撰文 | Sueyl；編輯 | 郭郭

→這是《環(huán)球零碳》的第279篇原創(chuàng)

風能作為可再生能源的主力，越來越成為能源市場中成本最低的技術(shù)選擇之一。據(jù)國際能源署（IEA）數(shù)據(jù)統(tǒng)計，風力發(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)全球風能理事會報告，2021年全球新增風電裝機93.6GW，中國、美國、巴西占據(jù)前三。

不斷清潔化的發(fā)電結(jié)構(gòu)、政策驅(qū)動因素、陸地和海洋利用以及技術(shù)創(chuàng)新，為現(xiàn)在和未來的風能發(fā)展提供了動力。風力發(fā)電技術(shù)和風機設(shè)計也需要不斷發(fā)展，以繼續(xù)擴大其在可持續(xù)、成本最低和可靠的電力系統(tǒng)中的作用。

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

最近，美國能源部（DOE）根據(jù)對全球140位風電行業(yè)專家進行調(diào)查，總結(jié)出了到 2035 年風電的發(fā)展趨勢，包括風機設(shè)計、風電場設(shè)計的走向，以及陸上和海上風電。該研究也通過國際能源署風能技術(shù)合作計劃（IEA Wind TCP）國際研究合作伙伴關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進行了專家搜尋與調(diào)查。

01 預計未來陸上風機，全球年平均風速中值將下降

對于陸上風電，專家預測新風電項目的全球年平均風速中值將從 2019 年的 7.9 m/s 小幅下降至 2035 年的 7.5 m/s。對于非漂浮的海上風電項目，預計平均風速將保持不變穩(wěn)定在9.5 m/s。專家預計2035 年的中位項目將位于離海岸更遠的地方（70 km）和更深的水域（42 m）。

對于陸上項目，專家預計所有市場的平均風速將適度下降，北美保持 8 m/s 的風速。對于海上，專家預測，歐洲將繼續(xù)在離岸最遠（80 km）、最深水域（45 m）和最強風速（10 m/s）部署固定底部海上風電項目。這種趨勢對于浮動裝置尤其明顯（歐洲 150 m 水深與北美 75 m 水深）。

土地資源有限，隨著陸上風資源較好的土地開發(fā)殆盡，未來風場建設(shè)將向低風速方向發(fā)展。近年來隨著風電技術(shù)的進步，低速風電場同時也迎來了快速發(fā)展的可能。

在風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，同時注重風機排布密度，盡量減少尾流影響等因素影響，保持風機長時間運轉(zhuǎn)在低風速狀態(tài)下具有高效輸出，配合適應低風速區(qū)域大功率機型，保障低風速風機高效輸出。

02 預計風機額定容量、高度和葉輪直徑將持續(xù)增長

通過調(diào)查，專家們預計2035年陸上風機的額定功率將達到5.5MW，海上風機將達到17MW，同時風機的葉輪直徑、塔架高度都將有大幅提升。

風電能效提升主要依靠風機大型化，大型風機雖然造價較高，但發(fā)電量高，能夠顯著攤薄風機發(fā)電成本。

不同地區(qū)的專家也有不同的看法。對于陸上風機，專家預計北美風機比歐洲擁有更低的比功率（風機額定功率與轉(zhuǎn)子掃過面積之比）和更大的葉輪。預計歐洲的輪轂高度將繼續(xù)增加，但北美將在風機額定功率方面處于領(lǐng)先地位（5.6 MW 對于歐洲的 5.0 MW）。對于海上風機，專家預測歐洲風機可能發(fā)展到17.1MW的最高風機額定容量（相對于北美的 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。亞洲專家的小樣本預測，風機的額定功率達到15MW，葉輪直徑達到220米，因此比功率更高，接近 400 W/m 2。

調(diào)查還詢問了進一步擴大渦輪機尺寸的主要限制因素。對于陸上風能，專家羅列出的主要限制是許可、運輸和社區(qū)接受度。對于海上風電，主要限制包括船舶、起重機和港口的能力和成本。

風電機組正朝著“大容量”的方向發(fā)展。但風電機組還需要付出長期的維護成本。早期不成熟的技術(shù)導致當時的機組性能欠佳，維護成本高昂，因此小型風機并不劃算。

03 預計風電成本將全面降低

調(diào)查專家的結(jié)果預計，在未來三年內(nèi)，所有研究的風能應用的平準化度電成本（LCOE）將大幅降低。到 2035 年，陸上風電的LCOE將下降 27%，海上風電將下降17-35%。

但專家也表示，未來風電項目的選址可能影響風電成本的下降，會在并不那么吸引人的風區(qū)，但成本下降的趨勢依然處于預料之中。

未來各種提高風電電網(wǎng)價值的措施將變得更加普遍。對于陸上風電，相當大比例的專家預計將大量使用甚至廣泛使用電網(wǎng)系統(tǒng)增值選項：與儲能結(jié)合，減少成本以實現(xiàn)收入最大化和延長壽命等等。

大型風輪代表了一種提高價值的策略，因為即使在電價往往較高的低風速時期，它們也能發(fā)電。對于海上風電，提高價值的選項包括更大的風輪、提供平衡服務、互連以增加電網(wǎng)價值，以及與儲能結(jié)合，利用風電生產(chǎn)氫氣等。

風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，能給人類帶來更廣闊的可持續(xù)發(fā)展空間，未來風電應用值得期待。

相比較陸上風電設(shè)備市場的激烈競爭程度，海上風電的進入門檻要更高，同時其上網(wǎng)電價更高，可承受較高的設(shè)備成本，因此，市場進入者有望在起初一段時期內(nèi)獲得較高的毛利率。這樣的共識也導致陸上風電設(shè)備商削尖腦袋進入海上風電的“競技場”。

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

近年來，我國風電設(shè)備行業(yè)發(fā)展較快，有力支撐了風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。今后應根據(jù)我國風電設(shè)備大型化、生產(chǎn)基地向沿海轉(zhuǎn)移的趨勢，著力推進大型化和多樣化機組研制及產(chǎn)業(yè)化推廣與應用，不斷提升風電機組的技術(shù)水平，進一步完善風電設(shè)備供應鏈，并逐步優(yōu)化風電機組設(shè)備的質(zhì)量。

風電設(shè)備企業(yè)應高度重視科技創(chuàng)新，通過自主創(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)應用能力，同時利用長期的經(jīng)驗積累，不斷攻破關(guān)鍵核心技術(shù)，逐步提升產(chǎn)品的質(zhì)量，進一步擴大自身的市場份額，從而在全球市場占據(jù)有利地位。

（參考文獻詳見閱讀原文）

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