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除了大型化迭代提速,中国风机的技术路线选择有了大变化

多位人士表示,技术路线无优劣之分,推出半直驱风机是为应对不同市场环境。

图片来源:视觉中国

记者 | 席菁华

更大兆瓦的陆上及海上风机集中落地,大型化更新迭代再提速。

界面新闻在10月18-20日举办的2021北京国际风能展现场获悉,陆上风电机组单机容量已由6兆瓦增至7兆瓦,海上风机单机容量由11兆瓦刷新至16兆瓦。

近年来,国内风机迭代加快,由过去一款风机卖两年,变为每过半年就有新风机落地。

今年4月,东方风电5.5兆瓦的DEW-5.5S-172型永磁直驱陆上风电机组下线,成为国内单机容量最大的永磁直驱陆上风力发电机组。

9月,运达股份(300772.SZ)推出6.25兆瓦和6.66兆瓦陆上风机,并取得权威机构的认证,再度刷新陆上最大单机容量。

在此次风能展上,中车集团则发布了7.X兆瓦陆上风机。该机型已获得设计认证,功率可覆盖6.7-8兆瓦范围。明阳智能也发布了7.X陆上风机,最大发电功率达8兆瓦,风轮直径达190米以上。

这意味着,陆上风机单机容量正快速步入7兆瓦时代。目前,市场主流的陆上风机单机容量为4兆瓦。

随着平价时代的到来,整机厂家步入微利时代。大兆瓦、长叶片、高塔筒成为降本的重要途径。

明阳智能(601615.SH) 整体解决方案部总经理叶凡以200兆瓦容量的北方风电场为例表示,明阳智能7兆瓦陆上风机与4兆瓦机型相比,机位数量可减少21个,静态投资成本降低34%,发电成本降低24%。

在风能大会高峰论坛论坛上,明阳智能总工程师贺小兵表示,下一阶段,陆上风机单机容量最大可达到10兆瓦,叶轮直径将达200米,轮毂高度达200米。

上海电气风电集团股份有限公司(688660.SH)副总工程师马文勇也表示,适应北方地区基地化、规模化开发的风电机组,单机容量将达10兆瓦,风轮直径超过210米。

海上风电大型化趋势更凸显

今年是海上风电中央补贴的最后一年,相比已经很成熟的陆上风电,海上风电面临着更大的平价挑战。

中国海装机械设计所所长李杨表示,平价上网对度电成本要求更严苛,海上风电要实现平价上网,综合开发成本需再下降40%左右。

大容量海上风机可以提高单机功率,减少机位点数,进而降低基础投资。因此,海上风电大型化趋势更加凸显。

目前,国内海上风电较成熟的是4-6兆瓦风机供应链。

此次风能展上,东方电气(600875.SH)发布了13兆瓦海上风电机组,该机型获得了机组设计认证。界面新闻在现场了解,这款海上风机基于其已批量投运的10兆瓦海上直驱平台开发,单机容量覆盖12.5-13兆瓦,叶轮直径211米,相当于三艘辽宁舰并排的宽度。

这款机型适用于8.5米/秒风速以上地区,主要面向福建、广东海域。该机型已投入生产制造,首台机组将于今年年底下线。

东方电气正在大力布局海上风电大兆瓦战略。2019年9月,东方电气在福建福州下线了10兆瓦海上风电机组,刷新国内海上风电机组单机容量最大记录。2020年7月,该机组并网发电。

继东方电气之后,中国船舶集团海装风电股份有限公司(下称中国海装)、明阳智能纷纷下线10兆瓦海上风机。

2019年10月,中国海装10兆瓦机组获得设计认证,并于今年9月下线。

2019年11月,明阳智能在广东阳江智能制造中心总装厂房举行MySE8-10兆瓦海上风机平台量产下线仪式。

2020年7月,明阳智能发布11兆瓦半直驱海上风机,再度刷新最大单机容量。

今年8月,明阳智能宣布推出16兆瓦海上风机,该机型已获得DNV和鉴衡的设计认证,预计样机2022年底下线,2023年上半年样机安装,2024年上半年实现商业化量产,机型可满足固定式、漂浮式海上风电开发。

