撰文 | Sueyl；編輯 | 郭郭

→這是《環(huán)球零碳》的第279篇原創(chuàng)

風(fēng)能作為可再生能源的主力，越來(lái)越成為能源市場(chǎng)中成本最低的技術(shù)選擇之一。據(jù)國(guó)際能源署（IEA）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)力發(fā)電是除水力發(fā)電外發(fā)電量最大的可再生能源發(fā)電方式，據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)報(bào)告，2021年全球新增風(fēng)電裝機(jī)93.6GW，中國(guó)、美國(guó)、巴西占據(jù)前三。

不斷清潔化的發(fā)電結(jié)構(gòu)、政策驅(qū)動(dòng)因素、陸地和海洋利用以及技術(shù)創(chuàng)新，為現(xiàn)在和未來(lái)的風(fēng)能發(fā)展提供了動(dòng)力。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)也需要不斷發(fā)展，以繼續(xù)擴(kuò)大其在可持續(xù)、成本最低和可靠的電力系統(tǒng)中的作用。

風(fēng)電發(fā)展早期，行業(yè)各項(xiàng)技術(shù)均不夠成熟，因此制造成本并不便宜，再加上盲目擴(kuò)產(chǎn)造成的棄風(fēng)現(xiàn)象，因此風(fēng)電成本一度遠(yuǎn)高于火電。但這種情況如今發(fā)生了徹底改變。隨著風(fēng)電機(jī)制造技術(shù)的成熟，配套電網(wǎng)的完善，我國(guó)棄風(fēng)率已經(jīng)降至3.5％，風(fēng)電成本更是直線下降。

最近，美國(guó)能源部（DOE）根據(jù)對(duì)全球140位風(fēng)電行業(yè)專(zhuān)家進(jìn)行調(diào)查，總結(jié)出了到 2035 年風(fēng)電的發(fā)展趨勢(shì)，包括風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)、風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)的走向，以及陸上和海上風(fēng)電。該研究也通過(guò)國(guó)際能源署風(fēng)能技術(shù)合作計(jì)劃（IEA Wind TCP）國(guó)際研究合作伙伴關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了專(zhuān)家搜尋與調(diào)查。

01 預(yù)計(jì)未來(lái)陸上風(fēng)機(jī)，全球年平均風(fēng)速中值將下降

對(duì)于陸上風(fēng)電，專(zhuān)家預(yù)測(cè)新風(fēng)電項(xiàng)目的全球年平均風(fēng)速中值將從 2019 年的 7.9 m/s 小幅下降至 2035 年的 7.5 m/s。對(duì)于非漂浮的海上風(fēng)電項(xiàng)目，預(yù)計(jì)平均風(fēng)速將保持不變穩(wěn)定在9.5 m/s。專(zhuān)家預(yù)計(jì)2035 年的中位項(xiàng)目將位于離海岸更遠(yuǎn)的地方（70 km）和更深的水域（42 m）。

對(duì)于陸上項(xiàng)目，專(zhuān)家預(yù)計(jì)所有市場(chǎng)的平均風(fēng)速將適度下降，北美保持 8 m/s 的風(fēng)速。對(duì)于海上，專(zhuān)家預(yù)測(cè)，歐洲將繼續(xù)在離岸最遠(yuǎn)（80 km）、最深水域（45 m）和最強(qiáng)風(fēng)速（10 m/s）部署固定底部海上風(fēng)電項(xiàng)目。這種趨勢(shì)對(duì)于浮動(dòng)裝置尤其明顯（歐洲 150 m 水深與北美 75 m 水深）。

土地資源有限，隨著陸上風(fēng)資源較好的土地開(kāi)發(fā)殆盡，未來(lái)風(fēng)場(chǎng)建設(shè)將向低風(fēng)速方向發(fā)展。近年來(lái)隨著風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)步，低速風(fēng)電場(chǎng)同時(shí)也迎來(lái)了快速發(fā)展的可能。

在風(fēng)資源條件較差的地區(qū)，一般采取安全條件下增大葉輪和提高塔筒高度的物理方式，同時(shí)注重風(fēng)機(jī)排布密度，盡量減少尾流影響等因素影響，保持風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)在低風(fēng)速狀態(tài)下具有高效輸出，配合適應(yīng)低風(fēng)速區(qū)域大功率機(jī)型，保障低風(fēng)速風(fēng)機(jī)高效輸出。

02 預(yù)計(jì)風(fēng)機(jī)額定容量、高度和葉輪直徑將持續(xù)增長(zhǎng)

通過(guò)調(diào)查，專(zhuān)家們預(yù)計(jì)2035年陸上風(fēng)機(jī)的額定功率將達(dá)到5.5MW，海上風(fēng)機(jī)將達(dá)到17MW，同時(shí)風(fēng)機(jī)的葉輪直徑、塔架高度都將有大幅提升。

風(fēng)電能效提升主要依靠風(fēng)機(jī)大型化，大型風(fēng)機(jī)雖然造價(jià)較高，但發(fā)電量高，能夠顯著攤薄風(fēng)機(jī)發(fā)電成本。

