秦海岩：风电产业为全球能源转型贡献“中国方案”

中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长 秦海岩
 

　　党的十八大以来，在党中央、国务院的坚强领导下，我国能源发展取得历史性成就，风电产业更是其中一大亮点。全体风能人始终以高度的使命感与责任感，紧紧依靠技术创新，着力做大做强风电产业。当前，我国风电装机规模稳居全球第一，市场竞争力实现大幅提升。与此同时，面对新冠肺炎疫情等严峻考验，风电产业始终保持着高质量发展节奏，不仅为我国推动落实碳减排目标、走可持续发展道路提供坚实支撑，也为加速全球能源转型、构建全球气候治理新格局贡献出“中国智慧”和“中国方案”。

　　一、风电装机规模稳居全球首位

　　(一)市场规模稳步扩大

　　截至2021年，我国风电装机规模已连续12年稳居世界首位。其中，2021年，我国陆上风电装机规模突破3亿千瓦，海上风电装机跃居世界首位，为能源绿色转型提供强大支撑。

　　同时，我国风电行业年均新增装机保持快速增长。尤其是自2020年9月国家明确碳达峰、碳中和时间表以来，面对走向平价上网以及新冠肺炎疫情反复等压力与困难，我国风电年新增装机容量依然实现倍增，保持在5500万千瓦左右，展现了产业链的强大发展韧性，也证明了我国风电产业链已具备年新增装机5000万千瓦以上的支撑能力。

　　(二)消纳利用情况向好

　　十年来，我国风电发电量占全国总发电量比重提高近4个百分点，消纳利用情况持续向好。

　　2012年，我国风电年发电量1008亿千瓦时，首次超过核电成为继火电和水电之后的第三大电源，占全国总上网电量约为2%。到“十三五”收官之年，风电发电量增至4665亿千瓦时，占全国总发电量比重约6.1%，圆满完成了“十三五”规划确定的2020年底风电年发电量达到4200亿千瓦时、约占全国总发电量6%的目标。2021年，风电发电量进一步提升至6526亿千瓦时，同比增长40.5%，占全社会用电量比重达7.9%，开发利用水平进一步提升。

　　在投资监测年度预警及可再生能源电力消纳保障机制等一系列政策的引导下，我国风电行业消纳利用水平持续向好，从2012年的平均利用率83%，到2021年提高到96.9%，湖南、甘肃、新疆的风电利用率同比显著提升，同比分别提高4.5、2.3、3.0个百分点。

　　二、技术创新领跑全球

　　十年来，我国风电技术取得巨大进步，在全球范围内处于领跑地位。

　　风电机组单机容量增大趋势明显。2012年，我国新安装陆上风电机组的平均单机容量为1.65兆瓦，新安装的海上风电机组以2兆瓦为主。2015年，在我国风电新增装机中，2兆瓦风电机组的市场份额首次超过1.5兆瓦机组，占全部新增装机容量的50%，2兆瓦及以上机组的占比接近65%。2016年，2兆瓦及以上机组占全国新增装机容量的80%，这一比例在2017年达到90%。2021年，我国全部新安装风电机组的平均单机容量超过3.5兆瓦。其中，陆上风电机组超过3.1兆瓦，海上风电机组超过5.5兆瓦。

　　在陆上风电新增装机容量中，3兆瓦及以上机组的占比超过70%。目前，我国已经完成7兆瓦陆上风电机组的吊装。

　　海上机组的单机容量同样不断增大，新增装机容量中，6兆瓦及以上机组的占比接近60%，10兆瓦风电机组已经实现商业化运行。2022年2月，我国下线了拥有完全自主知识产权的13兆瓦抗台风型海上风电机组。更大的16兆瓦风电机组正在研制之中。

　　叶片长度与轮毂高度大幅增加。2021年新吊装机组的平均风轮直径达到151米，较2020年增长了15米。2021年，风轮直径大于150米的风电机组所占的比重显著提高，150米及以上风轮直径占比从2020年的12%增涨至66.1%。2022年8月，我国首支长度达到123米的风电叶片成功下线，它也是目前全球最长风电叶片。与此同时，我国风电机组最高轮毂高度已经从原来的80米增至170米以上。这些技术的应用，促使可利用的风能资源下探到5米/秒左右，极大提高了风能开发潜力。

　　核心部件国产化程度显著提高。依靠全行业的共同努力，我国风电设备的国产化程度迅速提升。2012年前，叶片、齿轮箱的非国产产品市场份额超过30%，这个比例在2012年开始迅速降低，只有约10%～15%。叶片的部分关键技术，如预埋技术的研发取得突破;叶片所用的树脂、结构胶、芯材等原材料实现本地化生产，玻纤完全国产化。轴承的非国产产品市场份额在2012年以前高达90%，现在下降至50%。发电机、偏航/变桨轴承、变流器、变桨系统在2012年之后实现了大规模国产化。如发电机、变流器，由小部分国产转为全部国产(2012年之前非国产占80%，现在降至不足5%);变桨系统、偏航/变桨轴承从国产试点转为大部分国产(2012年之前非国产占100%，现在降到5%以下)。

