秦海巖：風電產業為全球能源轉型貢獻“中國方案”

中國可再生能源學會風能專業委員會秘書長 秦海巖
 

　　黨的十八大以來，在黨中央、國務院的堅強領導下，我國能源發展取得歷史性成就，風電產業更是其中一大亮點。全體風能人始終以高度的使命感與責任感，緊緊依靠技術創新，著力做大做強風電產業。當前，我國風電裝機規模穩居全球第一，市場競爭力實現大幅提升。與此同時，面對新冠肺炎疫情等嚴峻考驗，風電產業始終保持著高質量發展節奏，不僅為我國推動落實碳減排目標、走可持續發展道路提供堅實支撐，也為加速全球能源轉型、構建全球氣候治理新格局貢獻出“中國智慧”和“中國方案”。

　　一、風電裝機規模穩居全球首位

　　(一)市場規模穩步擴大

　　截至2021年，我國風電裝機規模已連續12年穩居世界首位。其中，2021年，我國陸上風電裝機規模突破3億千瓦，海上風電裝機躍居世界首位，為能源綠色轉型提供強大支撐。

　　同時，我國風電行業年均新增裝機保持快速增長。尤其是自2020年9月國家明確碳達峰、碳中和時間表以來，面對走向平價上網以及新冠肺炎疫情反復等壓力與困難，我國風電年新增裝機容量依然實現倍增，保持在5500萬千瓦左右，展現了產業鏈的強大發展韌性，也證明了我國風電產業鏈已具備年新增裝機5000萬千瓦以上的支撐能力。

　　(二)消納利用情況向好

　　十年來，我國風電發電量占全國總發電量比重提高近4個百分點，消納利用情況持續向好。

　　2012年，我國風電年發電量1008億千瓦時，首次超過核電成為繼火電和水電之后的第三大電源，占全國總上網電量約為2%。到“十三五”收官之年，風電發電量增至4665億千瓦時，占全國總發電量比重約6.1%，圓滿完成了“十三五”規劃確定的2020年底風電年發電量達到4200億千瓦時、約占全國總發電量6%的目標。2021年，風電發電量進一步提升至6526億千瓦時，同比增長40.5%，占全社會用電量比重達7.9%，開發利用水平進一步提升。

　　在投資監測年度預警及可再生能源電力消納保障機制等一系列政策的引導下，我國風電行業消納利用水平持續向好，從2012年的平均利用率83%，到2021年提高到96.9%，湖南、甘肅、新疆的風電利用率同比顯著提升，同比分別提高4.5、2.3、3.0個百分點。

　　二、技術創新領跑全球

　　十年來，我國風電技術取得巨大進步，在全球范圍內處于領跑地位。

　　風電機組單機容量增大趨勢明顯。2012年，我國新安裝陸上風電機組的平均單機容量為1.65兆瓦，新安裝的海上風電機組以2兆瓦為主。2015年，在我國風電新增裝機中，2兆瓦風電機組的市場份額首次超過1.5兆瓦機組，占全部新增裝機容量的50%，2兆瓦及以上機組的占比接近65%。2016年，2兆瓦及以上機組占全國新增裝機容量的80%，這一比例在2017年達到90%。2021年，我國全部新安裝風電機組的平均單機容量超過3.5兆瓦。其中，陸上風電機組超過3.1兆瓦，海上風電機組超過5.5兆瓦。

　　在陸上風電新增裝機容量中，3兆瓦及以上機組的占比超過70%。目前，我國已經完成7兆瓦陸上風電機組的吊裝。

　　海上機組的單機容量同樣不斷增大，新增裝機容量中，6兆瓦及以上機組的占比接近60%，10兆瓦風電機組已經實現商業化運行。2022年2月，我國下線了擁有完全自主知識產權的13兆瓦抗臺風型海上風電機組。更大的16兆瓦風電機組正在研制之中。

　　葉片長度與輪轂高度大幅增加。2021年新吊裝機組的平均風輪直徑達到151米，較2020年增長了15米。2021年，風輪直徑大于150米的風電機組所占的比重顯著提高，150米及以上風輪直徑占比從2020年的12%增漲至66.1%。2022年8月，我國首支長度達到123米的風電葉片成功下線，它也是目前全球最長風電葉片。與此同時，我國風電機組最高輪轂高度已經從原來的80米增至170米以上。這些技術的應用，促使可利用的風能資源下探到5米/秒左右，極大提高了風能開發潛力。

　　核心部件國產化程度顯著提高。依靠全行業的共同努力，我國風電設備的國產化程度迅速提升。2012年前，葉片、齒輪箱的非國產產品市場份額超過30%，這個比例在2012年開始迅速降低，只有約10%～15%。葉片的部分關鍵技術，如預埋技術的研發取得突破;葉片所用的樹脂、結構膠、芯材等原材料實現本地化生產，玻纖完全國產化。軸承的非國產產品市場份額在2012年以前高達90%，現在下降至50%。發電機、偏航/變槳軸承、變流器、變槳系統在2012年之后實現了大規模國產化。如發電機、變流器，由小部分國產轉為全部國產(2012年之前非國產占80%，現在降至不足5%);變槳系統、偏航/變槳軸承從國產試點轉為大部分國產(2012年之前非國產占100%，現在降到5%以下)。

