“大”风起兮

 

近几年，中国风电机组单机容量大型化趋势明显加速。根据中国可再生能源学会风能专委会（CWEA）数据统计，国内风电新增装机平均单机容量在2011年和2017年分别为突破1.5MW和2.0MW，历时6年平均容量增长仅0.5MW，年均增长率约5.2%。然而2018年至2020年的3年间，国内风电新增装机平均单机容量便增长0.5MW，年均增长率达到11.4%。2020年，中国风电新增装机平均单机容量约2.7MW，十年间增长了80%。

 

我国陆上、海上新增装机单机容量正在快速切换至3MW及以上、5MW及以上。2020年，中国陆上3.0MW及以上机组新增装机约16759MW，占陆上全部新增容量33.1%，比2019年增加242.7%；中国海上5.0MW及以上机组新增装机约2042MW，占海上全部新增装机容量53.1%，比2019年增加151.5%。

 

从2021年中国陆上风电市场招标情况看，大兆瓦机组也正在“大”行其道。今年，陆上机组单机容量基本都在3MW以上，低风速区域也有4-5MW级别的大容量风电机组参与，中高风速区投标中也出现5.0MW、5.2MW机型，北方大基地风电项目招标单机容量已达6MW以上。

 

放眼全球，风电机组容量大型化也正在成为趋势，其中欧洲风电风机容量大型化更为领先。据欧洲风能协会《2020年欧洲风电统计数据》报告显示，根据欧洲16个国家的可用数据，2020年欧洲陆上新增风电机组单机平均容量为3.3MW（荷兰最高，为4.5MW）；2020年欧洲海上新增风电机组单机平均容量为8.2MW（荷兰和比利时最高，为8.7MW）。

 

“大”家风范

 

面对风电机组容量大型化带来的度电成本下降优势，明阳智慧能源集团股份公司（简称“明阳智能”）坚持创新技术至上，引领全球风机容量大型化、高质量发展。从陆上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，明阳风机产品稳步迭代，逐步升级，现已成为全球最大单机容量风电机组以及全球最大自主研发漂浮式机组制造商。

 

在大兆瓦机组市场应用方面，明阳智能展现着“大”家风范。根据CWEA数据统计，继2019取得“双第一”之后，2020年全国陆上3.0MW及以上、海上5.0MW及以上机组市场新增装机量以及累计装机量，明阳智能再次蝉联国内第一：2020年，全国陆上3.0MW及以上风电机组新增装机16759MW，明阳智能占比23.7%；全国海上5.0MW及以上风电机组新增装机2042MW，明阳智能占比47.2%。截至2020年底，全国陆上3.0MW及以上风电机组累计装机26304MW，明阳智能占比31.3%；全国海上5.0MW及以上风电机组累计装机3259MW，明阳智能占比40.6%。

 

 

另外根据年报，截至2020年末，明阳智能在手订单容量13.88GW。其中，陆上订单为8.25GW，海上订单为5.63GW。在手订单3MW及以上机组订单达94.79%，4MW及以上机组订单达58.97%，5MW及以上机组订单达40.68%，机组大型率位居国内第一。

 

“大”有不同

 

得益于超紧凑半直驱技术路线的持续投入与创新，明阳智能才得以在机组容量大型化上形成领航。明阳智能超紧凑半直驱技术在风电机组容量大型化方面拥有独特优势，其一体化集成设计将尺寸和重量的减小做到了极致的状态，更利于大型化机组的运输和吊装。半直驱技术路线结合直驱与双馈两种技术路线的优点，传动链由两级传动齿轮箱和中速永磁发电机构成，相比永磁直驱方案，通过两级传动齿轮箱适当提高永磁发电机转速，可以使发电机比直驱方案体积更小、重量更轻，同等功率下半直驱机组发电机的重量只有传统直驱机组的1/6~1/4；外形尺寸也一般是1/3~1/2；相比传统双馈使用的多级高传动比齿轮箱，两级传动齿轮箱转速比更低，可靠性更强。

