风电热潮下的冷思考——风机大型化“降温”-北极星风力发电网

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曾几何时，2MW、3MW、4MW的风电机组被视为行业的主流机型，转眼间，大兆瓦风电机组便在短短几年间迅速崛起，目前，陆上风电机组已发展至15MW，海上风电单机最大已达26MW。CWEA数据显示，截至2024年，全国新增装机风电机组平均单机容量已跃升至6046kW，同比增长8.1%。其中陆上风电机组平均单机容量为5885kW，同比增长9.6%；海上风电机组平均单机容量更是达到9981kW，同比增长3.9%。

以上数据，无一不彰显着风机大型化之辉煌与迅猛发展态势。但在风电产业发展的热潮下，北极星风力发电网发现，我国风电机组大型化的发展速度正在悄然“降温”。

对比前几年动辄一年推出四五十款新型大容量机组的现象，近一两年，企业发布新机型的数量明显减少。过去几年，各大整机商为在大型化赛道上抢占先机，每家每年都有针对特有的风资源区推出至少5款新机型产品，而现在，企业新机型产品推间隔拉长，而且绝多大数新机型多是对现有产品的优化升级。

从风机单机容量看，2021年到2023年期间，似乎每个月都有企业在挑战新的功率极限，不断推出10MW及以上机组，但2024年到2025年间，仅个别企业推出了新的超大容量机型，似乎已默认了机组存在功率极限瓶颈，整个行业不再像过去那样频繁地冲击功率新高。

针对风机大型化速度放缓现象，北极星风力发电网请教了多位行业专家，主要总结为以下几个原因，如有不当之处，欢迎各位读者留言发表意见。

吊装、运输带来的物理瓶颈

运输方面，随着风电机组单机容量不断增大，叶片长度也在持续增长，如今已轻松突破百米大关，叶片最长已经超过130米，这种超长的尺寸使得常规的公路运输方式困难重重。

相关专家表示，在实际运输过程中，当叶片长度超过100米后，每增加10米，高速通过率就会下降40%。这意味着，随着叶片长度的增加，能够顺利通过高速公路的运输车辆数量大幅减少，运输效率大打折扣。

吊装方面，目前陆上风机高度普遍在160米，部分已经达到180米，个别项目将实现190米风机等批量应用，随着机组的高度和重量不断增加，这就要求吊装设备具备更高的起吊高度和更大的起重量，但目前市面上具备超高能力的起重吊装能力的吊车数量十分有限，可满足190米风机以上的吊车更是不足5台。

大型化降本效益不再显著

不可否认，在风电机组大型化的初期阶段，降本效果十分显著，使得我国风电项目单位千瓦的设备成本得到了大幅降低。

但随着风电机组大型化的持续推进，降本的边界效应逐渐显现，如今降本效果已大不如前，从零部件成本角度来看，早期大型化过程中，通过技术进步和规模化生产，零部件成本下降空间较大。但现在，许多零部件的成本已接近极限，下降空间愈发有限。

相关人士表示，过去十年间，风电设备价格大幅下降，风场开发成本和平均度电成本也显著降低，这都得益于大型化的推动。但正如边际效用递减的规律，随着产品迭代的加速和测试验证周期的缩短，机组运行风险逐渐增加，这在一定程度上抵消了创新的收益。

据测算，若风场运行至第五年需更换五套叶片，将导致等效初始投资增加175元/kW，抵消06%的LCOE增益；若第八年发生倒塔事故，等效初始投资将增加158元/kW，抵消94%的LCOE增益；而第十年更换五台齿轮箱则会导致等效初始投资增加124元/kW，抵消32%的LCOE增益。

风机大型化技术进入“无人区”

当前，我国风电市场已经进入产品和技术的无人区，在风电机组向更大兆瓦级发展过程中，在材料科学、结构设计等方面遭遇了诸多难以突破的技术瓶颈。

材料方面，传统的叶片材料在面对超长叶片设计时，其强度、刚度和耐久性难以满足要求。以碳纤维材料为例，虽然其具有高强度、低密度的优点，是制造大型叶片的理想材料，但目前碳纤维的生产技术复杂，成本居高不下，限制了其大规模应用，另外，在碳纤维与树脂基体的复合工艺上，也存在着界面结合强度不足等问题。

在设计阶段，也需要不断的摸索前行。如何设计出更合理的塔筒结构，使其在承受巨大风力和机组自身重量的同时，还能有效抵抗地震、台风等极端自然灾害，是目前结构设计面临的挑战之一。传统的塔筒结构在大兆瓦机组中可能出现应力集中、局部失稳等问题，而新型结构的设计需要综合考虑材料性能、力学原理、制造工艺等多方面因素，研发周期长，技术难度大。

大兆瓦机组由于运行时间较短，在可靠性、稳定性等方面缺乏足够的实践验证。虽然在设计阶段进行了各种模拟和计算，但实际运行中的情况往往更为复杂，一些大兆瓦机组已经暴露出了一些问题。部分大机组的叶片出现了裂纹、变形等情况，塔筒出现了疲劳损伤等问题。这些问题不仅影响了机组的正常运行，还增加了维修成本和安全风险。

大兆瓦机组研发成本飙升

为了研发出更具竞争力的大兆瓦机组，企业需要在技术研发、实验测试等多个方面投入巨额资金。以某知名风电企业为例，其在研发一款12MW海上风电机组时，仅前期的技术研发费用就高达数亿元。

在技术研发过程中，需要投入大量的人力和物力，组建专业的研发团队，包括机械工程师、电气工程师、材料科学家等。这些专业人才的薪酬成本高昂，而且研发周期长，通常需要数年时间才能取得实质性成果。

另外，大兆瓦机组实验测试费用同样不菲。为了验证大兆瓦机组的性能和可靠性，企业需要进行大量的实验测试。这包括在实验室环境下进行的模拟测试，以及在实际风电场中的现场测试。在实验室测试中，需要建设专门的测试平台，配备先进的测试设备，如大型风洞、疲劳试验机等，这些设备的购置和维护成本极高。

结语

风电机组大型化速度的降温，标志着风电行业发展进入了一个新的阶段，不再单纯追求机组的大型化，而是更加注重技术创新、成本控制和可持续发展，回归风电发电的本质。借用某位行业专家的一句话——过去两年里，行业在大型化道路上走得太远，以至于有些偏离了初衷。我们必须铭记，风电的大型化仅仅是一种手段，不能为了追求手段而忽视了目的。

( 来源: 北极星风力发电网作者: 周小彦 )

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