国家能源集团胡雪松：对风电设备的要求是物美价廉，是导致风电装备制造竞争激烈的主要原因

第七届中国制造强国论坛于2022年12月23日-26日在河北保定举办，主题为：补短板·锻长板·固底板。国家能源集团联合动力技术有限公司技术总监胡雪松发表演讲。

胡雪松在演讲中介绍，国家在火电机组百万级以上的火电机组审批上，基本上一年来没有新审批百万级别以上的新增火电装机。从今年8月份开始，国家能源集团已经审批及正在审批中的，大概有6台百万机组的火电机组要上马。

这是否意味着重新把火电的新增装机纳到考量范围内？胡雪松表示，目前来说，火电的整个新增装机后面可能还有，这是国家从能源安全角度来考虑的，会有一些新的甚至于百万以上的火电新增机组审批。同时火电整个的发电量的占比可能进一步还要下降。

胡雪松表示，这里有两方面的原因考虑，一方面是能源安全，另一方面就是整个新能源具有两方面不确定性。一是资源禀赋的不确定性，二是设备包括光伏板和风力发电机组，接入电网的时候，由于自身的设备可靠性、稳定性等，设备也具有一定的不稳定性。而火电作为灵活性的方案，要参与到整个发电的调峰和保障里来。

胡雪松指出，中国风电现在基本上已经进入了大规模的开发和高质量的发展阶段。从目前情况来看，我国2017年到2022年，新增装机累计并网容量，逐年和每月都在提升。尤其是2022年到2023年。

胡雪松进一步提到，中国风机设备的中标价在不断刷新。以国家能源集团联合动力为例，今年7月份在保定生产基地，下线的是国家能源集团联合动力的一个主力机型。整个中国风电装备的设备更新迭代速度是非常快的。他预测到2023年的下半年，供货的主力机型应该达到7兆瓦到8兆瓦的单机功率，叶轮直径突破200米，以到200米到210米之间的叶轮直径。

胡雪松表示，整个十四五期间风能和太阳能发电量要翻倍，到2030年风电太阳能整个发电的总装机容量要达到12亿千瓦以上，这对中国的整个风电设备制造提出了更高的要求。一方面要求中国风电装备的功率要大，同时新开发的风电场的风资源禀赋下降了很多，整个收益要求实现风火同价，对风电设备的要求更高。

胡雪松指出，对风电设备的要求是物美价廉，这也是导致目前风电装备制造竞争激烈的一个主要原因。

以下为演讲实录：

感谢大会组委会的邀请，接下来我汇报一下我国现在风电产业的发展现状，以及未来的一个发展趋势。

从去年10月份一直到今年9月份，国家密集出台了一些关于我国新能源建设、主要围绕双碳的主要的政策规划。

二十大的工作报告把我国的双碳目标列入了国家的战略目标，加强了顶层的设计和系统的谋划这样一个大背景下。我们目前整个新能源的发展前景是非常好的，但是过程中也出现了一些问题，比如说今年重庆、湖南等地就出现的电荒。包括从国家能源集团角度来说，国家在火电机组百万级以上的火电机组审批上，大概暂停了一年左右，基本上一年来没有新审批，百万级别以上的新增火电装机。

但是从今年8月份开始，国家能源集团现在已经审批的包括正在审批中的，我们大概有6台百万机组的火电机组要上马，这也是在整个能源行业里一个比较大的事件。这是不是国家就重新把火电的新增装机又纳到了一个新的考量范围内？目前来说的话，火电的整个新增装机后面可能还有，这是国家从能源安全角度来考虑的，会有一些新的甚至于百万以上的这样的新增机组审批。同时火电整个的发电量的占比可能进一步还要下降。

这里有两方面的原因考虑，一方面是能源安全，另一方面就是整个新能源，尤其以风和光为主的新能源，具有两方面不确定性。一是资源禀赋的不确定性，比如说风和光，光相对来说资源比较稳定，像风的话，有时候大风年小风年，整个的电力输出有一个资源的不稳定性。

另一方面我们的设备包括光伏板和风力发电机组，接入电网的时候，由于自己自身的设备可靠性、稳定性等，设备也具有一定的不稳定性。当然这都是对于火电来说的。所以说由于两种不稳定性，火电作为灵活性的方案，要参与到整个发电的调峰和保障里来。

我们认为可能后面还会有火电新增装机，但是发电量进一步降低。这些投入和运维成本，政策上、经济上的一些负担，怎么来解决？

一方面我们认为几大发电集团，要通过灵活性改造，把整个的成本转嫁给新能源，以前是国家给新能源补贴，后面国家会给火电补贴。因为它的属性不仅仅是运营发电了，会保供保产，保安全保稳定。那么如何去平衡和落实，需要一段时间的过程，这是从政策层面。

中国风电现在基本上已经进入了大规模的开发和高质量的发展阶段。从目前情况来看，我国2017年到2022年，新增装机累计并网容量，逐年和每月都在提升。尤其是2022年到2023年。

