1.5MW、2MW風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪直徑發(fā)展趨勢(shì)

本刊記者／趙靚

1.5MW、2MW風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪直徑發(fā)展趨勢(shì)

本刊記者／趙靚

0 概述

了解1.5MW和2MW型風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪直徑發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)了解我國(guó)風(fēng)電整機(jī)和葉片市場(chǎng)的整體發(fā)展趨勢(shì)具有一定意義。其主要原因是：首先，2012年我國(guó)新增1.5MW和2MW風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)為11636.5MW，占總裝機(jī)量的89.8%。因此，對(duì)1.5MW和2MW機(jī)組的了解，能夠有效認(rèn)識(shí)風(fēng)電整機(jī)總體裝機(jī)情況。其次，1.5MW和2MW機(jī)組因?yàn)槭悄壳笆袌?chǎng)上的主力機(jī)型，其加長(zhǎng)葉片、增大風(fēng)輪直徑的情況更為多見，具有風(fēng)輪直徑發(fā)展趨勢(shì)的普遍代表性。

1 1.5MW和2MW型風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)趨勢(shì)

我國(guó)的1.5MW型風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)容量，在2008年以前一直呈現(xiàn)平穩(wěn)上升態(tài)勢(shì)，到2008年至2010年上升勢(shì)頭非常明顯，尤其是2009年1.5MW型風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)量，比2008年增長(zhǎng)了2.5倍左右，該單機(jī)容量機(jī)型在2012年新增裝機(jī)量達(dá)到了近年來的頂峰，為14685MW。但這種趨勢(shì)到2011年開始變化，當(dāng)年1.5MW型機(jī)組的新增裝機(jī)量開始下降，2012年降幅明顯，該單機(jī)容量機(jī)組在2012年新增裝機(jī)量為8254MW，降幅高于我國(guó)2012年風(fēng)電新增裝機(jī)量的降幅。

我國(guó)單機(jī)容量為2MW的風(fēng)電機(jī)組機(jī)型在2006年以后的新增裝機(jī)趨勢(shì)與1.5MW機(jī)型的新增裝機(jī)趨勢(shì)不

同，在2010年1.5MW型機(jī)組的新增裝機(jī)量在爆發(fā)式增長(zhǎng)后達(dá)到頂峰時(shí)，2MW型風(fēng)電機(jī)組的新增裝機(jī)量仍然平緩上升，為2168MW。到2012年1.5MW型風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)量的下降趨勢(shì)比較明顯時(shí)，單機(jī)容量2MW的機(jī)型新增裝機(jī)趨勢(shì)仍為平穩(wěn)上升，達(dá)3382MW。

2 各風(fēng)輪直徑的1.5MW機(jī)組裝機(jī)趨勢(shì)

風(fēng)輪直徑在70m以下的1.5MW型機(jī)組的裝機(jī)量一直處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。而風(fēng)輪直徑為77m和82m的1.5MW型機(jī)組，在2011年以前的新增裝機(jī)量中，始終占據(jù)1.5MW型機(jī)組的總裝機(jī)量的前兩位。其中風(fēng)輪直徑77m的1.5MW機(jī)組新增裝機(jī)量，經(jīng)過三年時(shí)間的迅速增長(zhǎng)后，在2009年達(dá)到5529MW，此后出現(xiàn)疲態(tài)，至2010年開始逐年下跌，到2012年為999MW，已經(jīng)低于風(fēng)輪直徑87m的1.5MW型機(jī)組。

風(fēng)輪直徑82m型機(jī)組在2008年以前裝機(jī)量很少，從2008年至2009年開始出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。在2009年至2010年期間超越風(fēng)輪直徑77m機(jī)型，并在2010年達(dá)到新增裝機(jī)量9256.5MW的最高峰，之后的2011年和2012年新增裝機(jī)量開始下降，但截止到2012年，該風(fēng)輪直徑的機(jī)組仍是1.5MW型風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)量最多的，為3423MW。從圖1與圖2的對(duì)比中可以看出，風(fēng)輪直徑82m機(jī)型的新增裝機(jī)容量與整個(gè)1.5MW型機(jī)組新增裝機(jī)容量曲線相近，是2012年以前對(duì)整個(gè)1.5MW機(jī)組市場(chǎng)影響最大的機(jī)型。

