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2022年7月，安徽陸上風電主機首次出現(xiàn)4家企業(yè)風機機型葉輪直徑超過200m，平均單機功率超過6MW，標志著大葉輪直徑、大功率單機容量的大風機時代已經(jīng)來臨。同樣，2022年的海上風電隨著東方電氣和上海電氣10MW以上機型的下線，220m以上葉輪直徑的海上單機大功率風機成為現(xiàn)實，如何在新的大風機技術(shù)潮流下贏得市場機會和提升產(chǎn)品競爭力，將會迎來一輪新的技術(shù)革新大潮。

（來源：微信公眾號“球哥看風” 作者：球哥談風）

陸上風機繼續(xù)大：葉輪直徑大已達202m

7月，中國協(xié)合某風電場招標，這是一個低風速類似平原的風電場，要求塔筒高度160m，7家國內(nèi)主機廠參與了投標，開標結(jié)果首次4家主機廠投標葉輪直徑超過200m，此前，在6月份有個別項目個別主機企業(yè)開始投標200m葉輪直徑的風機型號，但從這次的開標結(jié)果看，200m葉輪直徑的風機已經(jīng)開始成為低風速區(qū)域風電場的主流。

這里我們可以簡單的為大家科普一下：200m葉輪直徑大小的概念，其掃風面積超過32000平方米，相當于4.5個標準足球場（國際足聯(lián)規(guī)定的標準足球場場地大小為105米*68米，面積為7140平方米），其大直徑可以擺放3架boeing 747-100寬體客機（波音747-100型飛機：尺寸數(shù)據(jù)：翼展59.64米，機長70.66米）

2007年，國內(nèi)企業(yè)引進了批專利技術(shù)的風機，基本都是1.5MW機型，葉輪直徑為70m，而目前大功率的陸上風電機組6MW，葉輪直徑200m，功率增加4倍，葉輪直徑增加近3倍。

海上風機更大：葉輪直徑大已達256m

看完陸上風機的葉輪直徑，我們再看海上風機的葉輪直徑：

明陽智能：2021年，明陽智能宣布其16MW海上風機進入試制，其16MW機型MySE16.0-242葉輪直徑242米，葉片長118米，掃風面積可達46000平方米，相當于6個足球場大小

金風科技：2021年風能展，推出了GWH242-12MW機型，將采用中速永磁技術(shù)，葉輪直徑242m，明確指出，采用全新一代中速永磁技術(shù)，也就是齒輪箱技術(shù)路線。

東方電氣：2022年，東方電氣D13000-211首次主機下線，葉輪直徑211m，但是國內(nèi)目前先下線的海上10MW以上海上風機

電氣風電：2021年風能展前推出了EW11.0-208機型，2022年7月成功下線。

中國海裝：2021年，風能展上，中國海裝推出了16MW海上新機型：H256-16MW，這是目前國內(nèi)在研大功率，大葉輪直徑的海上風機。采用第三代半直驅(qū)路線，顯然高功率密度傳動鏈技術(shù)助力不小。

運達股份：媒體有消息稱，運達股份將發(fā)布WD245-15000 海上新機型。

國內(nèi)雖然功率彎道超車，顯然略顯激進，海外三巨頭雖然起得早，但是走得穩(wěn)，步步為營。

維斯塔斯：2020年已經(jīng)推出了V236-15.0MW，即將進入商業(yè)運行。

GE：2021年，GE推出 Haliade X 14MW-220，目前已經(jīng)完成樣機。

西門子歌美颯：2021年，SG宣布其大容量的G 14-236 DD海上風機將在2024年商業(yè)運行，葉輪半徑達到了236米、掃風面積約43,500平方米，此前，該模型基于西門子歌美颯現(xiàn)有的旗艦風機——SG 14-222 DD。

2009年，中國個真正意義上的海上風電場，上海東大橋風電場的風機采用了華銳風電的款真正3MW海上風機，其葉輪直徑92m，到今天的16MW，葉輪直徑256m，功率增加5倍多，葉輪直徑近3倍。

單純我們看風機葉輪直徑在朝著大的方向發(fā)展，其實這是風機技術(shù)的發(fā)展的必然，這里我們要關(guān)注到一個新的參數(shù)：單位功率的能量密度，單位千瓦掃風面積。也就是說，同樣的風吹過來，有多少風能能被風機捕獲，我們可以簡單回顧一下單位千瓦掃風面積的發(fā)展之路。