从产品竞争力，从整个电网输出的角度，大家都在集思广益，要去把整个基地的建设落实好。

另一方面，中国风机设备的中标价在不断刷新。以国家能源集团联合动力为例，今年7月份在保定生产基地，下线的是就是我们联合动力的一个主力机型。整个中国风电装备的设备更新迭代速度是非常快的。

我们预测到2023年的下半年，那么供货的主力机型？应该是达到7兆瓦到8兆瓦这样的一个单机功率，叶轮直径突破200米，以到200米到210米之间这样的一个叶轮直径。

由于整个中国风电市场的变化带来的设备的不断更新换代，路上是向沙漠、戈壁和荒漠这样的基地市场去发展，海上的风电逐渐是走向中远海。

整个十四五期间风能和太阳能发电量要翻倍，那么我们到2030年风电太阳能整个发电的总装机容量要达到12亿千瓦以上，这对中国的整个风电设备制造提出了更高的要求。一方面要求我们中国风电装备的功率要大，功率大的话就是同样的容量，所占的资源会少一点。

实际来说，跟前几年相比，我们新开发的风电场的风资源禀赋下降了很多。同时整个的收益要求现在实现了风火同价。在风火同价的基础上，还实现了利润的最大化。所以说整个的收益都是从电量来，电量是由风电设备发出来的，所以说对风电设备的要求更高。

也就是说，对风电设备的要求是物美价廉，这也是导致目前风电装备制造竞争激烈的一个主要原因。

我们在海上是5个基地，大体上分为2种类型。第一个是长江以北中低风速的地区，以山东半岛海上风电基地和长三角海上风电基地为主。还有一个是长江以南的有台风过境的中高风速的海上地区，以闽南、闽东和北部湾这些基地为主。从2023年以后，我们的海上风电建设会有一个小高潮。

现在的风力发电机组向大型化和深海远方向发展之后，也带来一些其他的问题。比如运输机组比较大，像现在7兆瓦左右的机组，整个风力发电机组的机舱重量能达到150多吨。那么在运输的时候就会出现一些问题，包括过一些桥过隧道等等。我们在解决分体运输和模块化这样的一个解决方案，包括大型部件的一些属地化生产，移动工厂，这些相应的工业化措施，也是解决整个风力发电机组大型化的一些必备的手段。

现在有些地方，因为之前塔筒一直是整圈的，我们的一些项目，必定要经过铁路桥洞，这里边以陕北地区为主。因为有一些铁路建设，桥洞是不可避免要通过的，塔筒不可能分体去运输。所以我们在新的塔筒技术研发上突破了常规，把塔筒的整个筒体做成分半的。我们现在基本上是分成三半，通过分半的技术解决运输的问题，运到风电现场，再把它组合起来。

在核心部件的国产化上，我们近几年也取得了一些突破，包括风电主轴承，现在是12兆瓦16兆瓦，这些大型的海上风力发电机组的主轴承基本上都能实现国产化。

现在国家能源集团也一直在谋求风电主控系统的国产化突破。我们目前整个这套国产化的系统已经运行大概一年多了，相对来说还是比较稳定，我们整个实验基地的测试平台，目前国内最大的能达到25兆瓦这样一个功率级别。

叶片对于风力发电机组来说，是最为关键的部件之一，叶片的稳定性直接决定了风力发电机组的稳定性。叶片的测试一直是行业内备受关注的一个重点部件的测试，包括在做认证的时候，叶片的测试是必不可少的，我们现在国内的150米叶片，能够在国内做这个测试，基本上已经达到国际领先水平了，国际上现在应该达不到150米。

我们的一些海工设备，包括运输船、安装船，现在基本上都已经达到了行业的领先水平。也就是说国内目前风电部件的产业化以及工程产业化，基本上都已经走到了国际的前列。

现在我们中国的风电发展也面临了一些新的挑战，主要可以归为以下几种。第一个就是风资源的规律变化比较复杂。第一方面由于风电目前发展到现在这个阶段，可开发可利用的比较好的资源，基本上开发得都差不多了。我们现在开发的基本上都是风变化比较复杂，或者地形比较复杂，导致实际上在做具体解决方案的时候，需要上一些特殊的监控设备，甚至于有些还需要牺牲一些发电量，去保证机组安全运行的这样一些比较尴尬的选择。

第二个方面就是我们风电设备的大型化和高比例，给新能源电力系统安全稳定运行造成了一些挑战。具体的我们可以分为以下几种。第一就是现在叶轮直径越来越大，为了提升收益率，塔筒的高度由以前的60多米、70多米，后来演变成80多米、90多米。

我们目前的塔筒高度，为了达到最高的收益，要把塔筒人为地增加，尤其在面对一些切面比较高的现场，我们要用高塔筒。另一方面由于叶轮直径本身的增加，为了提升夜间到地的安全距离，塔筒也需要进一步的增加。

目前我们风力发电机组的塔筒高度有的达到160米，甚至于现在的这个样机，我们正在做一个180米的高度，那么再加上叶轮直径的影响，现在夜间最高的高度能达到260米、270米。这样的一个高度的话，高空的风特性、传统的风的理论就不再适用了，还需要我们进一步的研究。

