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专题产业研究第十二期
近期,三峡集团福建漳浦六鳌海上风电场二期项目开工建设。这是全国首个批量化应用16兆瓦及以上大容量机组的海上风电项目,拟布置8台13MW、13台14.3MW、7台16MW+风力发电机组。
这个具有标志性意义的开工,意味着中国风电正向“超大风机”时代纵深推进。
2022年,中国风电产业重大事件接连不断,一个个重磅产品发布刷新眼球,一台台超大机组下线创新纪录。
其中,入选“2022年度央企十大国之重器”的16兆瓦海上风电机组最为耀眼。2022年11月,金风科技与三峡集团合作研发的16MW海上风电机组在福建三峡海上风电国际产业园成功下线,成为当时全球叶轮直径最大、单机容量最大、单位兆瓦重量最轻的风电机组。
今年年初,中国海装自主研制的H260-18MW海上风电机组在山东省东营研制成功,单机功率最大、风轮直径最大的全球纪录,再次被刷新。中国海装300米以上级别风轮直径25MW以上级别输出功率的海上风电机型目前正在路上……
在海上风电超大机组的不断推出的同时,中国陆上风电8MW及以上机组也陆续下线并吊装。
这些“超大风机”将从2023年开始陆续投入应用。这对中国风电行业意味着什么?对福建风电产业发展意味着什么。本文将尝试分析中国风电步入“超大风机”时代的特点,并结合福建资源及产业发展特点,对风电产业发展给出相关建议。
为什么要造大兆瓦风机?
在海上风电必须实现平价上网的背景下,机组大型化是大势所趋。
大容量机组不仅可以显著提升发电量,同等装机规模下还可以提高施工打桩、运输、吊装效率,减少海底电缆等材料的使用量,极大地降低成本,节约点位集约用海,使得我国海上风电也能做到更经济、更便宜,这对于海上风电平价上网,走向深远海意义重大。
随着海上风电逐渐向深远海域进军,智能化超大容量机组的发电优势和经济性优势将进一步凸显。
国家能源局、科学技术部联合发布的《“十四五”能源领域科技创新规划》提出,开发15兆瓦及以上海上风电机组整机设计集成技术、先进测试技术与测试平台;开展12~15兆瓦级超大型海上风电机组工程示范。

(来源:福建日报)
翻看中国风机大兆瓦迭代史,其迅猛势头让人惊叹。
10年前,全球先进风机制造厂商已经具备3兆瓦到3.6兆瓦机组大规模应用能力,而中国3兆瓦机组还在研发阶段,在海上风电核心技术领域尚处于起跑阶段。
10年间,中国海上风力发电机组从起步阶段的3兆瓦及以下机型到3~5兆瓦作为海上风电主流机型,发展到6~8兆瓦风机陆续下线安装,再到10兆瓦以上巨型风机下线和并网投产,中国风电产业乘风而起,实现了重大装备制造从“跟跑”到“并跑”再到“领跑”的历史性跨越。
陆上风机2021年主流机型单机容量还在3兆瓦级别,2022年就已经到了5兆瓦、6兆瓦了。仅三年的时间,风机容量、叶轮直径、扫风面积翻了一倍都不止,这么快的增长速度令人叹为观止。中国风电经过20多年的发展,在叶轮直径、单机功率等级、塔架高度以及度电成本等方面已与国外前沿技术几无差别了。
广阔的需求空间、多年的行业积累、充足的产能供给和活跃的资本市场共同塑造了当前国内风电领域欣欣向荣。
2021年,全球市场占有率排名前十的风机制造企业中,有六家是中国企业;在前五名中,则有两家中国企业。
目前,中国风电整机及零部件制造业逐步成熟,风电装备产业链不断完善,现代化制造水平不断提升,已形成涵盖叶片、齿轮箱、发电机、变流器、塔架、主轴等主要零部件的生产体系。风电行业企业已掌握了大兆瓦风电机组叶片、齿轮箱、发电机、变流器、塔架、主轴、法兰等关键零部件制造技术,技术成熟度快速提高,并在叶片设计、塔筒结构等方面推出了许多个性化技术。