風(fēng)輪直徑為86m的1.5MW機(jī)組新增裝機(jī)容量從2010年開始始終保持穩(wěn)定上升狀態(tài)，至2012年達(dá)到1868.5MW。風(fēng)輪直徑為87m的1.5MW機(jī)組在2011年以前新增裝機(jī)容量穩(wěn)步增長(zhǎng)，到2012年達(dá)到穩(wěn)定，為1228.5MW。風(fēng)輪直徑為88m的 1.5MW機(jī)型曾在2010年裝過1臺(tái)，此后直到2012年又安裝了198MW，因此在1.5MW型機(jī)組中所占比例較小。風(fēng)輪直徑為89m的1.5MW機(jī)組從2011年開始有裝機(jī)，2011年和2012年的新增裝機(jī)容量分別為

564MW和481.5MW。風(fēng)輪直徑為93m的1.5MW機(jī)組也是從2011年開始有裝機(jī)的，當(dāng)年裝機(jī)量并不大，只有2臺(tái)，到2012年裝機(jī)數(shù)量達(dá)到了80臺(tái)，容量120MW。

圖1 2006年至2012年1.5MW和2MW型機(jī)組新增裝機(jī)容量趨勢(shì)（單位：MW）

圖2 2007年至2012年1.5MW型風(fēng)電機(jī)組不同風(fēng)輪直徑新增裝機(jī)容量趨勢(shì)（單位：MW）

圖3 2012年各風(fēng)輪直徑1.5MW風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)容量對(duì)比（單位：MW）

3 各風(fēng)輪直徑的2MW機(jī)組裝機(jī)趨勢(shì)

風(fēng)輪直徑82m以下的2MW型風(fēng)電機(jī)組在2009年以前的新增裝機(jī)容量一直保持高速增長(zhǎng)，當(dāng)年新增裝機(jī)容量達(dá)到960MW，占2009年2MW機(jī)組裝機(jī)量的83%。2009年以后風(fēng)輪直徑82m以下的2MW機(jī)型裝機(jī)量開始降低，在2011年前后分別被83m至91m或93m以上的2MW機(jī)型裝機(jī)量超越，僅占當(dāng)年2MW機(jī)組總裝機(jī)量的14.25%。

風(fēng)輪直徑在83m至91m區(qū)間的2MW機(jī)組在2009年以前裝機(jī)量很少，2010年至2011年增長(zhǎng)迅速，2012年裝機(jī)增長(zhǎng)漸趨平穩(wěn)，當(dāng)年新增裝機(jī)量為838MW。風(fēng)輪直徑為93m以上的2MW機(jī)組在2009年以前的裝機(jī)容量也較少，當(dāng)年裝機(jī)容量?jī)H為128MW，從2010年開始至2012年，該風(fēng)輪直徑長(zhǎng)度區(qū)間的2MW機(jī)型保持了強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，2012年新增裝機(jī)容量達(dá)到了2062MW。

4 大風(fēng)輪直徑的1.5MW和2MW機(jī)組產(chǎn)品

1.5MW和2MW機(jī)組風(fēng)輪直徑的不斷增加以及風(fēng)電市場(chǎng)對(duì)其的反應(yīng)，主要源自于我國(guó)對(duì)低風(fēng)速風(fēng)區(qū)開發(fā)的重視程度有所增加。大風(fēng)輪直徑的機(jī)組往往被廠商定義為低風(fēng)速型風(fēng)電機(jī)組。

圖4 2007年至2012年2MW型風(fēng)電機(jī)組不同風(fēng)輪直徑裝機(jī)容量趨勢(shì)（單位：MW）

圖5 2012年各風(fēng)輪直徑2MW風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)容量對(duì)比（單位：MW）

據(jù)了解，1.5MW的第一臺(tái)87m和第一臺(tái)93m風(fēng)輪直徑的機(jī)組均由遠(yuǎn)景能源制造，推出時(shí)間分別為2009年和2011年。2012年金風(fēng)科技也推出了風(fēng)輪直徑為93m的低風(fēng)速機(jī)組，據(jù)有關(guān)資料顯示，該機(jī)組為針對(duì)年平均風(fēng)速為6.5m/s以下四類風(fēng)速區(qū)域設(shè)計(jì)，可在平均風(fēng)速5.5m/s條件下，年發(fā)電達(dá)2000標(biāo)準(zhǔn)小時(shí)數(shù)以上。據(jù)了解， 風(fēng)輪直徑為93m的1.5MW機(jī)組能夠使占我國(guó)風(fēng)能資源30%的超低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)能資源得以有效開發(fā)。2013年聯(lián)合動(dòng)力推出了擁有“最大”風(fēng)輪直徑的1.5MW機(jī)組，該機(jī)組的風(fēng)輪直徑達(dá)到了97m，在同等工況和風(fēng)速的條件下，發(fā)電量可以超過該公司風(fēng)輪直徑86m的1.5MW產(chǎn)品20%。