不同地區(qū)的專(zhuān)家也有不同的看法。對(duì)于陸上風(fēng)機(jī)，專(zhuān)家預(yù)計(jì)北美風(fēng)機(jī)比歐洲擁有更低的比功率（風(fēng)機(jī)額定功率與轉(zhuǎn)子掃過(guò)面積之比）和更大的葉輪。預(yù)計(jì)歐洲的輪轂高度將繼續(xù)增加，但北美將在風(fēng)機(jī)額定功率方面處于領(lǐng)先地位（5.6 MW 對(duì)于歐洲的 5.0 MW）。對(duì)于海上風(fēng)機(jī)，專(zhuān)家預(yù)測(cè)歐洲風(fēng)機(jī)可能發(fā)展到17.1MW的最高風(fēng)機(jī)額定容量（相對(duì)于北美的 15.6MW），以及與北美相似的高度和葉輪直徑，從而產(chǎn)生更大的比功率348 W/m 2。亞洲專(zhuān)家的小樣本預(yù)測(cè)，風(fēng)機(jī)的額定功率達(dá)到15MW，葉輪直徑達(dá)到220米，因此比功率更高，接近 400 W/m 2。

調(diào)查還詢(xún)問(wèn)了進(jìn)一步擴(kuò)大渦輪機(jī)尺寸的主要限制因素。對(duì)于陸上風(fēng)能，專(zhuān)家羅列出的主要限制是許可、運(yùn)輸和社區(qū)接受度。對(duì)于海上風(fēng)電，主要限制包括船舶、起重機(jī)和港口的能力和成本。

風(fēng)電機(jī)組正朝著“大容量”的方向發(fā)展。但風(fēng)電機(jī)組還需要付出長(zhǎng)期的維護(hù)成本。早期不成熟的技術(shù)導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的機(jī)組性能欠佳，維護(hù)成本高昂，因此小型風(fēng)機(jī)并不劃算。

03 預(yù)計(jì)風(fēng)電成本將全面降低

調(diào)查專(zhuān)家的結(jié)果預(yù)計(jì)，在未來(lái)三年內(nèi)，所有研究的風(fēng)能應(yīng)用的平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）將大幅降低。到 2035 年，陸上風(fēng)電的LCOE將下降 27%，海上風(fēng)電將下降17-35%。

但專(zhuān)家也表示，未來(lái)風(fēng)電項(xiàng)目的選址可能影響風(fēng)電成本的下降，會(huì)在并不那么吸引人的風(fēng)區(qū)，但成本下降的趨勢(shì)依然處于預(yù)料之中。

未來(lái)各種提高風(fēng)電電網(wǎng)價(jià)值的措施將變得更加普遍。對(duì)于陸上風(fēng)電，相當(dāng)大比例的專(zhuān)家預(yù)計(jì)將大量使用甚至廣泛使用電網(wǎng)系統(tǒng)增值選項(xiàng)：與儲(chǔ)能結(jié)合，減少成本以實(shí)現(xiàn)收入最大化和延長(zhǎng)壽命等等。

大型風(fēng)輪代表了一種提高價(jià)值的策略，因?yàn)榧词乖陔妰r(jià)往往較高的低風(fēng)速時(shí)期，它們也能發(fā)電。對(duì)于海上風(fēng)電，提高價(jià)值的選項(xiàng)包括更大的風(fēng)輪、提供平衡服務(wù)、互連以增加電網(wǎng)價(jià)值，以及與儲(chǔ)能結(jié)合，利用風(fēng)電生產(chǎn)氫氣等。

風(fēng)電作為清潔能源很重要的一員，發(fā)展方向指引新能源企業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向，能給人類(lèi)帶來(lái)更廣闊的可持續(xù)發(fā)展空間，未來(lái)風(fēng)電應(yīng)用值得期待。

相比較陸上風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)程度，海上風(fēng)電的進(jìn)入門(mén)檻要更高，同時(shí)其上網(wǎng)電價(jià)更高，可承受較高的設(shè)備成本，因此，市場(chǎng)進(jìn)入者有望在起初一段時(shí)期內(nèi)獲得較高的毛利率。這樣的共識(shí)也導(dǎo)致陸上風(fēng)電設(shè)備商削尖腦袋進(jìn)入海上風(fēng)電的“競(jìng)技場(chǎng)”。

風(fēng)電設(shè)備下游企業(yè)雖然需求旺盛，特別是海上風(fēng)電盛行，但無(wú)論是進(jìn)入海上風(fēng)電還是大力供應(yīng)風(fēng)電場(chǎng)，這都需要企業(yè)自身產(chǎn)品有更高的品質(zhì)。

近年來(lái)，我國(guó)風(fēng)電設(shè)備行業(yè)發(fā)展較快，有力支撐了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。今后應(yīng)根據(jù)我國(guó)風(fēng)電設(shè)備大型化、生產(chǎn)基地向沿海轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，著力推進(jìn)大型化和多樣化機(jī)組研制及產(chǎn)業(yè)化推廣與應(yīng)用，不斷提升風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)水平，進(jìn)一步完善風(fēng)電設(shè)備供應(yīng)鏈，并逐步優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的質(zhì)量。

風(fēng)電設(shè)備企業(yè)應(yīng)高度重視科技創(chuàng)新，通過(guò)自主創(chuàng)新或聯(lián)合創(chuàng)新的方式不斷提升基礎(chǔ)研究與技術(shù)應(yīng)用能力，同時(shí)利用長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累，不斷攻破關(guān)鍵核心技術(shù)，逐步提升產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)一步擴(kuò)大自身的市場(chǎng)份額，從而在全球市場(chǎng)占據(jù)有利地位。

（參考文獻(xiàn)詳見(jiàn)閱讀原文）

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