　　新技术应用不断涌现。以激光雷达为代表的新型传感技术在主流新机型研发中的广泛应用，可以在减少阵风冲击的同时，优化机组发电效率;叶片涡流发生器、叶尖小翼等增强气动技术的应用，能够显著提高发电性能;高塔架(柔塔和混塔)技术的应用，大幅提升机组在低风速地区的应用前景;数字化技术广泛应用于测风选址、叶片变桨控制、故障预测及诊断分析等，使得风电产品设计、风电场运营管理更加智能高效。

　　三、开发成本大幅降低

　　大兆瓦机组、长叶片、超高塔筒的应用及智能化水平的提高，驱动我国风电机组实现发电效率提升以及成本下降。2010—2021年，我国陆上风电度电成本下降66%，与传统化石能源发电成本基本持平甚至更具市场竞争力，海上风电度电成本的降幅接近56%，有望在未来3年内实现平价上网。

　　更为关键的是，受益于发电能力和效率的提升，未来风电经济性仍具有较大提升空间。

　　依托于先进控制技术和材料科学的进步，过去十年风电机组的风轮直径不断突破，增加到原来的2倍，同样风况条件下的发电量增加到3倍左右，即使在风电场单位千瓦造价下降不多的情况下，度电成本也可以下降到原来的50%。最新的风轮叶片，直径已经突破200米，可以预计未来3～5年，相同风电场的发电量会再增加3倍左右，度电成本可以再降一半。此外，运输、吊装、运维设备和船舶进一步专业化，也大大提高了海上风电机组建设效率，降低了成本。

　　据业内估算，当前，西北部风能资源好的地区度电成本约为0.3元/千瓦时，5年后有望降至0.15元/千瓦时;中东南部地区度电成本约为0.4元/千瓦时左右，5年内有望降至0.2元/千瓦时;近海风电在5年内有望降至0.4～0.5元/千瓦时，远海风电在8年左右有望降至0.4～0.5元/千瓦时。需要说明的是，如果将风电机组可靠性和基于大数据人工智能的全生命周期管理等技术应用带来的叠加提升效应包含在内，各地区、细分领域度电成本还会实现进一步下行。

　　四、企业实力显著增强

　　近年来，我国风电企业的整体实力和国际市场竞争力不断提高，风电设备获得了国际市场的广泛认可，越来越多的国家向我国风电企业打开大门，风电成为我国少数具有国际竞争力的高新技术产业之一。

　　在整机出口方面，截至2012年，我国共向19个国家和地区出口了407台风电机组，累计容量为70万千瓦。到2021年，我国向海外出口风电机组886台，容量为326.8万千瓦，同比增长175.2%。同年，我国首次出口海上风电机组，共72台，容量为32.48万千瓦。截至2021年底，我国风电机组出口的国家和地区数量扩大到42个，遍布全球六大洲，累计容量达到964.2万千瓦。

　　当前，我国已成为全球最大的风电装备制造基地，我国生产的风电机组(包括国际品牌在我国的产量)占到全球市场的三分之二以上。发电机、轮毂、机架等铸锻件，以及叶片、齿轮箱、轴承等关键零部件的产量也占到全球市场的70%以上。

　　在企业实力方面，据全球风能理事会(GWEC)提供的统计数据，在2021年全球排名前十五的风电整机制造商中，中国企业占据十席，其中，金风科技和远景能源分列第二、第四。此外，不少开发企业纷纷选择走出国门，对外投资逐年提升。一条覆盖技术研发、开发建设、设备供应、检测认证、配套服务的国际业务链基本成型。

　　五、发展布局持续优化

　　(一)中东南部风电新增装机实现突破

　　近年来，低风速风电技术不断取得突破，搭配更大风轮直径及更高塔筒的风电机组，极大提升了中东南地区风电项目开发的经济性。受此推动，中东南部地区新增风电装机容量在全国所占份额显著提高。

　　风电开发布局进一步优化。据中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)统计，在2021年我国风电新增装机容量中，中东南部地区占55%，“三北”地区占45%。其中，中南地区占25.8%、华东地区占23.9%、华北地区占18.4%、西北地区占16.2%、东北地区占10.6%、西南地区占5.1%。

　　项目开发有序推进，多地均有新项目投产。华能河南兰考濮阳项目、远景能源江苏江阴项目等并网项目运行表现抢眼，在提高风能利用效率、降低社会用能成本的同时，还打开了乡村振兴的新思路。在农村地区大力发展风电，既能够将资源优势转化为集体收入，又可以为农村能源结构转型提速，同时兼顾生态环境，是一条盘活乡村产业资源、土地资源、旅游资源，以及农村集体性资产，让闲置资源产生经济效益，快速壮大农村集体经济的新路径，最终实现让乡村更美丽、更富裕。