大容量风机的科技突破,已经改变了应用领域的格局。2022年,浙江、江苏海域海上风电项目招标机型要求在7MW以上,广东海域海上风电项目招标机型要求基本在8MW及以上,部分项目要求10MW以上海上风电机组,山东、辽宁、福建、海南要求8MW及以上机组。
这意味着产业链的重塑再造。
单机容量从18兆瓦到20兆瓦、25兆瓦或者是30兆瓦,研制大容量风机,会推动整个产业链上下游相关技术与产业的发展进步。如大容量风机的超百米长叶片,会对碳纤维等新材料产业起到巨大的拉动作用;再如16兆瓦机组的轴承直径基本上要到12米以上,这种重载的大尺寸轴承以前国内难以制造,但是因为有了市场需求,带动了中国轴承企业的自主研发。
大容量风机研发需要科技创新,海上风电施工同样需要科技创新。海上风电技术难度远高于陆上风电,在海缆、吊装设备、施工组织等方面,都需要借助创新来提高工艺水平,降低施工成本。
风力发电是当前广泛运用的清洁能源发电方式之一,也是当前可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
国家能源局发布的数据显示,2022年,我国风电新增并网装机3763万千瓦,保持稳定增速。截至12月底,全国累计风电装机容量约3.7亿千瓦,同比增长11.2%。累计装机规模稳居全球第一。
“3060”目标提出后,我国关于清洁能源的纲领性文件陆续出台,为能源产业的发展勾勒了比较清晰的路线图。业内人士预计,2023年中国风电市场将迎来新一轮增长。
2022年12月30日在北京召开的全国能源工作会议提出,要加强风电建设,2023年风电累计装机规模达4.3亿千瓦左右,其中风光新增装机将达1.6亿千瓦,同比增长超33%。
风电发展的稳定预期,吸引了大量资本和资源进入到风电领域,使得中国的风电行业相比国际巨头拥有更多的资金优势。
从2011年到2021年,中国风电设备投资规模一直在500亿元以上。虽然各年间风电设备投资额存在较大起伏,但整体趋势为上升,2011年到2021年平均投资额为1007.94亿元,2020年投资额为2041.46亿元,2021年风电设备投资额为1572.47亿元。
资本的热捧,催生了中国风电产业的庞大产能。但中国风机的出口数据却并不乐观。2021年中国风机厂商在国内的新增装机总量为55.6GW,向海外出口的风机总量仅3.3GW瓦,累计出口总量也不过9.6GW。这意味着中国风机行业的庞大产能,绝大部分需要依靠国内市场来进行消耗。
好在国内市场有着世界第一的需求增长。
据不完全统计,我国沿海各省(市)规划的“十四五”海上风电开发目标超过6000万千瓦,其中广东、江苏、浙江、福建、山东规划体量较大。全国海上风电每年平均新增约1000万干瓦。中远期规划总量超过3.3亿干瓦,若在2035年基本落实,年均新增装机不少于2000万千瓦。
GWEC 估计,2022-2027 年中国新增风电装机量占全球新增风电装机量的比重将始终保持在 40% 以上,到 2026 年中国风电年新增装机将超过 60GW。前瞻预计,2027 年中国风电新增装机规模进一步提高至 66GW 左右,2023-2027 年新增装机容量复合增速约5.64%。
如果风电产能绝大部分需要依靠国内市场来进行消耗,这不仅意味着国内产业将快速做大做强,也意味着风电企业的内卷将持续。
近年来,面临平价上网压力,风电整机价格一路走低,大型化降本叠加竞争加剧,风电整机中标均价持续下降。2022年,风电整机价格战持续,从1月到12月,陆上风电设备公开招标的中标价全年降幅达13 %。海上风电则更为严重,全年下降幅度23.5%。
中国风电价格战绵延,风机设备事故及批量质量缺陷增多,不断走低的风机价格侵蚀整机商的利润,扰乱了整个行业的健康发展低价内卷埋下的隐患,影响中国风电行业的创新能力。
激烈的竞争倒逼风电企业降本增效。如何在激烈的市场中避开价格内卷的怪圈,杀出一条独特的发展之路?
