當(dāng)前，中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正在加速進(jìn)入平價上網(wǎng)階段，疊加國家“雙碳”目標(biāo)的快速推進(jìn)，風(fēng)電開發(fā)降本增效需求進(jìn)一步被強(qiáng)化。在此背景下，風(fēng)電單機(jī)容量可謂“大”勢所趨。當(dāng)風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量提升后，同等裝機(jī)規(guī)模所需的風(fēng)機(jī)數(shù)量下降，進(jìn)而可以有效縮小風(fēng)電場的占地或用海面積，并降低線路、塔架、安裝、運維等成本，最終從整體控制度電成本下降。
“大”風(fēng)起兮
近幾年，中國風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量大型化趨勢明顯加速。根據(jù)中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專委會（CWEA）數(shù)據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)風(fēng)電新增裝機(jī)平均單機(jī)容量在2011年和2017年分別為突破1.5MW和2.0MW，歷時6年平均容量增長僅0.5MW，年均增長率約5.2%。然而2018年至2020年的3年間，國內(nèi)風(fēng)電新增裝機(jī)平均單機(jī)容量便增長0.5MW，年均增長率達(dá)到11.4%。2020年，中國風(fēng)電新增裝機(jī)平均單機(jī)容量約2.7MW，十年間增長了80%。
我國陸上、海上新增裝機(jī)單機(jī)容量正在快速切換至3MW及以上、5MW及以上。2020年，中國陸上3.0MW及以上機(jī)組新增裝機(jī)約16759MW，占陸上全部新增容量33.1%，比2019年增加242.7%；中國海上5.0MW及以上機(jī)組新增裝機(jī)約2042MW，占海上全部新增裝機(jī)容量53.1%，比2019年增加151.5%。
從2021年中國陸上風(fēng)電市場招標(biāo)情況看，大兆瓦機(jī)組也正在“大”行其道。今年，陸上機(jī)組單機(jī)容量基本都在3MW以上，低風(fēng)速區(qū)域也有4-5MW級別的大容量風(fēng)電機(jī)組參與，中高風(fēng)速區(qū)投標(biāo)中也出現(xiàn)5.0MW、5.2MW機(jī)型，北方大基地風(fēng)電項目招標(biāo)單機(jī)容量已達(dá)6MW以上。
放眼全球，風(fēng)電機(jī)組容量大型化也正在成為趨勢，其中歐洲風(fēng)電風(fēng)機(jī)容量大型化更為領(lǐng)先。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會《2020年歐洲風(fēng)電統(tǒng)計數(shù)據(jù)》報告顯示，根據(jù)歐洲16個國家的可用數(shù)據(jù)，2020年歐洲陸上新增風(fēng)電機(jī)組單機(jī)平均容量為3.3MW（荷蘭最高，為4.5MW）；2020年歐洲海上新增風(fēng)電機(jī)組單機(jī)平均容量為8.2MW（荷蘭和比利時最高，為8.7MW）。
“大”家風(fēng)范
面對風(fēng)電機(jī)組容量大型化帶來的度電成本下降優(yōu)勢，明陽智慧能源集團(tuán)股份公司（簡稱“明陽智能”）堅持創(chuàng)新技術(shù)至上，引領(lǐng)全球風(fēng)機(jī)容量大型化、高質(zhì)量發(fā)展。從陸上MySE3.0MW、MySE4.0MW、MySE5.0MW、MySE6.25MW、MySE7.XMW，到海上MySE5.5-7.0MW、MySE8-10MW、MySE11MW、MySE16MW，以及海上漂浮式MySE5.5MW、MySE11-16MW，明陽風(fēng)機(jī)產(chǎn)品穩(wěn)步迭代，逐步升級，現(xiàn)已成為全球最大單機(jī)容量風(fēng)電機(jī)組以及全球最大自主研發(fā)漂浮式機(jī)組制造商。
