記者 | 席菁華
更大兆瓦的陸上及海上風機集中落地，大型化更新迭代再提速。
界面新聞在10月18-20日舉辦的2021北京國際風能展現(xiàn)場獲悉，陸上風電機組單機容量已由6兆瓦增至7兆瓦，海上風機單機容量由11兆瓦刷新至16兆瓦。
近年來，國內(nèi)風機迭代加快，由過去一款風機賣兩年，變?yōu)槊窟^半年就有新風機落地。
今年4月，東方風電5.5兆瓦的DEW-5.5S-172型永磁直驅(qū)陸上風電機組下線，成為國內(nèi)單機容量最大的永磁直驅(qū)陸上風力發(fā)電機組。
9月，運達股份(300772.SZ)推出6.25兆瓦和6.66兆瓦陸上風機，并取得權(quán)威機構(gòu)的認證，再度刷新陸上最大單機容量。
在此次風能展上，中車集團則發(fā)布了7.X兆瓦陸上風機。該機型已獲得設計認證，功率可覆蓋6.7-8兆瓦范圍。明陽智能也發(fā)布了7.X陸上風機，最大發(fā)電功率達8兆瓦，風輪直徑達190米以上。
這意味著，陸上風機單機容量正快速步入7兆瓦時代。目前，市場主流的陸上風機單機容量為4兆瓦。
隨著平價時代的到來，整機廠家步入微利時代。大兆瓦、長葉片、高塔筒成為降本的重要途徑。
明陽智能(601615.SH) 整體解決方案部總經(jīng)理葉凡以200兆瓦容量的北方風電場為例表示，明陽智能7兆瓦陸上風機與4兆瓦機型相比，機位數(shù)量可減少21個，靜態(tài)投資成本降低34%，發(fā)電成本降低24%。
在風能大會高峰論壇論壇上，明陽智能總工程師賀小兵表示，下一階段，陸上風機單機容量最大可達到10兆瓦，葉輪直徑將達200米，輪轂高度達200米。
上海電氣風電集團股份有限公司(688660.SH)副總工程師馬文勇也表示，適應北方地區(qū)基地化、規(guī)模化開發(fā)的風電機組，單機容量將達10兆瓦，風輪直徑超過210米。
海上風電大型化趨勢更凸顯
今年是海上風電中央補貼的最后一年，相比已經(jīng)很成熟的陸上風電，海上風電面臨著更大的平價挑戰(zhàn)。
中國海裝機械設計所所長李楊表示，平價上網(wǎng)對度電成本要求更嚴苛，海上風電要實現(xiàn)平價上網(wǎng)，綜合開發(fā)成本需再下降40%左右。
大容量海上風機可以提高單機功率，減少機位點數(shù)，進而降低基礎投資。因此，海上風電大型化趨勢更加凸顯。
目前，國內(nèi)海上風電較成熟的是4-6兆瓦風機供應鏈。
此次風能展上，東方電氣(600875.SH)發(fā)布了13兆瓦海上風電機組，該機型獲得了機組設計認證。界面新聞在現(xiàn)場了解，這款海上風機基于其已批量投運的10兆瓦海上直驅(qū)平臺開發(fā)，單機容量覆蓋12.5-13兆瓦，葉輪直徑211米，相當于三艘遼寧艦并排的寬度。
這款機型適用于8.5米/秒風速以上地區(qū)，主要面向福建、廣東海域。該機型已投入生產(chǎn)制造，首臺機組將于今年年底下線。
東方電氣正在大力布局海上風電大兆瓦戰(zhàn)略。2019年9月，東方電氣在福建福州下線了10兆瓦海上風電機組，刷新國內(nèi)海上風電機組單機容量最大記錄。2020年7月，該機組并網(wǎng)發(fā)電。
繼東方電氣之后，中國船舶集團海裝風電股份有限公司（下稱中國海裝）、明陽智能紛紛下線10兆瓦海上風機。
2019年10月，中國海裝10兆瓦機組獲得設計認證，并于今年9月下線。
