11月10日，由中国东方电气集团有限公司联合中国华能集团有限公司研制，拥有完全自主知识产权的18兆瓦直驱海上风电机组，在位于福清的福建三峡海上风电国际产业园东方电气风电（福建）有限公司生产基地下线。据悉，这是目前已下线的全球单机容量最大、叶轮直径最大的直驱海上风电机组。

18兆瓦直驱海上风电机组是针对海上I类风区（即风能丰富区）开发的全新一代海上风电机组。该机组由3万多个部件组成，叶轮直径260米，轮毂中心高160米，风轮扫风面积5.3万多平方米。

“机组的关键部件叶片、发电机、变流器、变压器等完全实现了国产化。”东方电气风电股份有限公司风电研究院副院长曾志说，机组的叶片单支长126米，使用新型碳纤维拉挤板材料和新型主梁结构，兼顾结构安全性和经济性；发电机采用超高功率密度发电机，材料利用率高，经济性好；双轴承结构的布置，使轴承受力均匀，承载能力强，安全可靠性高。

据介绍，该机组采用“主动偏航抗台风策略+被动抗台风结构”设计，可抵御每秒80米的超强台风，适用海域广；采用行业首创的全国产化集成式双驱变桨系统，安全性高，使用寿命长。

东方电气自主开发的iPACOM智慧系统，可识别威胁机组运行安全的工况，提前进行保护。该系统还可根据运行环境工况自动优化控制参数，提升机组发电效率，并对主要部件健康状态进行实时跟踪预警，延长关键部件使用寿命。

据悉，该机组满发时，每转一圈即可发电38千瓦时，在年平均每秒10米的风速下，单台机组每年可输出7200万千瓦时的清洁电能，可满足4万户普通家庭1年的生活用电，可节约标准煤2万余吨，减少二氧化碳排放5.5万余吨。

“下一步，该机组将在海上投运、测试。”东方电气风电股份有限公司副总经理刘世洪说，18兆瓦直驱海上风电机组将批量生产，并在东南沿海I类风区示范应用。

风机容量进入两位数时代

自陆上风电和海上风电相继步入无补贴时代，国内风电整机市场开启激烈竞争，企业源源不断推出大风机。

数据显示，2020年，国内新增装机所用陆上风电机组平均单机容量仅为2.6兆瓦左右，海上风电机组平均单机容量约为4.8兆瓦。随后两年内，国内投入市场的风电机组单机容量快速上扬，2022年全年新增装机中，陆上风机平均单机容量已达4.2兆瓦，海上风电机组平均单机容量超过7.4兆瓦，同比涨幅均超过30%。

时至今年，投入市场的风机单机容量还在上涨。从金风科技发布的2023年半年业绩报告来看，今年1至6月期间，金风科技4至6兆瓦机型销售达831台，同比增长77.27%；6兆瓦及以上机型销售252台，销售容量同比增幅高达337.46%；而同期内，4兆瓦及以下机型销售容量则降低了97%以上。

与此同时，各大风电整机厂商还在积极推出更多大型化产品。据了解，截至今年10月底，明阳智能、金风科技、远景能源、三一重能、运达风电都已公布了10兆瓦及以上陆上风电机组。在海上风电方面，单机容量15兆瓦及以上机组已屡见不鲜，中船海装、东方电气均公布了18兆瓦海上风电机组，明阳智能最新推出的22兆瓦产品更是刷新海上风机容量纪录。从叶轮直径上看，海上风电机组叶轮直径最高已经达到280米。

风电机组大型化的优势

大型化风力发电机组的优势主要体现在以下几个方面：

首先，大型化风力发电机组可以大幅提升捕风能力。由于叶轮的直径增大，风机转速会变慢，这样可以提高风机的捕风面积，从而增加了风能的利用率。同时，更大的叶轮也意味着更大的转动惯量，可以更好地应对复杂的气象条件，提高了风机的稳定性。

其次，大型化风力发电机组可以大幅提升发电能力。由于风机的转子面积增加，风能利用效率大幅提高，可以更好地适应不同风速下的风能利用。此外，大型化风力发电机组还可以降低风电场的成本，减少风电场的装机量和运维成本，提高了风电场的经济效益。

最后，大型化风力发电机组可以大幅减少温室气体排放。由于风能发电是一种清洁能源，减少了对化石燃料的依赖，可以有效减少温室气体的排放，对环境保护具有非常积极的作用。

大型化风力发电机组在提升发电效率的同时，也对风电行业的发展和未来走向产生了深远的影响。随着技术的不断创新和进步，大型化风力发电机组将成为未来风电行业发展的趋势，推动整个行业的进一步升级。

除了提高发电效率，大型化风力发电机组还具有一些其他的优势。首先，它们可以有效降低风电场建设成本，减少了占地面积和维护成本。其次，由于采用了先进的制造技术和材料，大型化风力发电机组的寿命更长，故障率更低，可靠性更高。

然而，大型化风力发电机组也存在着一些挑战和困难。首先，它们的制造和运输成本相对较高，需要更加复杂的制造和运输技术。其次，由于风电场选择的位置和气象条件的不同，大型化风力发电机组的适用范围有一定限制。

面对这些挑战，风电行业需要进一步加强技术创新和研发，提高大型化风力发电机组的制造和运输技术，降低其成本，增强其适应性。同时，政府应该加大对风电行业的支持和投入，为其发展创造更加良好的环境和条件。

碳纤维风机叶片潜力待挖

“海上风电机组正朝着大型化、轻量化的方向发展，但传统叶片制造材料主要为玻璃纤维复合材料，当叶片长度超过一定值后，玻璃纤维材料模量增长接近极限，无法满足叶片大型化、轻量化的需求。”上海电气风电集团股份有限公司解决方案总经理黄轩在近日举行的风电产业高质量发展高峰论坛暨碳纤维应用研讨会上指出，“加大碳纤维材料在风机叶片上的应用已成必然趋势。”

随着海上风电开发范围不断拓宽，海上风电产业链创新势在必行。多家风电企业呼吁上下游产业链加紧协同，共同推动碳纤维新材料产业健康发展。

黄轩指出，与玻璃纤维相比，碳纤维的比模量和比强度均大幅增加，碳纤维复合材料比玻璃纤维复合材料密度更低、强度更高，突破了玻璃纤维材料的性能极限，可保障风机叶片在增加长度的同时降低重量。“利用碳纤维叶片可进一步提升海上风电机组设计上限，甚至可支撑20兆瓦、300米叶轮直径的机组开发。”

除了为海上风电机组大型化提供保障，业界普遍认为，随着我国海上风电开发范围不断扩大，深远海等复杂工况区域对叶片提出了更高要求，碳纤维材料的高强度性能将能适应更加恶劣的工况环境。另外，轻量化叶片还可以降低吊装和运输的难度，对海上风电全生命周期降本有所帮助。

据了解，目前，明阳智能、上海电气、东方电气、金风科技等国内主流整机商都已开启碳纤维叶片的试验及生产应用。有数据显示，2022年以来，国内新开发、新批量生产的海上风电机组中，超过70%都应用了碳纤维叶片，即使在陆上风电机组中，部分企业也已经开始小批量实测应用碳纤维叶片。

尽管碳纤维叶片蓝海已经显现，但业界普遍认为，碳纤维叶片未来仍需在成本、制造能力以及叶片状态检测技术上提升，从而进一步打开市场空间。

文章来源： 中能传媒，中国能源报，小飞哥的副驾是婷婷，福州晚报