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2022年7月，安徽陸上風(fēng)電主機(jī)首次出現(xiàn)4家企業(yè)風(fēng)機(jī)機(jī)型葉輪直徑超過(guò)200m，平均單機(jī)功率超過(guò)6MW，標(biāo)志著大葉輪直徑、大功率單機(jī)容量的大風(fēng)機(jī)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。同樣，2022年的海上風(fēng)電隨著東方電氣和上海電氣10MW以上機(jī)型的下線，220m以上葉輪直徑的海上單機(jī)大功率風(fēng)機(jī)成為現(xiàn)實(shí)，如何在新的大風(fēng)機(jī)技術(shù)潮流下贏得市場(chǎng)機(jī)會(huì)和提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，將會(huì)迎來(lái)一輪新的技術(shù)革新大潮。

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“球哥看風(fēng)” 作者：球哥談風(fēng)）

陸上風(fēng)機(jī)繼續(xù)大：葉輪直徑大已達(dá)202m

7月，中國(guó)協(xié)合某風(fēng)電場(chǎng)招標(biāo)，這是一個(gè)低風(fēng)速類似平原的風(fēng)電場(chǎng)，要求塔筒高度160m，7家國(guó)內(nèi)主機(jī)廠參與了投標(biāo)，開(kāi)標(biāo)結(jié)果首次4家主機(jī)廠投標(biāo)葉輪直徑超過(guò)200m，此前，在6月份有個(gè)別項(xiàng)目個(gè)別主機(jī)企業(yè)開(kāi)始投標(biāo)200m葉輪直徑的風(fēng)機(jī)型號(hào)，但從這次的開(kāi)標(biāo)結(jié)果看，200m葉輪直徑的風(fēng)機(jī)已經(jīng)開(kāi)始成為低風(fēng)速區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)的主流。

這里我們可以簡(jiǎn)單的為大家科普一下：200m葉輪直徑大小的概念，其掃風(fēng)面積超過(guò)32000平方米，相當(dāng)于4.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)（國(guó)際足聯(lián)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)場(chǎng)地大小為105米*68米，面積為7140平方米），其大直徑可以擺放3架boeing 747-100寬體客機(jī)（波音747-100型飛機(jī)：尺寸數(shù)據(jù)：翼展59.64米，機(jī)長(zhǎng)70.66米）

2007年，國(guó)內(nèi)企業(yè)引進(jìn)了批專利技術(shù)的風(fēng)機(jī)，基本都是1.5MW機(jī)型，葉輪直徑為70m，而目前大功率的陸上風(fēng)電機(jī)組6MW，葉輪直徑200m，功率增加4倍，葉輪直徑增加近3倍。

海上風(fēng)機(jī)更大：葉輪直徑大已達(dá)256m

看完陸上風(fēng)機(jī)的葉輪直徑，我們?cè)倏春Ｉ巷L(fēng)機(jī)的葉輪直徑：

明陽(yáng)智能：2021年，明陽(yáng)智能宣布其16MW海上風(fēng)機(jī)進(jìn)入試制，其16MW機(jī)型MySE16.0-242葉輪直徑242米，葉片長(zhǎng)118米，掃風(fēng)面積可達(dá)46000平方米，相當(dāng)于6個(gè)足球場(chǎng)大小

金風(fēng)科技：2021年風(fēng)能展，推出了GWH242-12MW機(jī)型，將采用中速永磁技術(shù)，葉輪直徑242m，明確指出，采用全新一代中速永磁技術(shù)，也就是齒輪箱技術(shù)路線。

東方電氣：2022年，東方電氣D13000-211首次主機(jī)下線，葉輪直徑211m，但是國(guó)內(nèi)目前先下線的海上10MW以上海上風(fēng)機(jī)

電氣風(fēng)電：2021年風(fēng)能展前推出了EW11.0-208機(jī)型，2022年7月成功下線。

中國(guó)海裝：2021年，風(fēng)能展上，中國(guó)海裝推出了16MW海上新機(jī)型：H256-16MW，這是目前國(guó)內(nèi)在研大功率，大葉輪直徑的海上風(fēng)機(jī)。采用第三代半直驅(qū)路線，顯然高功率密度傳動(dòng)鏈技術(shù)助力不小。

