在低成本高可靠性可再生能源方面，风力发电技术将是世界未来能源结构的主要能源之一。在全球范围内，主流风电机组单机功率不断加大，风电应用场景正在从陆上向近海、深远海拓展，常规风电机组技术路线面临着更大功率、更低成本、更高效率、更加可靠等一系列重大挑战，对风电机组整机及部件技术创新提出了迫切需求。

一、国际发展概况

根据全球风能理事会(GWEC)发布的2022年版《全球风电报告》，2021年全球新增风电装机9360万千瓦，较2020年下降1.8%，其中陆上风电新增装机容量为7250万千瓦，海上风电新增装机容量为2110万千瓦；截至2021年年底，全球风电累计装机容量达到8.4亿千瓦，同比增长12.4%，其中陆上累计装机容量达到7.8亿千瓦，海上风电累计装机容量达到5720万千瓦。

全球风电机组大型化趋势明显

在海上大功率风电机组方面，全球风电发达国家竞相加大该领域的投入，美国通用电气公司(GE)、西门子歌美飒(Siemens Gamesa)、维斯塔斯(Vestas)等企业正在开发的14-15兆瓦海上风电机组，预计2024年将实现商业化。根据GWEC预测，2030年海上风电机组单机容量可达20兆瓦，风轮直径达275米以上。

图1 GWEC全球海上风电机组发展情况(不包括中国)

海上风电开发利用成为新的增长点

海上风电具有发电利用效率高、不占用土地资源、适宜大规模开发、大型装备水路运输方便、靠近沿海电力负荷中心等优势。根据GWEC数据预计，2021-2026年，全球海上风电装机复合年均增长率为6.3%，2026-2031年可达13.9%；新增装机容量预计将在2027年超过3000万千瓦。

图2 全球海上风电新增装机预测

新型风电技术的探索更加广泛

当前全球海上风电机组最大单机容量已达到16兆瓦，随着单机容量持续增大及海上风电加快向深远海发展，常规三叶片水平轴风电机组面临尺寸重量大、重心高、制造安装难度大等严峻挑战，使得海上风电机组大型化带来的成本优势难以为继。在此背景下，世界多国开始积极探索面向更大容量、更具成本潜力的海上风电机组解决方案。

二、国内发展概况

我国是世界规模最大的风电市场，累计装机和新增装机容量多年保持世界第一。截至2021年底，我国风电累计装机3.28亿千瓦，其中陆上风电累计装机3.02亿千瓦、海上风电累计装机2639万千瓦。截至2022年9月底，我国风电累计装机3.48亿千瓦，其中陆上风电累计装机3.2亿千瓦、海上风电累计装机2726万千瓦。

大功率风电机组技术水平明显提升

在海上大功率风电机组方面，近年来国内各整机企业相继投入该领域的开发，显著提高了装备技术水平。多家企业面向海上市场推出了10兆瓦以上机型，不断缩小与国际先进水平的差距。国内针对漂浮式风电机组的研发起步较晚，国内第1台5.5兆瓦漂浮式海上风电机组于2021年试运行。

图3 我国海上风电机组发展情况(仅中国)(GWEC)

海上风电加速发展并实现规模领先

在海上风电开发利用方面，我国海上风电装机在2021年底已位居世界第一，江苏省海上风电累计装机容量超过1000万千瓦。同时，我国已建成包括整机装备制造、基础施工、风电机组吊装等的成熟产业链，足以支撑每年1000万千瓦级海上风电产业的发展。根据GWEC预测，2025-2031年我国海上风电年均装机容量将超过1000万千瓦，将进一步巩固我国海上风电全球领导者的地位。

开始探索新型大功率风能利用技术

国内已有多家机构开始对不同技术路线的风能技术开展探索研究或小型示范。新型风电利用形式包括多风轮、高空风电、聚风式风电等，但大多处于起步探索阶段，部分技术路线实现了大功率样机研制和应用示范，总体在性能、可靠性、经济性等方面与常规技术路线还有较大差距。

三、重大技术挑战与发展需求

常规风电机组随容量增大面临重大技术挑战

随着风电机组单机容量持续增大，整机和部件尺寸、重量不断增大，叶片长度最长已达到123米，机舱重量超过1000吨，塔架高度超过150米，风轮最大扫风面积达到约5万平方米(相当于7个标准足球场的面积)，容量增大使得常规风电机组面临尺寸重量大、重心高、设计制造安装难度大等严峻挑战。

深远海更大功率场景亟需突破新型风电技术

目前，全球海上漂浮式风电的发展处于技术突破和示范应用阶段，总体仍面临尺寸重量大、重心高、稳定性不足及成本过高等问题。深远海应用场景提出了对20兆瓦以上更大功率风电机组的需求，亟需探索新型技术路线，以进一步降低重心、单位功率重量，提升效率及可靠性，形成新型、低成本的超大功率海上风电机组解决方案，未来具有巨大发展潜力。

风电多元化场景应用需要创新技术路线

“双碳”战略下风能产业迎来快速增长新阶段，“风电+”多场景应用将最大化地利用多种场景下的风能资源以实现绿色电力供给。新的多元化应用场景下，常规大功率风电机组的应用需要探索新的技术路线和解决方案，结合具体场景下的资源特点和用能需求，创新原理方法、开发新型风能利用装备，形成高效率、低成本、因地制宜的新型多元化风电解决方案。

本文内容来源于：MI中方秘书处，责任编辑：胡静，审核人：李峥

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