在大兆瓦機(jī)組市場應(yīng)用方面，明陽智能展現(xiàn)著“大”家風(fēng)范。根據(jù)CWEA數(shù)據(jù)統(tǒng)計，繼2019取得“雙第一”之后，2020年全國陸上3.0MW及以上、海上5.0MW及以上機(jī)組市場新增裝機(jī)量以及累計裝機(jī)量，明陽智能再次蟬聯(lián)國內(nèi)第一：2020年，全國陸上3.0MW及以上風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)16759MW，明陽智能占比23.7%；全國海上5.0MW及以上風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)2042MW，明陽智能占比47.2%。截至2020年底，全國陸上3.0MW及以上風(fēng)電機(jī)組累計裝機(jī)26304MW，明陽智能占比31.3%；全國海上5.0MW及以上風(fēng)電機(jī)組累計裝機(jī)3259MW，明陽智能占比40.6%。
另外根據(jù)年報，截至2020年末，明陽智能在手訂單容量13.88GW。其中，陸上訂單為8.25GW，海上訂單為5.63GW。在手訂單3MW及以上機(jī)組訂單達(dá)94.79%，4MW及以上機(jī)組訂單達(dá)58.97%，5MW及以上機(jī)組訂單達(dá)40.68%，機(jī)組大型率位居國內(nèi)第一。
“大”有不同
得益于超緊湊半直驅(qū)技術(shù)路線的持續(xù)投入與創(chuàng)新，明陽智能才得以在機(jī)組容量大型化上形成領(lǐng)航。明陽智能超緊湊半直驅(qū)技術(shù)在風(fēng)電機(jī)組容量大型化方面擁有獨特優(yōu)勢，其一體化集成設(shè)計將尺寸和重量的減小做到了極致的狀態(tài)，更利于大型化機(jī)組的運輸和吊裝。半直驅(qū)技術(shù)路線結(jié)合直驅(qū)與雙饋兩種技術(shù)路線的優(yōu)點，傳動鏈由兩級傳動齒輪箱和中速永磁發(fā)電機(jī)構(gòu)成，相比永磁直驅(qū)方案，通過兩級傳動齒輪箱適當(dāng)提高永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，可以使發(fā)電機(jī)比直驅(qū)方案體積更小、重量更輕，同等功率下半直驅(qū)機(jī)組發(fā)電機(jī)的重量只有傳統(tǒng)直驅(qū)機(jī)組的1/6~1/4；外形尺寸也一般是1/3~1/2；相比傳統(tǒng)雙饋使用的多級高傳動比齒輪箱，兩級傳動齒輪箱轉(zhuǎn)速比更低，可靠性更強(qiáng)。
面對運輸和吊裝挑戰(zhàn)，明陽智能超緊湊傳動鏈技術(shù)，機(jī)組的主軸承、齒輪箱、發(fā)電機(jī)集成為一個等外徑筒傳力結(jié)構(gòu)，主軸承集成在齒輪箱內(nèi)，省去傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)主軸及軸承座部件，簡化傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及減少傳動系統(tǒng)零部件數(shù)量，提高了傳動系統(tǒng)可靠性，同時降低了機(jī)組重量和尺寸。發(fā)電機(jī)與齒輪箱直接集成連接，大幅縮短機(jī)組軸向尺寸。齒輪箱殼體、發(fā)電機(jī)殼體、機(jī)艙彎頭形成一體，減少了主機(jī)架，簡化了機(jī)艙罩，整機(jī)尺寸減小，十分便于運輸和吊裝。明陽智能超緊湊半直驅(qū)風(fēng)機(jī)的輪轂和機(jī)艙均使用鑄件外殼直接密封，使其擁有優(yōu)異的防腐性能，可以適應(yīng)重鹽霧、高潮濕、強(qiáng)沙塵、超高溫和強(qiáng)紫外線等環(huán)境。
擁有體積小、重量輕的明陽MySE超緊湊半直驅(qū)機(jī)組，發(fā)電效率同樣出眾。半直驅(qū)機(jī)組采用中速永磁發(fā)電機(jī)設(shè)計，具備相比傳統(tǒng)雙饋機(jī)組及直驅(qū)機(jī)組更寬的轉(zhuǎn)速范圍，更利于風(fēng)能捕獲；明陽半直驅(qū)機(jī)組的調(diào)速范圍寬（5.0～17.7rpm），風(fēng)輪在更加寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)追蹤最佳Cp值高效發(fā)電，確保風(fēng)機(jī)在更寬的風(fēng)速段內(nèi)運行在最佳效率點。其中，兩級行星齒輪箱效率為98.5%，中速永磁發(fā)電機(jī)效率為98.5%，全功率變流器效率為 97.5%，MySE機(jī)組整體效率優(yōu)勢較其他類型機(jī)組高5%以上。