運(yùn)達(dá)股份：媒體有消息稱，運(yùn)達(dá)股份將發(fā)布WD245-15000 海上新機(jī)型。

國(guó)內(nèi)雖然功率彎道超車(chē)，顯然略顯激進(jìn)，海外三巨頭雖然起得早，但是走得穩(wěn)，步步為營(yíng)。

維斯塔斯：2020年已經(jīng)推出了V236-15.0MW，即將進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行。

GE：2021年，GE推出 Haliade X 14MW-220，目前已經(jīng)完成樣機(jī)。

西門(mén)子歌美颯：2021年，SG宣布其大容量的G 14-236 DD海上風(fēng)機(jī)將在2024年商業(yè)運(yùn)行，葉輪半徑達(dá)到了236米、掃風(fēng)面積約43,500平方米，此前，該模型基于西門(mén)子歌美颯現(xiàn)有的旗艦風(fēng)機(jī)——SG 14-222 DD。

2009年，中國(guó)個(gè)真正意義上的海上風(fēng)電場(chǎng)，上海東大橋風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)采用了華銳風(fēng)電的款真正3MW海上風(fēng)機(jī)，其葉輪直徑92m，到今天的16MW，葉輪直徑256m，功率增加5倍多，葉輪直徑近3倍。

單純我們看風(fēng)機(jī)葉輪直徑在朝著大的方向發(fā)展，其實(shí)這是風(fēng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展的必然，這里我們要關(guān)注到一個(gè)新的參數(shù)：單位功率的能量密度，單位千瓦掃風(fēng)面積。也就是說(shuō)，同樣的風(fēng)吹過(guò)來(lái)，有多少風(fēng)能能被風(fēng)機(jī)捕獲，我們可以簡(jiǎn)單回顧一下單位千瓦掃風(fēng)面積的發(fā)展之路。

風(fēng)機(jī)單位掃風(fēng)面積提升3倍：葉片新技術(shù)功不可沒(méi)

2007年，市場(chǎng)主流的批1.5MW風(fēng)機(jī)葉輪直徑為70m，包括當(dāng)時(shí)的金風(fēng)科技，華銳風(fēng)電，東方電氣以及聯(lián)合動(dòng)力等當(dāng)期頭部企業(yè)，其單位掃風(fēng)面積僅有2.54m2/kw；2008年到2009年，1.5MW的主流風(fēng)機(jī)葉輪直徑大93m，單位千瓦掃風(fēng)面積提升到了4.52m2/kw。2MW時(shí)代主流也是大葉輪直徑的機(jī)型為116m，單位千瓦掃風(fēng)面積達(dá)到了5.28m2/kw，此后一直保持穩(wěn)定，3.x平臺(tái)下，3.6-168機(jī)型葉輪直徑達(dá)到了6.18m2/kw。

2022年，4MW時(shí)代迎來(lái)了金風(fēng)科技大的葉輪直徑風(fēng)機(jī)，其數(shù)據(jù)已經(jīng)提升到了7.16m2/kw。從2007年到2022年15年時(shí)間，單位千瓦掃風(fēng)面積提升了近3倍，在葉輪直徑增大的同時(shí)，機(jī)型的能量捕獲能力大幅提升是風(fēng)機(jī)性價(jià)比提升的關(guān)鍵。而這關(guān)鍵的貢獻(xiàn)者就是葉片。

風(fēng)機(jī)葉片是集空氣動(dòng)力學(xué)、材料學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)一體的關(guān)鍵部件，看似簡(jiǎn)單的葉片部件，在過(guò)去的15年發(fā)展歷程中，中國(guó)風(fēng)電人從一個(gè)引進(jìn)者到一個(gè)學(xué)習(xí)者，再到一個(gè)創(chuàng)新者，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電葉片的自我創(chuàng)新，包括原材料的國(guó)產(chǎn)化，關(guān)鍵芯材的替代，葉片主梁工藝創(chuàng)新，葉片設(shè)計(jì)能力的自主研發(fā)。并因?yàn)橹袊?guó)風(fēng)電的蓬勃發(fā)展，一舉成為世界葉片大國(guó)和強(qiáng)國(guó)，無(wú)論是設(shè)計(jì)能力，制造能力還是創(chuàng)新能力，都是全球領(lǐng)先。

