最長的風(fēng)電葉片。

關(guān)鍵零部件支持整機大型化發(fā)展

除葉片外，其他關(guān)鍵零部件的研發(fā)工作也在2024年上半年取得了新的突破。2月，南高齒推出了20MW全集成傳動鏈齒輪箱，低速端和電機端均采用高度集成的設(shè)計，并采用多行星輪及滑動軸承設(shè)計方案，使齒輪箱扭矩密度達到230kNm/t以上。3月，東方電氣的18.XMW海上永磁半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機，順利通過了背靠背型式試驗。同月，全球首臺25MW級風(fēng)電主軸軸承及齒輪箱軸承在洛陽軸研科技下線，刷新了全球風(fēng)電軸承最大單機容量紀錄。此外，鑒衡認證中心為華斯壯研發(fā)設(shè)計的185m預(yù)應(yīng)力構(gòu)架式風(fēng)電機組塔架頒發(fā)設(shè)計評估符合證明。該塔架的節(jié)地優(yōu)勢非常顯著，結(jié)構(gòu)底部采用4個小型基礎(chǔ)，單個露出面積不足1.5m2，4個基礎(chǔ)實際占地只有6m2，并在設(shè)計時將構(gòu)架式塔架底部箱變改為置于塔架中間平臺，節(jié)約了箱變用地。

風(fēng)電安裝船起重船接連下水交付

風(fēng)電安裝船舶一直是我國乃至全球海上風(fēng)電開發(fā)的瓶頸之一，尤其是具備20MW級機組安裝能力的風(fēng)電安裝船，數(shù)量極為有限。2024年上半年，一些大起吊能力的風(fēng)電安裝船紛紛下水或交付。1月，啟東中遠海運海工N1063自升式風(fēng)電安裝船項目安全下水，可以運輸并安裝7套完整的15MW或5套20MW以上機組，成為當時全球技術(shù)規(guī)格最高、最先進和最環(huán)保的海上風(fēng)電安裝船。5月，中集來福士為荷蘭Van Oord公司建造的新型海上風(fēng)電安裝船BOREAS下水。該船主吊起重能力超過3000t，吊臂高155m，能夠安裝20MW級海上風(fēng)電機組。同月，中鐵大橋局2000t自升式海上風(fēng)電安裝平臺“大橋海風(fēng)”號在江蘇省南通市交付。該船擁有當時海上風(fēng)電安裝平臺最長的樁腿和最強的綜合起重能力，可在70m深海域作業(yè)，雙鉤吊重2000t，副鉤吊重800t，甲板以上吊高160m，具備2套25MW級風(fēng)電機組的運輸、安裝一體化施工能力。6月底，“鐵建風(fēng)電2000”在江蘇南通吉水。該安裝船的主起重機達到2000t起吊能力，甲板以上吊高165m，具備20MW及以上不同機型海上機組安裝能力。

2024上半年，我國下水或交付了多艘起重船。例如，在4月，5000t自航式全回轉(zhuǎn)起重船“中天39”交付，可滿足國內(nèi)海上起重作業(yè)需要，專業(yè)從事海上風(fēng)電工程總包（EPC）和海洋資源開發(fā)。6月底，“鐵建起重5000”在江蘇南通吉水。該船是集運輸、起重、吊裝及安裝等多種強大功能于一體的自航式全回轉(zhuǎn)起重船，主鉤起重能力達5000t，全回轉(zhuǎn)起重能力達3500t，采用單鉤“四爪鉤”設(shè)計，是國內(nèi)首例單鉤吊重達到5000t的起重船舶。

運維母船激增滿足遠海大型項目需求

2023年前，我國風(fēng)電運維船主要以單體與雙體運維船為主，適用于遠海或大型風(fēng)電項目的運維母船幾乎為空白。2024年上半年，我國有3艘運維母船實現(xiàn)了下水或交付。3月，振華重工為立洋海工建造的5000t自航式全回轉(zhuǎn)起重船“中天39”順利完成試航，是中國首艘自主設(shè)計、建造并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的大型海上風(fēng)電多功能運維母船，填補了我國深遠海海纜敷設(shè)和運維領(lǐng)域的空白。4月，電氣風(fēng)電“至臻100”完成首次風(fēng)電項目實效試航，一次性通過了16項功能測試。6月中旬，“豐華23”號正式交付，是我國自主設(shè)計、建造并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的大型海上風(fēng)電多功能運維母船。