風機單位掃風面積提升3倍：葉片新技術(shù)功不可沒

2007年，市場主流的批1.5MW風機葉輪直徑為70m，包括當時的金風科技，華銳風電，東方電氣以及聯(lián)合動力等當期頭部企業(yè)，其單位掃風面積僅有2.54m2/kw；2008年到2009年，1.5MW的主流風機葉輪直徑大93m，單位千瓦掃風面積提升到了4.52m2/kw。2MW時代主流也是大葉輪直徑的機型為116m，單位千瓦掃風面積達到了5.28m2/kw，此后一直保持穩(wěn)定，3.x平臺下，3.6-168機型葉輪直徑達到了6.18m2/kw。

2022年，4MW時代迎來了金風科技大的葉輪直徑風機，其數(shù)據(jù)已經(jīng)提升到了7.16m2/kw。從2007年到2022年15年時間，單位千瓦掃風面積提升了近3倍，在葉輪直徑增大的同時，機型的能量捕獲能力大幅提升是風機性價比提升的關(guān)鍵。而這關(guān)鍵的貢獻者就是葉片。

風機葉片是集空氣動力學、材料學、結(jié)構(gòu)力學一體的關(guān)鍵部件，看似簡單的葉片部件，在過去的15年發(fā)展歷程中，中國風電人從一個引進者到一個學習者，再到一個創(chuàng)新者，實現(xiàn)了風電葉片的自我創(chuàng)新，包括原材料的國產(chǎn)化，關(guān)鍵芯材的替代，葉片主梁工藝創(chuàng)新，葉片設計能力的自主研發(fā)。并因為中國風電的蓬勃發(fā)展，一舉成為世界葉片大國和強國，無論是設計能力，制造能力還是創(chuàng)新能力，都是全球領先。

當然，創(chuàng)新就會面臨著風險，創(chuàng)新速度過快就會埋下技術(shù)隱患，風電的設計風險依舊存在，在過去的幾年中，葉片的設計也有個別企業(yè)在市場的競爭中被淘汰，一方面是技術(shù)本身的競爭力下降，一方面是質(zhì)量管控埋下的隱患，所以說創(chuàng)新既要大膽，還要嚴謹，在可靠的前提下實現(xiàn)高速發(fā)展。

風機的單機功率越來越大是技術(shù)發(fā)展的必然潮流，而提升風機的風能捕獲能力就成為了重中之重，如何在大功率風機的發(fā)展潮流下，進一步提升風機的風能捕獲能力，將是新一代大功率風機的新挑戰(zhàn)。

大功率風機提升部分能力：風機設計挖潛增效是關(guān)鍵

過去15年，風機的葉輪直徑翻三倍，捕風能力也接近3倍，如何把捕獲風能的增加值有效轉(zhuǎn)化為電能，這是近幾年風電裝備產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新目標。中國海裝提出了高功率密度的傳動鏈技術(shù)，金風科技提出的新一代中速永磁技術(shù)路線，當下流行的獨立變槳技術(shù)，滑動偏航技術(shù)，還有雙發(fā)電機技術(shù)（三一曾經(jīng)早期開展過，后期放棄，當下這種技術(shù)又有新的發(fā)展），這些林林總總都在為風機的捕風能力和增效能力提升發(fā)揮作用。

從風能的轉(zhuǎn)化效率天花板看來，實際的風能轉(zhuǎn)化效率目前僅為理論轉(zhuǎn)化效率的75%左右（0.593的轉(zhuǎn)化效率-Cp值，實際在0.45），如果能提升5個百分點，同樣的風機發(fā)電能力提升5-10%（到85%），在不增加原材料和不增加部件的情況下，這將是風機設計領域的一次重大革新。當然，這里面涉及到發(fā)電機的效率，傳動鏈的效率，變流器的效率，葉片的實際捕風能力提升。

個人認為海陸風機的單純大型化目前階段已經(jīng)到了一個拐點，行業(yè)有必要在當前海陸風機大型化的現(xiàn)有目標參數(shù)形勢下，進一步降低成本，提升風機能效。

這一點需要學光伏，組件的效率提升一直持續(xù)，當然風機的效率提升難度大，風機葉片在空中的能力捕獲變化因素太多，同時塔筒的形式和高度也對風機發(fā)電能力產(chǎn)生較大影響，在平價時代，需要對風電整機從基礎到塔筒，到風機整機大部件及系統(tǒng)控制各個環(huán)節(jié)進行挖潛設計優(yōu)化和創(chuàng)新，降載，減重，增效，進一步提升大功率風機的大優(yōu)勢。

單純的大葉輪和大功率并不能體現(xiàn)大風機的優(yōu)勢，而是在同等捕風能力的條件下，更低成本，更高的發(fā)電量，更穩(wěn)定的運行效果，否則簡單的大風機并不一定有大優(yōu)勢。

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