“大”有可為
配合以明陽智能MySE超緊湊半直驅(qū)機(jī)組為代表的大風(fēng)機(jī)，土地效應(yīng)以及經(jīng)濟(jì)性讓風(fēng)電機(jī)組容量提升“大”有可為。以內(nèi)蒙古某48萬千瓦項目為例：
使用更大兆瓦風(fēng)機(jī)可以提升土地利用率。若確保項目總?cè)萘坎蛔?，對比單機(jī)容量4.0MW風(fēng)電機(jī)組，采用6.0MW機(jī)組可以舍棄40個低風(fēng)速機(jī)位點，經(jīng)測算使得整場平均風(fēng)速可以提升0.2m/s；可以有效降低整場尾流損失，增加約2.8%發(fā)電量收益。如果確保機(jī)位點全部利用，采用6.0MW機(jī)組風(fēng)電場容量可提升50%。
使用更大兆瓦風(fēng)機(jī)可以節(jié)省建設(shè)成本。對比單機(jī)容量4.0MW風(fēng)電機(jī)組，采用6.0MW機(jī)組可節(jié)省40臺機(jī)組的包括塔筒、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、箱變、輸電線路、基礎(chǔ)施工費用、設(shè)計費用、場內(nèi)道路建設(shè)費等費用約1.75億，相當(dāng)于單位千瓦節(jié)省約365元。此外，還可以縮短建設(shè)周期，降低征地難度，節(jié)省施工時間20%以上，有助于提前并網(wǎng)。
使用更大兆瓦風(fēng)機(jī)可以節(jié)省運維成本。基于48萬千瓦裝機(jī)的風(fēng)場，6MW機(jī)型較4MW機(jī)型裝機(jī)節(jié)省檢修時長50%，每期檢修可同比提升發(fā)電量240萬kW/h，全年可增加發(fā)電量960萬度左右。
與陸地風(fēng)電相比，海上風(fēng)電面臨施工環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)難度大、施工所需關(guān)鍵裝備資源稀缺、船班費用高昂等挑戰(zhàn)，所以海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)及運行維護(hù)成本都較高。海上風(fēng)電項目使用更大兆瓦風(fēng)機(jī)，可以有效降低整體成本。以中國廣東海域一個1GW海上風(fēng)電項目為例研究分析，使用11MW風(fēng)機(jī)代替6MW風(fēng)機(jī)，項目所需機(jī)組可以從167臺減少到91臺，機(jī)組共減少76臺。使用更大兆瓦機(jī)組，基礎(chǔ)是降低成本的主要環(huán)節(jié)，一個海上風(fēng)電基礎(chǔ)的設(shè)備成本通常在2000-3800萬元，差異主要與基礎(chǔ)類型和水深有關(guān)。在1GW海上風(fēng)電項目中，對比使用6MW風(fēng)機(jī)，使用11MW風(fēng)機(jī)可節(jié)省成本超過10億元。
風(fēng)電長路浩浩蕩蕩，30?60盡可期待。面對未來風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展大型化、大規(guī)模、高效率、高可靠的特點，明陽智能將始終以創(chuàng)新謀發(fā)展，用超緊湊半直驅(qū)技術(shù)迎接海陸風(fēng)機(jī)大兆瓦時代，用創(chuàng)新大兆瓦機(jī)組迎接中國海陸風(fēng)電平價時代，致力于推動風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，服務(wù)中國新型電力系統(tǒng)建設(shè)以及碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)實現(xiàn)。
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