2019年11月，明陽智能在廣東陽江智能制造中心總裝廠房舉行MySE8-10兆瓦海上風機平臺量產(chǎn)下線儀式。
2020年7月，明陽智能發(fā)布11兆瓦半直驅(qū)海上風機，再度刷新最大單機容量。
今年8月，明陽智能宣布推出16兆瓦海上風機，該機型已獲得DNV和鑒衡的設計認證，預計樣機2022年底下線，2023年上半年樣機安裝，2024年上半年實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)，機型可滿足固定式、漂浮式海上風電開發(fā)。
屆時，國產(chǎn)海上風電機組的單機容量，將超過維斯塔斯15兆瓦、西門子歌美颯14兆瓦、GE14兆瓦的海上風機。
在此次風能展上，明陽智能還正式發(fā)布了11兆瓦和16兆瓦海上超緊湊半直驅(qū)風機，兩款機型均覆蓋深遠海漂浮式應用場景。
葉凡表示，使用超緊湊半直驅(qū)技術(shù)的風電機組，體積小、發(fā)電效率高，施工便捷，承載能力大幅提升。
遠景能源也加入了大型化行列，在風能展上發(fā)布了Model Y 海上風電平臺，囊括8兆瓦、10兆瓦及12兆瓦風機。
據(jù)界面新聞了解，遠景能源推出的6-8兆瓦、8-10兆瓦、10-12兆瓦三個海上風電機組平臺，將分別于2022年、2023年和“十四五”末實現(xiàn)批量交付。
海上風機的大型化迭代速度，也給相應的葉片、電機、軸承等零部件的技術(shù)發(fā)展形成壓力。
這意味著大部件廠家需要砸下更多的資金來匹配更大兆瓦的整機。這是否會帶來重復投資，是值得觀望的問題。
技術(shù)路線轉(zhuǎn)向半直驅(qū)
據(jù)界面新聞發(fā)現(xiàn)，為實現(xiàn)進一步降本，風機技術(shù)路線發(fā)生了一大轉(zhuǎn)變，即越來越多地采用半直驅(qū)技術(shù)，尤其是海上風機，大多采用了該技術(shù)。
目前，國內(nèi)風機采用的技術(shù)路線主要有雙饋式、永磁直驅(qū)及半直驅(qū)式三種。
其中，采用雙饋路線的整機商更多。雙饋型風機主要由風輪、增速箱、雙饋異步發(fā)電機、AC-DC-AC變流器、變壓器等組成，國內(nèi)代表整機商包括遠景能源、上海電氣、運達股份、中車風電、三一重能、中國海裝等。
直驅(qū)式風力發(fā)電機，也稱為低轉(zhuǎn)速發(fā)電機、無齒輪風力發(fā)電機，采用多級電機和葉輪直接連接進行驅(qū)動，省去了齒輪箱這一傳統(tǒng)部件，主要由風輪、永磁同步電機、AC-DC-AC變流器、變壓器等部分組成。國內(nèi)代表整機商包括金風科技、東方電氣、哈電風能、華創(chuàng)風能等。
半直驅(qū)式風機結(jié)合了以上兩種風機的優(yōu)勢。與雙饋式風機相比，可有效減緩齒輪箱的損耗；與直驅(qū)式風機相比，同等功率下，重量和體積更低。
此次風能展上，中國海裝發(fā)布了16兆瓦半直驅(qū)海上風機。據(jù)李楊介紹，新機型可實現(xiàn)傳動鏈降本30%以上，度電成本下降30%以上。
中國海裝的半直驅(qū)技術(shù)與明陽智能的并不相同。李楊告訴界面新聞，半直驅(qū)技術(shù)路線有不同的集成程度與不同的集成方式，“海裝的半直驅(qū)沒有明陽智能那么緊湊。”