 

面对运输和吊装挑战，明阳智能超紧凑传动链技术，机组的主轴承、齿轮箱、发电机集成为一个等外径筒传力结构，主轴承集成在齿轮箱内，省去传统风机主轴及轴承座部件，简化传动系统结构及减少传动系统零部件数量，提高了传动系统可靠性，同时降低了机组重量和尺寸。发电机与齿轮箱直接集成连接，大幅缩短机组轴向尺寸。齿轮箱壳体、发电机壳体、机舱弯头形成一体，减少了主机架，简化了机舱罩，整机尺寸减小，十分便于运输和吊装。明阳智能超紧凑半直驱风机的轮毂和机舱均使用铸件外壳直接密封，使其拥有优异的防腐性能，可以适应重盐雾、高潮湿、强沙尘、超高温和强紫外线等环境。

 

拥有体积小、重量轻的明阳MySE超紧凑半直驱机组，发电效率同样出众。半直驱机组采用中速永磁发电机设计，具备相比传统双馈机组及直驱机组更宽的转速范围，更利于风能捕获；明阳半直驱机组的调速范围宽（5.0～17.7rpm），风轮在更加宽的转速范围内追踪最佳Cp值高效发电，确保风机在更宽的风速段内运行在最佳效率点。其中，两级行星齿轮箱效率为98.5%，中速永磁发电机效率为98.5%，全功率变流器效率为 97.5%，MySE机组整体效率优势较其他类型机组高5%以上。

 

“大”有可为

 

配合以明阳智能MySE超紧凑半直驱机组为代表的大风机，土地效应以及经济性让风电机组容量提升“大”有可为。以内蒙古某48万千瓦项目为例：

 

使用更大兆瓦风机可以提升土地利用率。若确保项目总容量不变，对比单机容量4.0MW风电机组，采用6.0MW机组可以舍弃40个低风速机位点，经测算使得整场平均风速可以提升0.2m/s；可以有效降低整场尾流损失，增加约2.8%发电量收益。如果确保机位点全部利用，采用6.0MW机组风电场容量可提升50%。

 

使用更大兆瓦风机可以节省建设成本。对比单机容量4.0MW风电机组，采用6.0MW机组可节省40台机组的包括塔筒、风机基础、箱变、输电线路、基础施工费用、设计费用、场内道路建设费等费用约1.75亿，相当于单位千瓦节省约365元。此外，还可以缩短建设周期，降低征地难度，节省施工时间20%以上，有助于提前并网。

 

使用更大兆瓦风机可以节省运维成本。基于48万千瓦装机的风场，6MW机型较4MW机型装机节省检修时长50%，每期检修可同比提升发电量240万kW/h，全年可增加发电量960万度左右。

 

与陆地风电相比，海上风电面临施工环境复杂、作业难度大、施工所需关键装备资源稀缺、船班费用高昂等挑战，所以海上风电开发建设及运行维护成本都较高。海上风电项目使用更大兆瓦风机，可以有效降低整体成本。以中国广东海域一个1GW海上风电项目为例研究分析，使用11MW风机代替6MW风机，项目所需机组可以从167台减少到91台，机组共减少76台。使用更大兆瓦机组，基础是降低成本的主要环节，一个海上风电基础的设备成本通常在2000-3800万元，差异主要与基础类型和水深有关。在1GW海上风电项目中，对比使用6MW风机，使用11MW风机可节省成本超过10亿元。

 

风电长路浩浩荡荡，30•60尽可期待。面对未来风电产业发展大型化、大规模、高效率、高可靠的特点，明阳智能将始终以创新谋发展，用超紧凑半直驱技术迎接海陆风机大兆瓦时代，用创新大兆瓦机组迎接中国海陆风电平价时代，致力于推动风电产业高质量发展，服务中国新型电力系统建设以及碳达峰碳中和目标实现。