另一方面深远海集群式的风电装机会影响风的特性。在我们大规模装机的时候，集中安装风力发电机组之后，风力发电机组之间受风场尾流的影响，它的风就有一定的紊乱性，对机组的控制就提出了更高的要求，这个也是摆在整个行业面前需要进一步解决的问题。

现在整个中国的风力发电设备的更新换代节奏比较快，像以前我们设计的时候，基于布雷迪的模型，在做以前的1.5兆瓦、两兆瓦甚至于三兆瓦，这种小功率小叶轮的机组设计的时候，它的准确性还是可以信赖的。但是现在由于机组发展比较快，部件比较大，尤其像我们的叶片长度，现在单只叶片长度基本上已经突破了百米级。整个风力发电机组其他部件这种多体动力学的载荷的传递和耦合，目前是滞后于整个行业的发展的。随着机组越来越大型化，风险也是比较大的。一方面理论基础不扎实，另一方面实验验证不充分。基本上我们现在都是边投入边验证，边验证边优化，边优化边改进，说对行业的发展造成了一定的影响。

在应用到我们实际的研发的运行过程中，我单只叶片长度超过百米，这种超长的叶片的开发，首先是结构刚度下降了，还需要它高效轻质低成本。除了应用于大量碳纤维的这种结构外，我们现在基本上没有其他更好的办法。应用于高强的碳纤维，对它的经济性提出了更高的要求，所以说这也是摆在行业面前的一个很大的问题。

随着数据的不断积累，我们把理论的模型运行情况和实际的样机运行情况做对比。通过实验数据，我们控制参数优化结构设计，通过这样的方式来提升整个机组的稳定性。

另一方面就是现在高比例的新能源电力系统在整个新型的电力系统中占比越来越大，它的稳定和安全也是行业内备受关注的。

作为我们这个设备的提供商，我们也真正意识到了，风力发电机组本身的性能在一定程度上是能够对新型电力系统的安全做一些贡献的。

我们与常规的火电相比，确实在电量平衡、电能质量这些方面有一些问题，但是我们会通过一些优化设计，尽量把这些风电的劣势降到最低。

一方面我们要增加风力发电机组的粘性。很早以前风力发电机组的自我保护意识比较强，当电网有波动，甚至于环境有一些极端变化的情况下，它首先保护的是自己。2002年，西北电网就出现过一次大规模的风机脱网，后来我们电网公司对高穿低穿有了更加严格的要求，在风力发电机组设计的时候，设网的性能这方面有了很大的一个提升，这也是一个不断的进步。

另一方面我们要降低切入的风速，现在机组基本选用柔性切除。并不是说一定是能够延长机组的就是增加机组的发电量，而是在现在新能源占比越来越大的情况下，在环境适应性方面，要有更好的一个拓展性，给电力调度提供更多的选择和支撑。

现在我们面对新形势，在新材料新工艺方面也做了一些新的尝试。首先还是说叶片，我们风电叶片大型化比较快，对叶片的绿色回收与循环利用，我们都做了一些储备。我们保定公司现在的公司门口，大家能看到，利用废旧叶片做了一些回收。

除此之外，集团内的一些井盖、办公桌椅，我们也开始采用这种废旧叶片回收材料，进行二次利用，做了一些民用的产品。

另一方面针对超大型海上风力发电机重量比较大，对稀土依赖比较高的这样的一个难题，我们开发了15兆瓦以上和电机厂家国产化的这种无稀土的永磁体发电机，目前正在研发阶段。

关于一些芯片及压接封装这些技术，虽然说我们现在国产已经做到了一定的水平，但是从实际使用的情况来看，性能上还是稍微有一些差距，后面需要整个行业进一步提升。

无论是在机组的设计阶段，还是在微观选址和宏观选址阶段，我们要充分地把环境的因素和机组本身的部件相互之间的影响因素给耦合起来，这样我们就能做到既准确又成本低廉的机组。

另一方面要加强机组的智能化设计。做机组实际剩余寿命以及各部件的健康状态评估，这些手段都要应用上。然后能够根据电网的实际需求，在它需要多发的时候，我们工厂所有的机组都能实现这种超发的技术。当电网饱和的时候，机组根据自身的历史运行数据，能够有选择的自动排序能量管理。

尤其是在大闸湾风电厂设计的时候，我们要突破风浪连载连带下的气动、水动、私服弹性，这种多场耦合演化机制，即自适应的协同控制理论和方法，把我们后续适用于深远海的漂浮式的这种机组，通过多场协同和耦合动力学高保真模型的技术验证，推进我们深远海的海上

后续的海上风电的发展，除了海上风力发电机组本身及海上风电厂的管理，还要和其他的产业联系起来。

现在风电的解决方案不仅仅集中在风电本身，它还要多能互补，和多种产业有机地耦合在一起。这样就会根据用户需求，为用户提供一种综合的能源解决方案。谢谢。

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责任编辑：李墨轩