當(dāng)然，創(chuàng)新就會(huì)面臨著風(fēng)險(xiǎn)，創(chuàng)新速度過(guò)快就會(huì)埋下技術(shù)隱患，風(fēng)電的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)依舊存在，在過(guò)去的幾年中，葉片的設(shè)計(jì)也有個(gè)別企業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰，一方面是技術(shù)本身的競(jìng)爭(zhēng)力下降，一方面是質(zhì)量管控埋下的隱患，所以說(shuō)創(chuàng)新既要大膽，還要嚴(yán)謹(jǐn)，在可靠的前提下實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展。

風(fēng)機(jī)的單機(jī)功率越來(lái)越大是技術(shù)發(fā)展的必然潮流，而提升風(fēng)機(jī)的風(fēng)能捕獲能力就成為了重中之重，如何在大功率風(fēng)機(jī)的發(fā)展潮流下，進(jìn)一步提升風(fēng)機(jī)的風(fēng)能捕獲能力，將是新一代大功率風(fēng)機(jī)的新挑戰(zhàn)。

大功率風(fēng)機(jī)提升部分能力：風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)挖潛增效是關(guān)鍵

過(guò)去15年，風(fēng)機(jī)的葉輪直徑翻三倍，捕風(fēng)能力也接近3倍，如何把捕獲風(fēng)能的增加值有效轉(zhuǎn)化為電能，這是近幾年風(fēng)電裝備產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新目標(biāo)。中國(guó)海裝提出了高功率密度的傳動(dòng)鏈技術(shù)，金風(fēng)科技提出的新一代中速永磁技術(shù)路線，當(dāng)下流行的獨(dú)立變槳技術(shù)，滑動(dòng)偏航技術(shù)，還有雙發(fā)電機(jī)技術(shù)（三一曾經(jīng)早期開(kāi)展過(guò)，后期放棄，當(dāng)下這種技術(shù)又有新的發(fā)展），這些林林總總都在為風(fēng)機(jī)的捕風(fēng)能力和增效能力提升發(fā)揮作用。

從風(fēng)能的轉(zhuǎn)化效率天花板看來(lái)，實(shí)際的風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率目前僅為理論轉(zhuǎn)化效率的75%左右（0.593的轉(zhuǎn)化效率-Cp值，實(shí)際在0.45），如果能提升5個(gè)百分點(diǎn)，同樣的風(fēng)機(jī)發(fā)電能力提升5-10%（到85%），在不增加原材料和不增加部件的情況下，這將是風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一次重大革新。當(dāng)然，這里面涉及到發(fā)電機(jī)的效率，傳動(dòng)鏈的效率，變流器的效率，葉片的實(shí)際捕風(fēng)能力提升。

個(gè)人認(rèn)為海陸風(fēng)機(jī)的單純大型化目前階段已經(jīng)到了一個(gè)拐點(diǎn)，行業(yè)有必要在當(dāng)前海陸風(fēng)機(jī)大型化的現(xiàn)有目標(biāo)參數(shù)形勢(shì)下，進(jìn)一步降低成本，提升風(fēng)機(jī)能效。

這一點(diǎn)需要學(xué)光伏，組件的效率提升一直持續(xù)，當(dāng)然風(fēng)機(jī)的效率提升難度大，風(fēng)機(jī)葉片在空中的能力捕獲變化因素太多，同時(shí)塔筒的形式和高度也對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電能力產(chǎn)生較大影響，在平價(jià)時(shí)代，需要對(duì)風(fēng)電整機(jī)從基礎(chǔ)到塔筒，到風(fēng)機(jī)整機(jī)大部件及系統(tǒng)控制各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行挖潛設(shè)計(jì)優(yōu)化和創(chuàng)新，降載，減重，增效，進(jìn)一步提升大功率風(fēng)機(jī)的大優(yōu)勢(shì)。

單純的大葉輪和大功率并不能體現(xiàn)大風(fēng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)，而是在同等捕風(fēng)能力的條件下，更低成本，更高的發(fā)電量，更穩(wěn)定的運(yùn)行效果，否則簡(jiǎn)單的大風(fēng)機(jī)并不一定有大優(yōu)勢(shì)。

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