在生產(chǎn)2MW機(jī)組的整機(jī)商中，南車風(fēng)電、三一重能、Vestas分別推出了風(fēng)輪直徑達(dá)110m的產(chǎn)品，海裝風(fēng)電推出了風(fēng)輪直徑111m的2MW機(jī)組，Gamesa則推出了114m風(fēng)輪直徑的2MW機(jī)組。

其中，南車風(fēng)電的110m風(fēng)輪直徑2MW機(jī)組于2013年 2月下線，在現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)上，是針對(duì)低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)況特點(diǎn)，完全自主研制的一款風(fēng)電機(jī)組。三一重能所推出風(fēng)輪直徑110m的“超級(jí)風(fēng)機(jī)”通過超長(zhǎng)的葉片設(shè)計(jì)保證了2.0MW的機(jī)組能夠適用于二類到四類風(fēng)電場(chǎng)的要求。該款機(jī)組的掃風(fēng)面積比93m風(fēng)輪直徑機(jī)組大40%，發(fā)電量比常規(guī)機(jī)型提高35%，發(fā)電機(jī)也可實(shí)現(xiàn)1.1倍的長(zhǎng)時(shí)超發(fā)和1.2倍短時(shí)超發(fā)。Gamesa 2MW的114m風(fēng)輪直徑機(jī)組的首批產(chǎn)品在2013年生產(chǎn)出來，該機(jī)組的掃掠面積比其前身97m直徑2MW機(jī)組增大38%。

表1 部分風(fēng)輪直徑86m以上的1.5MW機(jī)組產(chǎn)品

表2 部分風(fēng)輪直徑100m以上的2MW機(jī)組產(chǎn)品

5 總體情況

總體看來，1.5MW和2MW型風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直徑發(fā)展趨勢(shì)較為明顯地趨向于增大，作為風(fēng)輪直徑迅速加大的分水嶺，2009年是較小風(fēng)輪直徑機(jī)組安裝量最高的一年，此后增大風(fēng)輪直徑的機(jī)組裝機(jī)量開始迅速增加，逐漸取代了較小風(fēng)輪直徑的機(jī)組。但1.5MW與2MW機(jī)型新增裝機(jī)量不同的一點(diǎn)主要表現(xiàn)在2010年以后的趨勢(shì)，2010年以后1.5MW的裝機(jī)量有所降低，而2MW的新增裝機(jī)量仍在增長(zhǎng)。

然而，不斷增大風(fēng)輪直徑并不是長(zhǎng)久之計(jì)。由于我國(guó)風(fēng)電招投標(biāo)體制一般以千瓦功率為單位進(jìn)行價(jià)格的對(duì)比，在短期內(nèi)使葉片長(zhǎng)度更長(zhǎng)、風(fēng)輪直徑更大的產(chǎn)品受到市場(chǎng)青睞。然而，也正是因?yàn)閱挝粌r(jià)格的限制，風(fēng)輪直徑更大的產(chǎn)品成本也更高。據(jù)悉，增加葉片長(zhǎng)度會(huì)改變機(jī)組的整體載荷變化，對(duì)軸承、齒輪箱等零部件的要求也會(huì)明顯提高。目前1.5MW的風(fēng)輪直徑達(dá)到了97m，而此前2MW的風(fēng)輪直徑才82m，就齒輪箱、葉片等關(guān)鍵零部件而言，其成本增加的程度是不言而喻的。因此，即使是最早投身于加長(zhǎng)葉片設(shè)計(jì)的整機(jī)廠商和葉片供應(yīng)商，也在考慮這種方式的解決方案在未來并不能達(dá)到持續(xù)發(fā)展，從而開始主動(dòng)增大整機(jī)功率，以避免成本與安全性帶來更多問題。（本文部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于《中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)地圖2008-2012》）