笔者认为,无论是风电开发企业,还是风电制造企业,都应加大科技研发投入,将发展重点放在大风机的制造、施工、运维上,以产品质量为驱动力,努力实现风电高效稳定利用,形成自己的核心竞争力。
好马配好鞍。
福建地处祖国的东南沿海,高耸的武夷山脉与台湾山脉之间,台湾海峡海风劲掠。这让福建成为中国海上风电资源最丰富的地区之一。

(5月份在三峡风电海上集控中心拍摄的风力图 来源:福建日报)
数据显示,福建沿海地区年平均风速超过9米/秒,最大风速可达每秒36米~39米,海上风电可利用小时数达3500小时至4000小时。沿海全年7级以上大风的天数可达100多天。特别是湾外海岛、大陆突出部的尖端风力更强,南日岛、平潭岛、东山岛等都属于全国风力最强劲的海岛。
好的风资源就要用好的机组。福建的金风吸引大功率海上风机,海上大风机,同样在寻找绝佳的风场。
翻看福建风电发展史。与大功率海上风机结缘始于上个世纪70年代。
1976年,福建在平潭成立了风力实验小组,启动研制55千瓦风力发电机,成为全国最早成立风力试验机构的地方之一;1982年,55千瓦风电首台机组在平潭风场试验顺利安装,成为当时国内自行设计、制造并运行的最大风电机组;1988年,“六五”重点科研攻关项目FD-32-200千瓦风力机组,在平潭莲花山安装,成为当时国内自行研制的最大风力机组。
与此同时,中国与比利时合作的风电试验项目也选址在莲花山风场,由比利时政府提供4台200千瓦的风力机,平潭当地提供运行数据。这是当时我国单机容量最大的风力机组,也是全国最大的风力田,处于国内领先地位。
到2000年,平潭陆上风场项目——长江澳风电一期600千瓦风力机组全部并网,开创了福建省风力商业化运行的历史,被世界银行列为“中国可再生规模化发展项目”试点。

(全球首个国际化大功率样机试验风场 来源:福建日报)
2017年前,国内主流海上风电机组单机容量还停留在5兆瓦以下时,三峡集团在福清兴化湾一期项目建设了全球首个国际化大功率样机试验风场,选取国内外8家知名风机厂商生产的14台5兆瓦及以上的风电机组同台竞技。这一场竞技,让福建从此与大功率海上风电机组结缘。福清兴化湾,因此被誉为海上风机的“奥林匹克”赛场。
目前,在福建研发生产的10兆瓦海上风电机组,已经在兴化湾、长乐等海上风电场批量投运达31台,成为我国最早批量投入商业运行的10兆瓦级海上风电机组。
近2年来,位于福清的福建三峡海上风电国际产业园相继下线自主研发的6.7兆瓦、8兆瓦、10兆瓦、13兆瓦、13.6兆瓦、16兆瓦海上风电机组,持续刷新我国海上风电发展新纪录。
福建用3年时间,创下了多项大容量海上风电机组示范验证的记录,见证了我国海上风电重大装备国产化制造能力的持续提升与创新突破。
海上风电资源丰富,不占用土地,不消耗水资源,适宜大规模开发。这些优势让海上风电驭风前行,迎来高速发展阶段。
在福建,数据显示,截至2021年底,福建省电力总装机达6983万千瓦,其中风电等清洁能源装机达到4047万千瓦,占比近58%,海上风电装机量位居全国第三。
《福建省“十四五”海洋强省建设专项规划》提出,拓展海上风电产业链,有序推进福州、宁德、莆田、漳州、平潭海上风电开发,坚持以资源开发带动产业发展,规划建设深远海海上风电基地。
如此大的市场前景,正是发展产业集群,培育福建大型风机核心竞争力的大好机遇。
目前,福建已在福州福清、漳州漳浦等地开始发展产业集群,利用金风资源发展出风电全产业链。
在福清,福建正与三峡集团合作,打造福建三峡海上风电国际产业园,建立海上风电集群,打造国家级海上风电装备制造基地。

(福建三峡海上风电国际产业园外景 来源:福建日报)