　　新技術應用不斷涌現。以激光雷達為代表的新型傳感技術在主流新機型研發中的廣泛應用，可以在減少陣風沖擊的同時，優化機組發電效率;葉片渦流發生器、葉尖小翼等增強氣動技術的應用，能夠顯著提高發電性能;高塔架(柔塔和混塔)技術的應用，大幅提升機組在低風速地區的應用前景;數字化技術廣泛應用于測風選址、葉片變槳控制、故障預測及診斷分析等，使得風電產品設計、風電場運營管理更加智能高效。

　　三、開發成本大幅降低

　　大兆瓦機組、長葉片、超高塔筒的應用及智能化水平的提高，驅動我國風電機組實現發電效率提升以及成本下降。2010—2021年，我國陸上風電度電成本下降66%，與傳統化石能源發電成本基本持平甚至更具市場競爭力，海上風電度電成本的降幅接近56%，有望在未來3年內實現平價上網。

　　更為關鍵的是，受益于發電能力和效率的提升，未來風電經濟性仍具有較大提升空間。

　　依托于先進控制技術和材料科學的進步，過去十年風電機組的風輪直徑不斷突破，增加到原來的2倍，同樣風況條件下的發電量增加到3倍左右，即使在風電場單位千瓦造價下降不多的情況下，度電成本也可以下降到原來的50%。最新的風輪葉片，直徑已經突破200米，可以預計未來3～5年，相同風電場的發電量會再增加3倍左右，度電成本可以再降一半。此外，運輸、吊裝、運維設備和船舶進一步專業化，也大大提高了海上風電機組建設效率，降低了成本。

　　據業內估算，當前，西北部風能資源好的地區度電成本約為0.3元/千瓦時，5年后有望降至0.15元/千瓦時;中東南部地區度電成本約為0.4元/千瓦時左右，5年內有望降至0.2元/千瓦時;近海風電在5年內有望降至0.4～0.5元/千瓦時，遠海風電在8年左右有望降至0.4～0.5元/千瓦時。需要說明的是，如果將風電機組可靠性和基于大數據人工智能的全生命周期管理等技術應用帶來的疊加提升效應包含在內，各地區、細分領域度電成本還會實現進一步下行。

　　四、企業實力顯著增強

　　近年來，我國風電企業的整體實力和國際市場競爭力不斷提高，風電設備獲得了國際市場的廣泛認可，越來越多的國家向我國風電企業打開大門，風電成為我國少數具有國際競爭力的高新技術產業之一。

　　在整機出口方面，截至2012年，我國共向19個國家和地區出口了407臺風電機組，累計容量為70萬千瓦。到2021年，我國向海外出口風電機組886臺，容量為326.8萬千瓦，同比增長175.2%。同年，我國首次出口海上風電機組，共72臺，容量為32.48萬千瓦。截至2021年底，我國風電機組出口的國家和地區數量擴大到42個，遍布全球六大洲，累計容量達到964.2萬千瓦。

　　當前，我國已成為全球最大的風電裝備制造基地，我國生產的風電機組(包括國際品牌在我國的產量)占到全球市場的三分之二以上。發電機、輪轂、機架等鑄鍛件，以及葉片、齒輪箱、軸承等關鍵零部件的產量也占到全球市場的70%以上。

　　在企業實力方面，據全球風能理事會(GWEC)提供的統計數據，在2021年全球排名前十五的風電整機制造商中，中國企業占據十席，其中，金風科技和遠景能源分列第二、第四。此外，不少開發企業紛紛選擇走出國門，對外投資逐年提升。一條覆蓋技術研發、開發建設、設備供應、檢測認證、配套服務的國際業務鏈基本成型。

　　五、發展布局持續優化

　　(一)中東南部風電新增裝機實現突破

　　近年來，低風速風電技術不斷取得突破，搭配更大風輪直徑及更高塔筒的風電機組，極大提升了中東南地區風電項目開發的經濟性。受此推動，中東南部地區新增風電裝機容量在全國所占份額顯著提高。

　　風電開發布局進一步優化。據中國可再生能源學會風能專業委員會(CWEA)統計，在2021年我國風電新增裝機容量中，中東南部地區占55%，“三北”地區占45%。其中，中南地區占25.8%、華東地區占23.9%、華北地區占18.4%、西北地區占16.2%、東北地區占10.6%、西南地區占5.1%。

　　項目開發有序推進，多地均有新項目投產。華能河南蘭考濮陽項目、遠景能源江蘇江陰項目等并網項目運行表現搶眼，在提高風能利用效率、降低社會用能成本的同時，還打開了鄉村振興的新思路。在農村地區大力發展風電，既能夠將資源優勢轉化為集體收入，又可以為農村能源結構轉型提速，同時兼顧生態環境，是一條盤活鄉村產業資源、土地資源、旅游資源，以及農村集體性資產，讓閑置資源產生經濟效益，快速壯大農村集體經濟的新路徑，最終實現讓鄉村更美麗、更富裕。