據(jù)《風能》雜志此前報道，中速傳動技術(shù)，即半直驅(qū)技術(shù)路線，根據(jù)主軸系、齒輪箱與發(fā)電機的集成度與組合關(guān)系，可分為多種形式技術(shù)方案。
其中，將主軸系、齒輪箱、發(fā)電機全部集成在一起的超緊湊型機型，是國內(nèi)裝機容量最大的中速傳動形式。明陽智能即使用了這一技術(shù)路線。
今年風能展，風電整機老大金風科技(002202.SZ)首次向外界展出其半直驅(qū)風電機組產(chǎn)品。
金風科技是目前國內(nèi)為數(shù)不多的采用直驅(qū)永磁技術(shù)路線的整機商。其已運行的6兆瓦和8兆瓦海上風機，均采用直驅(qū)永磁技術(shù)。
金風科技此次新發(fā)布的半直驅(qū)產(chǎn)品，涵蓋3.85-7.2兆瓦14款不同容量的陸上風機，以及12兆瓦的海上風機。
界面新聞在發(fā)布會現(xiàn)場獲悉，金風科技最新一代的半直驅(qū)技術(shù)平臺，2020年8月正式立項，目前已完成基礎吊裝和并網(wǎng)調(diào)試。
金風科技產(chǎn)品總監(jiān)周桂林稱，該產(chǎn)品全機型可售，陸上最大容量7.2兆瓦陸上風機將于2023年1月交付，海上12兆瓦風機將于2023年3月交付。
運達股份也加入到半直驅(qū)大兆瓦海上風機玩家行列。
界面新聞現(xiàn)場了解，運達股份正在開發(fā)7兆瓦、9兆瓦和14兆瓦海上風機平臺，分別將于2022年7月、2022年5月、2022年12月下線。
一位運達股份的現(xiàn)場講解人士告訴界面新聞，該公司9兆瓦及以上海上風機將采用半直驅(qū)技術(shù)路線。
9月底，上海電氣發(fā)布了11兆瓦直驅(qū)海上風機。其在此次風能展發(fā)布的8兆瓦海上風機，則采用高度集成的半直驅(qū)驅(qū)動力技術(shù)。
另據(jù)界面新聞獲悉，中車集團也將制造13.X兆瓦永磁半直驅(qū)海上風機。
馬文勇表示，整機技術(shù)路線沒有優(yōu)劣之分，只有場景的適用與不適用之分，陸上場景關(guān)注成本的降級，單機容量4兆瓦以上的機組，半直驅(qū)的優(yōu)勢更為明顯。
“上海電氣陸上風機，將全部切換到半直驅(qū)技術(shù)路線，這一方向非常清晰。”馬文勇稱。
金風科技人士則對界面新聞強調(diào)，技術(shù)路線無優(yōu)劣之分，金風科技推出半直驅(qū)產(chǎn)品，是為了應對不同的市場環(huán)境。
界面新聞采訪了解，近年來銅和稀土等原材料價格上漲，直驅(qū)永磁發(fā)電機用銅量高，使得機組成本上漲，難以下壓。采用半直驅(qū)技術(shù)路線的風機，則更輕巧，便于運輸和吊裝，可節(jié)約成本。
隨著機組單機容量越來越大，機組的體積與重量不斷增加，運輸難度和成本也相應增加。在平價時代，半直驅(qū)的技術(shù)路線優(yōu)勢愈發(fā)凸顯。
華創(chuàng)證券分析認為，與同等功率的直驅(qū)和雙饋風機相比，半直驅(qū)風機單位體積均實現(xiàn)了大幅下降，極大地降低了吊裝成本。
《風能》雜志援引業(yè)內(nèi)人士觀點稱，當單機容量達到15兆瓦時，半直驅(qū)機組與傳統(tǒng)機組的重量或相差100余噸，能夠降低整機載荷，使用更少的原材料。
此外，半直驅(qū)機組齒輪箱普遍采用兩級行星輪傳動，主流機型發(fā)電機與齒輪箱通過殼體的剛性聯(lián)接而無需對中，機組的可靠性強。