　　(二)海上风电进入规模化发展阶段

　　在国家政策的大力支持下，伴随产业链逐步成熟，我国海上风电已经进入规模化发展阶段。

　　据CWEA统计，2021年，我国海上风电装机规模创历史新高，新增装机容量达到1448.2万千瓦，同比增长276.6%，主要分布在江苏、广东、浙江、福建、辽宁、山东、上海等7个地区。截至2021年底，我国海上风电累计装机容量达到2535.2万千瓦，海上风电新增装机和累计装机均居世界第一。

　　六、风电发展迎来新一轮机遇期

　　进入“十四五”时期，伴随“双碳”目标全面落实推进，我国风电产业迎来历史性发展机遇期。

　　(一)持续深化技术创新推动产业高质量跃升发展

　　当前，风电产业链上仍存在短板亟待补齐。为了进一步提升效率、降低成本，需要业界围绕关键与共性技术进行攻关。如风电机组大型化、定制化和智能化开发，大功率齿轮箱和百米级叶片等部件技术的持续突破，以漂浮式为代表的海上风电前沿技术研发，高性能替代材料的研发与应用，陆上和海上工程装备的专业化研发，新型电力系统中多能互补等综合应用技术创新。尤其是产业链上下游的协同创新，产业外部围绕电力网、信息网和交通网的三网融合创新，更是接下来的重点方向。针对于此，需要国家加大对关键共性技术研发的支持，使有限资金在具有战略意义的共性技术上发挥更大价值。

　　同时，应当加快公共技术研发试验平台建设，可由第三方中立机构牵头，企业共同参与，以国家投资为主、企业集资为辅的方式，建设起传动系统、叶片、轴承等研发试验平台。

　　风电行业需抓住碳达峰碳中和机遇，继续在技术和商业模式创新上下功夫，坚持基础研究和应用示范有机结合不断提高风电机组的发电效率、可靠性，降低发电成本，进一步提升风电的经济性，持续拓宽其发展空间。

　　(二)因地制宜扩大开发规模

　　结合不同区域的开发条件，因地制宜布局风电产业，是“十四五”时期提升风电发展规模与质量的落脚点。

　　“三北”地区风能资源储量大、风速高，度电成本甚至低于常规火电，适合大规模集中开发。作为最清洁、最便宜的稀缺资源，风电能够吸引对低价、清洁电力需求量大的产业向“三北”地区转移，从而使风电从零碳、便宜的“价格洼地”转变成工业企业的“价值高地”。

　　在中东南部地区就地开发、就近利用风能资源，是提高能源自给率、利用清洁电力带动乡村经济发展的重要抓手。“十四五”期间，建议通过试点示范，加快实施“千乡万村驭风计划”，在全国优选10000个村，推动乡村风电开发。按未来普遍适用的5兆瓦机型计算，每个村安装1台风机，总装机规模是5000万千瓦;若每个村平均安装2台风电机组，总装机规模就可达到1亿千瓦。全面铺开后，市场潜力更是巨大。为了有效推进“千乡万村驭风计划”，还需要国家提供具体政策支持，为因地制宜开发风电出台更具弹性和兼容性的土地政策，在建设指标和并网条件等方面给予支持与保障。

　　同时，大力发展海上风电对于落实碳达峰碳中和目标、带动经济社会转型升级发展、打造海洋经济与海洋强国，都具有重要的战略意义。

　　当前，我国海上风电还不具备平价上网的条件，仍需要提供适当支持，从而保持一定的开发规模，形成市场拉动，加速技术迭代。首先，国家和各沿海省份加强统筹规划，实现集中连片开发。其次，统一规划、建设电力送出工程，成本纳入输配电价。再次，通过“以奖代补”方式，支持重点产品、重点项目创新开发，推动行业实现降本和跨越式创新。最后，成立海上风电发展促进基金，为项目提供长期贷款支持。

　　(三)拓展应用场景助力经济绿色发展

　　对于风电企业而言，未来的发展机遇将蕴藏于更加广泛的应用场景之中。在新旧动能转换和经济社会转型发展中，绿色、廉价的风电将发挥越来越重要的基础支撑作用。

　　在风电等新能源富集区域，可与地方政府、工业园区、高耗能产业等建立广泛的合作关系，打造零碳电力基地，吸引出口产业园区、高载能工业区等产业向内陆地区转移。这不仅可以有效缓解中东部地区的减排压力，还能够促进内陆区域的产业升级，提升经济发展水平，助力东北振兴和西部大开发。

　　在中东部负荷中心区域，可结合绿色消费政策，推动100%可再生能源示范城市建设，打造绿色园区、绿色工厂、绿色产品、绿色社区，为当地提供零碳发展的资源和机会，促进经济稳定增长。