经过七年多的发展,目前,福建三峡海上风电国际产业园引进了一大批有研发能力,又有雄厚资金实力的风电企业。截至目前,产业园已引进金风科技、东方风电、中国中车、中国水电四局、艾尔姆等五家行业领军企业,形成风机、电机、叶片、钢结构件等完整的产业链。聚集了一大批海上风电运维、大件物流、人才服务、电力供应等专业服务单位,具备年产300万kW以上的风机及主要零部件研发、生产、配送、售后服务等能力。
以产业园为基础,福建开始形成海上风电事业共同体。三峡集团联合福能集团成立海上风电开发投资主体,带动了福能集团从传统能源企业向海上风电等新能源企业转型发展;联合福船集团重组一帆新能源,建造“福船三峡号”等海上风电施工安装一体化作业平台,成立海上风电EPC投资联盟,支持福船集团从单一船机设备生产企业向海上风电等新能源领域转型发展。
不仅如此,在海缆、吊装设备、施工组织等方面,福建正提高工艺水平,降低施工成本。三峡集团与福船集团、中铁大桥局等企业合作,成立中铁福船工程公司,主要从事海上风电安装、维护、海洋工程施工等,其旗下“福船三峡号”等2艘海上风电施工安装船处于业内领先水平。福建还联合三峡集团、福船投资、永福工程、一帆新能源等企业合资成立福建新能海上风电研发中心有限公司,开展福建海域环境、施工技术和海上风电运维等方面研究。
从风机研发,到产业链自主,再到聚集起海上风电产业链上下游企业。目前,福建在福清形成一批优秀的海上风电产业链企业,提升了属地企业在海上风电行业中的影响力和话语权。
在漳州,优质的海上风电场正吸引明阳、中船、金风、远景等风电装备制造企业签约漳浦。漳浦的海上风电产业集群处于加快构建中。据统计,目前漳浦可再生能源总装机规模已达到33.5万千瓦。漳浦正探索海上风电与海洋渔业、绿电制氢、储能、海上旅游、海上农业等相结合的多能多业模式,打造独特的海上风电产业集群。
海上大风机屡屡在福建下线的背后,是福建金风资源的强大吸引力。乘着风电行业发展的春风,在竞争激烈的风电行业中培育核心竞争力,是福建发展风电的法宝。
笔者认为,福建应当以更大力度开发风资源,以更大力度建产业集群,以更大力度招商引资,利用好金风资源,紧紧抓住大风机这个核心竞争优势,吸引大风机相关企业在福建研发、生产、测试、应用,建立起在全国具有独特优势的大容量风电机组产业集群。
1、全面评估福建现有风电资源,出台更详细的专项规划,科学合理把握风电资源开发节奏。统筹风电开发与并网消纳工作,让福建的风资源更大发挥其经济、社会效益。
2、加快产业链招商,在吸引大风机相关风电企业落地的同时,对照产业链图谱进行全产业链招商,完善龙头企业上下游配套,以集群效应降低产业成本,形成良性循环。同时,提升营商环境,避免陷入“以投资换风电资源”怪圈。尽量避免以产业配套捆绑风电项目、各种名目收费等行为。
3、提升本土风电科技研发能力。风电机组尤其是大容易风电机组的一些关键技术仍缺失。福建应在大兆瓦风电主轴轴承、齿轮箱/发电机轴承、风电主控中的PLC模块、风电变流器中的IGBT模块,以及风电行业使用的主流工业设计软件、风电检验试验技术等领域引进科研院所资源,实现技术突破。
4、发挥福建侨资源优势,打通海上丝绸之路沿线国家及欧美国家市场,在有关企业出口认证成功后,帮助其实现整机装备“出海”。
5、敢为争先,探索海上风电与海洋渔业、绿电制氢、储能、海上旅游、海上农业等相结合的多能多业模式,为福建风电产业培育更独具特色的竞争力。
本文所涉资料,均来自媒体公开报道,或有关政府部门公开信息。
1、《中国风电产业发展报告(2023) 》中国农业机械工业协会风力机械分会 2023.2
2、《重磅!2022年中国风电产业成绩单出炉!》北极星风力发电网 2023.1
3、《海上风机屡破纪录的背后》福建日报2022年11月30日六版
4、《福建风电,就这么耀眼》福建日报2022年9月27日八版
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