明阳智能张伟：大兆瓦风电机组创新趋势与实践

11月5-6日，2020年中国风电产业发展大会在上海正式召开，大会邀请了政府部门、行业协会、电网企业、风电开发商、整机厂家、大部件厂家、设计院、施工单位、原材料企业等300余家相关单位参会。北极星风力发电网、北极星电力APP对会议进行全程直播。

明阳智能风能设计院副院长 张伟与会期间分享了大兆瓦风电机组创新发展趋势及实践路线，他表示，大兆瓦风机在平价上网背景下有更强的市场优势，在技术应用上具有五大优势，一，可以提升风场容量和收益，在原有机位点不变情况下，通过使用大容量机组，既保证了项目发电量，又能增大项目容量；二、集约化利用土地，伴随经济发展及环保压力，涉及景区和耕地等限制因素越来越多，征地难度和成本不断提升。使用大容量机组，可以有效降低单位容量征地面积；三，可以有效降低道路与集电线路投资，四、可以降低建设成本；五、降低运维成本。

张伟强调，明阳智能在大兆瓦半直驱风电机组创新实践路线取得了非常显著的成绩，目前，明阳智能陆上风机已经做到了国内最大的6.25MW，叶轮直径超过170米，海上风电半直驱机组机组也做到了国内最大的11MW，叶轮直径203米，这些都是目前国内乃至全球范围内非常顶尖的水平。

以下为演讲全文：

非常感谢大家来听我今天下午关于大风机创新的介绍。这个也是我们行业内大家非常关心也非常直接的在风电行业里面的关心的一个课题。我们现在在平价或者未来的话，就是我们风电要参与电力交易的市场下，不仅仅是一个平价，相对其他能源更有竞争力上网的环境下，风电如何发展，我们风电大兆瓦的驱使下怎么样保持这样的一个趋势，今天更多的想做一个交流。

第一个想跟大家分享一下，我们在平价的趋势下，我们风电发展的几个主要的方向。第一个就是我们的这样一个大基地和外送的特高压的风电基地的建设，上午我们陶主任和徐所长两位做了比较深入的介绍，未来随着我们碳综合目标的要求，我们未来大规模的风电的建设，应该说还是以基地型的大规模的风电开发为主。

另外的话，在海上由于去补贴的趋势，未来海上风电由于成本的压力，未来更多的也是以大规模的并网型的风电基地为主。在中东南部，因为我们本身资源比较差和整个的建设条件，建设成本比较高的条件，更多的还是会把我们整个风电推向分布式和规模化的开发，这个就关联到我们下一步，能源一体化的建设。

在这样一个条件基础之下，我们风电开发就遇到了比较多的难点，规模化开发的风电场除了前面遇到的开发经验和参考工具的这样一个条件，另外我们遇到更多的是一个区域跨度大，另外一个资源分布的不均匀，和更复杂的建设的地形，和面临更多的限制因素，同时在参与电力市场交易这种情况下，我们整个风电投资的这样一个测算的模型遇到的变数也在增加。所以这种情况下对我们风电的开发，尤其大兆瓦风机的开发提出了更大的促进的作用。

这个是我们风电遇到限制条件里面，我提了一个，除了遇到前面提到的资源的限制，消纳的限制以外，我们现在遇到的这样一个限制因素，包括用地的，包括环评的这样一个压力也越来越大。以风电开发遇到的生态的要求为例，我这边放了两个图，一个是云南的生态红线的划分区，右边是河北省生态红线的分布区。在整个云南风电开发条件最好，风资源最好的滇西北地区很大一部分划到生态保护区内。在河北的坝上地区也是风电开发最好的地区划到生态红线内。即使我们有这样很好的资源禀赋，但是如果我们要开发大规模的开发风电，也是遇到这样的限制。如果我们还要保证足够的容量，大兆瓦的风机的开发是我们面临的不得不走的一条路。

另外一个关于电力市场交易这一块，因为我对这一块算是半个外行，对这一块的了解不是特别深。前几天我们在云南也是做了一个小型的交流，与云南省风电开发的这样一个小型的交流。里面就提到了云南开发的这样一个800万的风电基地，整个上网的小时数分为三部分，一部分是枯水期，我们保证两千小时的平价上网，在风水期的话，它是保证有500小时撮合电价来确定，再往上小时数全部是按照市场化交易的方式消纳。但是我们参考整个云南以往三年的电力市场交易的价格来看，整个风水期的价格是比较低，所以在这种背景之下，我们整个风电厂的投资就会存在一个小时数和投资之间的，收益和投资之间的拐点。按我们的模型评估，这个拐点应该是2600小时-2700小时。如果我们投资收益不能在这个小时数上，得不到更高的体现，我们另外一个点，我们要大幅的降低风电场的投资造价，这样才能实现整个风电场投资收益率的提升。那怎么降低这个投资造价呢，就需要通过我们风电技术的革新，更多的也是通过整个风机的技术的进步来实现。

前面讲到技术的话，我们这边更多的是做了一个分析，未来的话，我们整个风电不仅陆上，海上的话，需要我们整个风电场有更好的发电性能，更好的可利用率，同时我们也要有更高的功率和更大的风机的扫横面积。我们看一下整个风电行业的风机装机的单机容量，它的整个变化趋势。可以看一下，无论是国内还是国外陆上还是海上，我们整个发电的装机的风机的单位千瓦的容量是一直在增加，从2000左右只有500千瓦的装机容量，到去年已经到了2.5兆瓦左右，海上这样一个趋势更明显，在去年全球的新增装机的海上风电，单机容量已经达到6兆瓦左右。在这个趋势图背后，有另外一个数据，就是我们上午也提到了，就是从我们上一轮抢装潮之前，我们整个风电场的造价是在8000-9000的范围内，但是我们去年的话，风电场的造价，平均造价范围是6500左右，中间是达到了三千块左右的差价。但是我们整个风机的造价实际上没有达到这么多的水平，中间有大概一千块钱的造价是怎么来的？就是我们整个风电场投资其他的风机之外建设成本和运维成本的降低而实现的。如何来降低整个风电场的投资造价呢？后面我会有一个具体的细化，这边也可以说一下。

