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图1 2019—2024年中国宣布下线的海上风电机型数量
固定式基础机型的最大单机容量达26MW
在2024年中国下线的海上风电机组中,有4款的单机容量不低于20MW。机型的最大单机容量达到了26MW,引起全球关注。
1月,远景能源16-18MW“碳中和”海上大兆瓦风电机组下线,是当时全国首台“碳中和”海上大兆瓦机组。该机组基于ModelZ平台,在发电性能、核心部件上进行全面优化升级,采用先进运损控制、叶片振动控制等新技术,平台能力可升级至20MW+。
6月,东方电气18MW机型在广东汕头风电临海试验基地并网,刷新了已并网机组单机容量最大的世界纪录。该机组风轮直径达260m,单台机组每年可输出7200万千瓦时清洁电能。
2024年,我国下线的最大单机容量海上风电机型为东方电气26MW机组。该机型于10月份北京国际风能大会暨展览会前下线,是当时全球单机容量最大、风轮直径最大的海上全国产化风电机组。该机型的供应链完全自主可控,整台机组由3万余个零部件组成,发电机、叶片、轴承、电控系统等关键部套技术均达到了世界领先水平,是中国风电装备全产业链技术快速进步的最新成果。
金风科技22MW海上风电机型,则在12月举行的“2024汕头国际风电技术创新大会”期间,于汕头国际风电创新港下线。该机型风轮直径达到300m,相比上一代机型,风能捕获能力提升27%,同等装机规模项目可减少用海面积超20%。
明阳智能双机头漂浮式风电机组
漂浮式机型明显增多
2024年,中国共下线2款漂浮式风电机组,实现1个漂浮式风电平台的投运,是我国历年漂浮式风电产品取得成果最多的一年。
图2 2019—2024年中国宣布下线或直接安装、投产的固定式与漂浮式机型数量对比
6月,位于福建莆田南日岛国家级海洋牧场示范区的“国能共享号”漂浮式平台,成功并网发电,实现“海上发电、海下养鱼”,标志着全球首例“海上发电、海下养鱼”的融合发展新模式科研项目成功投产。该平台采用了电气风电生产的一台4MW风电机组。
10月10日,中国中车“启航号”20MW漂浮式海上风电机组下线。作为目前全球最大的漂浮式风电机组,“启航号”实现了功率等级16~20MW的全覆盖,风轮直径达到260m+。
12月,当时全球单体容量最大的漂浮式风电平台“明阳天成号”正式投运。“明阳天成号”总容量达到16.6MW,是当时已投运的全球最大漂浮式风电平台。有别于传统机组结构,“明阳天成号”的两台风电机组塔架呈V字形安装、两个风轮的旋转方向相反,这样的设计使得风轮中间区域的风速提升,空气动能转化的电能也随之增加,比同等扫风面积的单个大风轮风电机组的发电量提升4.29%。
大型化仍在持续
除了最大单机容量外,2024年中国下线的海上风电机组的平均单机容量同样有所增长。从2023年的14.75MW,增加到17.57MW。海上风电机组的平均风轮直径则从2023年的234m,增长至2024年的271.5m。值得注意的是,明阳智能双机头机型每个风轮的直径虽然仅为180m,但等效风轮直径为254.6m。
图3 2019—2024年中国宣布下线的海上风电机型的单机容量发展趋势
同时,中国定位于中低风速的海上风电机组,单机容量与风轮直径也在持续增大。尤其是一些中低风速机型的风轮直径,尤其是一些中低风速机型(较小的单机容量)的风轮直径,由于采用了与中高风速机组(较大的单机容量)相同的叶片,实现了在单位千瓦扫风面积上的突出优势。
图4 2019—2024年中国宣布下线的海上风电机型的风轮直径发展趋势
例如,在7月,电气风电同时下线了两款海上机型,分别为全球首台18-20MW级风储荷网机组EW18~20-260,以及定位于中低风速海域的EW14.0-270。后者在14MW机型上,搭载了270m风轮直径,单位千瓦扫风面积在14MW级海上风电机组产品中,具有更强的竞争力。
中速永磁(半直驱、混合式)机型“一统天下”
图5 2019—2024年中国宣布下线的海上风电机型技术路线发展趋势
在2024年下线的全部海上风电机型中,技术路线越发单一,全部为中速永磁(半直驱、混合式)机型。这表明,经过2~3年的市场验证,中速永磁(半直驱、混合式)技术路线已被绝大多数厂商接受,成为权衡海上风电机组产品低成本、高可靠性与高效率“不可能三角”的最佳选择。
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