　　(二)海上風電進入規模化發展階段

　　在國家政策的大力支持下，伴隨產業鏈逐步成熟，我國海上風電已經進入規?；l展階段。

　　據CWEA統計，2021年，我國海上風電裝機規模創歷史新高，新增裝機容量達到1448.2萬千瓦，同比增長276.6%，主要分布在江蘇、廣東、浙江、福建、遼寧、山東、上海等7個地區。截至2021年底，我國海上風電累計裝機容量達到2535.2萬千瓦，海上風電新增裝機和累計裝機均居世界第一。

　　六、風電發展迎來新一輪機遇期

　　進入“十四五”時期，伴隨“雙碳”目標全面落實推進，我國風電產業迎來歷史性發展機遇期。

　　(一)持續深化技術創新推動產業高質量躍升發展

　　當前，風電產業鏈上仍存在短板亟待補齊。為了進一步提升效率、降低成本，需要業界圍繞關鍵與共性技術進行攻關。如風電機組大型化、定制化和智能化開發，大功率齒輪箱和百米級葉片等部件技術的持續突破，以漂浮式為代表的海上風電前沿技術研發，高性能替代材料的研發與應用，陸上和海上工程裝備的專業化研發，新型電力系統中多能互補等綜合應用技術創新。尤其是產業鏈上下游的協同創新，產業外部圍繞電力網、信息網和交通網的三網融合創新，更是接下來的重點方向。針對于此，需要國家加大對關鍵共性技術研發的支持，使有限資金在具有戰略意義的共性技術上發揮更大價值。

　　同時，應當加快公共技術研發試驗平臺建設，可由第三方中立機構牽頭，企業共同參與，以國家投資為主、企業集資為輔的方式，建設起傳動系統、葉片、軸承等研發試驗平臺。

　　風電行業需抓住碳達峰碳中和機遇，繼續在技術和商業模式創新上下功夫，堅持基礎研究和應用示范有機結合不斷提高風電機組的發電效率、可靠性，降低發電成本，進一步提升風電的經濟性，持續拓寬其發展空間。

　　(二)因地制宜擴大開發規模

　　結合不同區域的開發條件，因地制宜布局風電產業，是“十四五”時期提升風電發展規模與質量的落腳點。

　　“三北”地區風能資源儲量大、風速高，度電成本甚至低于常規火電，適合大規模集中開發。作為最清潔、最便宜的稀缺資源，風電能夠吸引對低價、清潔電力需求量大的產業向“三北”地區轉移，從而使風電從零碳、便宜的“價格洼地”轉變成工業企業的“價值高地”。

　　在中東南部地區就地開發、就近利用風能資源，是提高能源自給率、利用清潔電力帶動鄉村經濟發展的重要抓手。“十四五”期間，建議通過試點示范，加快實施“千鄉萬村馭風計劃”，在全國優選10000個村，推動鄉村風電開發。按未來普遍適用的5兆瓦機型計算，每個村安裝1臺風機，總裝機規模是5000萬千瓦;若每個村平均安裝2臺風電機組，總裝機規模就可達到1億千瓦。全面鋪開后，市場潛力更是巨大。為了有效推進“千鄉萬村馭風計劃”，還需要國家提供具體政策支持，為因地制宜開發風電出臺更具彈性和兼容性的土地政策，在建設指標和并網條件等方面給予支持與保障。

　　同時，大力發展海上風電對于落實碳達峰碳中和目標、帶動經濟社會轉型升級發展、打造海洋經濟與海洋強國，都具有重要的戰略意義。

　　當前，我國海上風電還不具備平價上網的條件，仍需要提供適當支持，從而保持一定的開發規模，形成市場拉動，加速技術迭代。首先，國家和各沿海省份加強統籌規劃，實現集中連片開發。其次，統一規劃、建設電力送出工程，成本納入輸配電價。再次，通過“以獎代補”方式，支持重點產品、重點項目創新開發，推動行業實現降本和跨越式創新。最后，成立海上風電發展促進基金，為項目提供長期貸款支持。

　　(三)拓展應用場景助力經濟綠色發展

　　對于風電企業而言，未來的發展機遇將蘊藏于更加廣泛的應用場景之中。在新舊動能轉換和經濟社會轉型發展中，綠色、廉價的風電將發揮越來越重要的基礎支撐作用。

　　在風電等新能源富集區域，可與地方政府、工業園區、高耗能產業等建立廣泛的合作關系，打造零碳電力基地，吸引出口產業園區、高載能工業區等產業向內陸地區轉移。這不僅可以有效緩解中東部地區的減排壓力，還能夠促進內陸區域的產業升級，提升經濟發展水平，助力東北振興和西部大開發。

　　在中東部負荷中心區域，可結合綠色消費政策，推動100%可再生能源示范城市建設，打造綠色園區、綠色工廠、綠色產品、綠色社區，為當地提供零碳發展的資源和機會，促進經濟穩定增長。

作者：秦海巖