因为整个风电场来讲，除了风机之外，我们的建设成本是跟我们整个投资包括线路，道路，和我们整个的施工的费用相关的，这样我风机的数量越多，我的投资成本越高，所以对我们风电场来讲，如果要降低投资造价，我最直接的一个方式就是提升我们的单机容量。

这个是我们一年前做的关于风机的大型化的趋势，做了这样一个预测，主要是关于陆上的。从去年我们提出来到现在，当时还有人提出来这样一个疑虑，说我们可能技术的进步达不到这样一个水平，我们当时提出来在北方地区，我们单机要做到5兆瓦-7兆瓦，在南方地区单机容量做到3-4兆瓦以上，直径要做到150-170米，但是在今年的风能展上我们已经实现这样目标。

这是我们对于风电行业的单机容量的发展，做了一个简单的梳理，可以看一下从国内95年的时候还是以600千瓦，在15年，在国内已经普遍达到3兆瓦，已经开始批量化的应用，到今年第一天5.2兆瓦陆上的风机，我们预测到今年底最迟到明年单机容量会突破6-7兆瓦的水平。在海上的话，在国内已经有2-3家主机厂是已经发布了10兆瓦以上的产品。

在整个风机的大型化过程中，我们整个风机传统系统的技术革命，也为我们风机大型化提供了更多技术上的支撑。在我们整个风电发展最早，风电机组都是以高速传动的方式为主，在90年代初为了考虑到齿轮箱的故障，所以当时诞生了以五齿轮箱直驱的技术。到现在的话，2000年以后无论我们的直驱还是高速传动，还是半直驱的技术都得到蓬勃发展。在世界来讲，包括国内也是，各种各样的机组都对风机的大型化提供了很好的技术上的支撑。其中在陆上的话，由于我们对运输条件的限制，所以它对我们整个的风机的重量和体积提出了一个要求。在陆上的机型更多的要做大型化的话，是带齿轮箱的高速传动和中速的传动技术为主。在海上的话，因为它对运行的可靠性的要求，所以它对齿轮箱的传动的要求会更高，它要求我们齿轮箱的结构更加简单，甚至无齿轮箱的结构，在海上风电还是以中速和无齿轮箱的传动结构为主。我们明阳基本上以中速齿轮箱配一个中速永磁发动机为主。从我们2015年推出第一代3兆瓦的产品到现在来讲，我们已经推出了陆上的5兆瓦到6兆瓦一直到海上11兆瓦的最大单机容量的机型。

这个右边是我们今年北京风能展发布的最新的机型，大家可以看到在陆上的话，我们新推出的这样一个机型基本上至少是以3兆瓦，最大的大家6.25兆瓦。在海上的话，最小的是5兆瓦，最大的达到11兆瓦。大家可以看一下，基本上也是呼应了前面对于整个中国风电大型化趋势的预测，最大的话陆上是达到了单机容量达到6.25兆瓦，在低风速市场单机容量基本上在3-4兆瓦区间内，最大的叶轮直径超过160米的水平。

下面我对整个风机大型化在我们风电场未来的话，这样一个建设过程中的优势，我做了下面几个，大概分了五个区块和大家做介绍，第一个就是我们整个大容量机组应用在未来平价市场上对我们整个风电场容量和收益的提升。我们都知道风电场的发电小时数它对我们风速是非常敏感的，我们自己做了这样的测算，风速增加0.1米/秒的情况下，整个风电场发电量可以增加3.5%-4%左右的水平。如果是我们整个风电场尤其应用在整个地形比较复杂，平价的大基地的项目上的话，如果我们采用大容量机组可以避免我们使用低效的机位来提升整个风电场的收益。同时如果我们采用更大的单机容量的话，也可以提升我们整个风电场的总容量。这个是我们做的云南项目的分析，它可以有效的提升风电场的容量和收益率。

第二个是更大容量的风机可以减少整个风电场机位的数量，这样就可以减少整个风电场对土地的利用，同时也可以减少我们对不必要的线路和道路费用的增加。这样可以使整个风电场的造价大幅度降低。我们做了一个评估，3-4兆瓦提升一兆瓦，每千万投资造价可以降低300-500块钱。

因为我更少风机的数量，可以打幅降低风电场运维的造价，我们以一个10兆瓦装机的风电场为例，从3兆瓦升级到4兆瓦，它可以节省风电场25%左右的运维的时长，可以减少运维时间带来的收益，可以达到50万度左右。

另外我们对老风电场的改造，小容量风机升级到大容量风机，可以有效的增加风电场的容量，提升我们的收益。我们举了一个案例，是一个内蒙的乌兰察布，我们当时做了3.2兆瓦和4兆瓦的评估，我们可以把单位千瓦的造价做到六千以下，这样就可以实现我们未来点要做到六千以下造价的水平。同时整个风电场的造价可以从单机容量提升0.8兆瓦，每千瓦造价节省3200块钱左右。

另外对风电技术的成熟度，大家不要有任何疑虑，我们这里列举了几个明阳自己在拉开容量机组运行过程中的实际表现，无论是最早的从15、16年当时运行3兆瓦机组，到最新的5兆瓦到6兆瓦的机组来看，它运行的水平是非常好的。

因为今天时间有限，后面如果有机会大家可以私下做更多的交流，谢谢大家！

（本文来源于会议速记，未经本人审核）