届时,国产海上风电机组的单机容量,将超过维斯塔斯15兆瓦、西门子歌美飒14兆瓦、GE14兆瓦的海上风机。

在此次风能展上,明阳智能还正式发布了11兆瓦和16兆瓦海上超紧凑半直驱风机,两款机型均覆盖深远海漂浮式应用场景。

叶凡表示,使用超紧凑半直驱技术的风电机组,体积小、发电效率高,施工便捷,承载能力大幅提升。

远景能源也加入了大型化行列,在风能展上发布了Model Y 海上风电平台,囊括8兆瓦、10兆瓦及12兆瓦风机。

据界面新闻了解,远景能源推出的6-8兆瓦、8-10兆瓦、10-12兆瓦三个海上风电机组平台,将分别于2022年、2023年和“十四五”末实现批量交付。

海上风机的大型化迭代速度,也给相应的叶片、电机、轴承等零部件的技术发展形成压力。

意味着大部件厂家需要砸下更多的资金来匹配更大兆瓦的整机。这是否会带来重复投资,是值得观望的问题。

技术路线转向半直驱

据界面新闻发现,为实现进一步降本,风机技术路线发生了一大转变,即越来越多地采用半直驱技术,尤其是海上风机,大多采用了该技术。

目前,国内风机采用的技术路线主要有双馈式、永磁直驱及半直驱式三种。

其中,采用双馈路线的整机商更多。双馈型风机主要由风轮、增速箱、双馈异步发电机、AC-DC-AC变流器、变压器等组成,国内代表整机商包括远景能源、上海电气、运达股份、中车风电、三一重能、中国海装等。

直驱式风力发电机,也称为低转速发电机、无齿轮风力发电机,采用多级电机和叶轮直接连接进行驱动,省去了齿轮箱这一传统部件,主要由风轮、永磁同步电机、AC-DC-AC变流器、变压器等部分组成。国内代表整机商包括金风科技、东方电气、哈电风能、华创风能等。

半直驱式风机结合了以上两种风机的优势。与双馈式风机相比,可有效减缓齿轮箱的损耗;与直驱式风机相比,同等功率下,重量和体积更低。

此次风能展上,中国海装发布了16兆瓦半直驱海上风机。据李杨介绍,新机型可实现传动链降本30%以上,度电成本下降30%以上。

中国海装的半直驱技术与明阳智能的并不相同。李杨告诉界面新闻,半直驱技术路线有不同的集成程度与不同的集成方式,“海装的半直驱没有明阳智能那么紧凑。”

据《风能》杂志此前报道,中速传动技术,即半直驱技术路线,根据主轴系、齿轮箱与发电机的集成度与组合关系,可分为多种形式技术方案。

其中,将主轴系、齿轮箱、发电机全部集成在一起的超紧凑型机型,是国内装机容量最大的中速传动形式。明阳智能即使用了这一技术路线。

今年风能展,风电整机老大金风科技(002202.SZ)首次向外界展出其半直驱风电机组产品。

金风科技是目前国内为数不多的采用直驱永磁技术路线的整机商。其已运行的6兆瓦和8兆瓦海上风机,均采用直驱永磁技术。

金风科技此次新发布的半直驱产品,涵盖3.85-7.2兆瓦14款不同容量的陆上风机,以及12兆瓦的海上风机。

界面新闻在发布会现场获悉,金风科技最新一代的半直驱技术平台,2020年8月正式立项,目前已完成基础吊装和并网调试。

金风科技产品总监周桂林称,该产品全机型可售,陆上最大容量7.2兆瓦陆上风机将于2023年1月交付,海上12兆瓦风机将于2023年3月交付。

运达股份也加入到半直驱大兆瓦海上风机玩家行列。

界面新闻现场了解,运达股份正在开发7兆瓦、9兆瓦和14兆瓦海上风机平台,分别将于2022年7月、2022年5月、2022年12月下线。

一位运达股份的现场讲解人士告诉界面新闻,该公司9兆瓦及以上海上风机将采用半直驱技术路线。

9月底,上海电气发布了11兆瓦直驱海上风机。其在此次风能展发布的8兆瓦海上风机,则采用高度集成的半直驱驱动力技术。

另据界面新闻获悉,中车集团也将制造13.X兆瓦永磁半直驱海上风机。

马文勇表示,整机技术路线没有优劣之分,只有场景的适用与不适用之分,陆上场景关注成本的降级,单机容量4兆瓦以上的机组,半直驱的优势更为明显。

“上海电气陆上风机,将全部切换到半直驱技术路线,这一方向非常清晰。”马文勇称。

金风科技人士则对界面新闻强调,技术路线无优劣之分,金风科技推出半直驱产品,是为了应对不同的市场环境。

界面新闻采访了解,近年来铜和稀土等原材料价格上涨,直驱永磁发电机用铜量高,使得机组成本上涨,难以下压。采用半直驱技术路线的风机,则更轻巧,便于运输和吊装,可节约成本。

随着机组单机容量越来越大,机组的体积与重量不断增加,运输难度和成本也相应增加。在平价时代,半直驱的技术路线优势愈发凸显。

华创证券分析认为,与同等功率的直驱和双馈风机相比,半直驱风机单位体积均实现了大幅下降,极大地降低了吊装成本。

《风能》杂志援引业内人士观点称,当单机容量达到15兆瓦时,半直驱机组与传统机组的重量或相差100余吨,能够降低整机载荷,使用更少的原材料。

此外,半直驱机组齿轮箱普遍采用两级行星轮传动,主流机型发电机与齿轮箱通过壳体的刚性联接而无需对中,机组的可靠性强。

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