（三）中國(guó)海上風(fēng)電供應(yīng)側(cè)現(xiàn)狀
0 1 風(fēng)電機(jī)組制造商情況
2023年，中國(guó)國(guó)內(nèi)共有8家整機(jī)制造企業(yè)有海上風(fēng)電新增裝機(jī)，其中，明陽(yáng)智能新增裝機(jī)287臺(tái)，容量為2.94GW，占比為40.9%，其次為遠(yuǎn)景能源、電氣風(fēng)電、金風(fēng)科技、運(yùn)達(dá)股份、中船海裝、東方電氣和太原重工。截至2023年年底，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量超過(guò)1GW的整機(jī)企業(yè)有電氣風(fēng)電、明陽(yáng)智能、遠(yuǎn)景能源、金風(fēng)科技、中船海裝和東方電氣，這6家企業(yè)海上風(fēng)電機(jī)組累計(jì)裝機(jī)容量合計(jì)為36.52GW，占全部海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量的96.9%。
數(shù)據(jù)來(lái)源：CWEA
圖 7 2023年中國(guó)風(fēng)電整機(jī)制造企業(yè)的海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量及占比
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圖 8 截至2023年年底中國(guó)風(fēng)電整機(jī)制造企業(yè)的海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量及占比
0 2 風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商情況
2023年，中國(guó)共有14家開(kāi)發(fā)企業(yè)有海上風(fēng)電新增裝機(jī)，前5家合計(jì)占78.9%，前10家合計(jì)占99.4%。截至2023年年底，具備海上風(fēng)電裝機(jī)的開(kāi)發(fā)企業(yè)共38家，其中，累計(jì)裝機(jī)容量超過(guò)1GW的開(kāi)發(fā)企業(yè)共7家，分別為三峽集團(tuán)、華能集團(tuán)、國(guó)能投、國(guó)電投、中廣核、廣東能源和浙江能源，這7家企業(yè)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量占海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘康?5.7%。
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圖 9 2023年中國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)企業(yè)的海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量及占比
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圖 10 截至2023年年底中國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)企業(yè)的海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量及占比
2023年新增吊裝的海上風(fēng)電機(jī)組中，單機(jī)容量10MW及以上的風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量占比由2022年的12.1%提升到46.4%，主要集中在11MW和12MW機(jī)型，合計(jì)占比約36.9%;12MW以上風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量占比為6.6%;裝機(jī)占比較大的還有8.5MW(32.7%)和9.0MW(11.3%)。2023年新增吊裝最大單機(jī)容量由2022年的11MW提升到16.5MW。
截至2023年年底，在所有吊裝的海上風(fēng)電機(jī)組中，8.0MW(不含8.0MW)以下風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量占比73.2%，比2022年下降了約16個(gè)百分點(diǎn);8.0MW至9.0MW(不含9.0MW)風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量占比13.7%，比2022年增長(zhǎng)了5.6個(gè)百分點(diǎn);10MW以上風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量占比9.3%，比2022年增長(zhǎng)了約8個(gè)百分點(diǎn)。
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圖 11 2023年中國(guó)海上風(fēng)電不同單機(jī)容量新增裝機(jī)容量占比
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圖 12 截至2023年年底中國(guó)海上風(fēng)電不同單機(jī)容量累計(jì)裝機(jī)容量占比
0 3 海上風(fēng)電機(jī)組技術(shù)情況
機(jī)組研發(fā)能力不斷提升，大容量機(jī)組技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。 2020年7月，東方電氣研制的中國(guó)首臺(tái)10MW海上風(fēng)電機(jī)組在福建興化灣二期海上風(fēng)電場(chǎng)成功并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正式進(jìn)入10MW時(shí)代。從2021年開(kāi)始，受深遠(yuǎn)海開(kāi)發(fā)政策、行業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)壓力的影響，各整機(jī)商相繼發(fā)布了新一代超大容量風(fēng)電機(jī)組的研制計(jì)劃。當(dāng)前，中國(guó)已具備大容量海上風(fēng)電機(jī)組自主設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行能力。
截至目前，各整機(jī)商陸續(xù)完成新一代超大型風(fēng)電機(jī)組的下線或吊裝，總結(jié)如下表：
表 6 海上風(fēng)電機(jī)組制造商大容量機(jī)組研發(fā)情況
目前，中國(guó)海上風(fēng)電大兆瓦機(jī)組技術(shù)路線基本上以半直驅(qū)為主，而隨著高速軸承線速度、碳刷磨損、轉(zhuǎn)子繞組固定等大兆瓦雙饋發(fā)電機(jī)的技術(shù)瓶頸的突破，更大兆瓦的雙饋機(jī)組也有望在海上風(fēng)電領(lǐng)域得到應(yīng)用。
葉片 方面，隨著海上風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢(shì)加速。近年來(lái)，無(wú)論是葉片廠商、整機(jī)商，還是質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，均積極研究開(kāi)發(fā)大型化葉片，以應(yīng)對(duì)未來(lái)海上風(fēng)電的需求。超大尺寸長(zhǎng)柔葉片復(fù)雜的非線性氣彈特性，對(duì)材料的強(qiáng)度和剛度提出更加嚴(yán)苛的要求。2023年9月，時(shí)代新材海上風(fēng)電葉片檢測(cè)中心完成驗(yàn)收，正式投入使用，成為目前全球唯一可開(kāi)展160米葉片全尺寸結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室。2024年年初，中國(guó)企業(yè)自主研制的海上超大型葉片長(zhǎng)度已達(dá)到143米，風(fēng)輪直徑達(dá)292米，為全球已下線風(fēng)輪直徑最大的風(fēng)電葉片。
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圖 13 2019—2023年中國(guó)海上風(fēng)電新增風(fēng)電機(jī)組平均和最大風(fēng)輪直徑
主軸 承 方面，風(fēng)電主軸軸承由于要求精度高，被公認(rèn)為國(guó)產(chǎn)化難度最大的部件之一，來(lái)自SKF、FAG、鐵姆肯、NTN等國(guó)際品牌占據(jù)較大市場(chǎng)份額。尤其是大功率風(fēng)電主軸軸承，可靠性要求高、技術(shù)難度大，長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)廠商加大技術(shù)、生產(chǎn)等要素投入，部分企業(yè)已實(shí)現(xiàn)主軸軸承的批量生產(chǎn)和供貨。大兆瓦風(fēng)電主軸軸承以及海上軸承的陸續(xù)代表國(guó)內(nèi)軸承廠商逐步從中低端市場(chǎng)向高端市場(chǎng)邁進(jìn)。2023年8月，國(guó)產(chǎn)首臺(tái)18MW海上風(fēng)電主軸軸承順利下線，刷新了中國(guó)國(guó)產(chǎn)風(fēng)電主軸軸承最大單機(jī)容量的紀(jì)錄。2024年4月，國(guó)內(nèi)成功下線世界首臺(tái)25MW級(jí)風(fēng)電主軸軸承及齒輪箱軸承，再次刷新全球風(fēng)電軸承最大單機(jī)容量紀(jì)錄，這代表中國(guó)已經(jīng)具備超大型風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件自主研發(fā)和制造能力。未來(lái)，在產(chǎn)品的性能、可靠性等方面有待進(jìn)一步的應(yīng)用驗(yàn)證。
0 4 深遠(yuǎn)海風(fēng)電技術(shù)發(fā)展情況
隨著深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電朝著大規(guī)模、遠(yuǎn)距離、大水深發(fā)展，漂浮式風(fēng)電機(jī)組及基礎(chǔ)、柔性直流輸電、柔性低頻輸電等新技術(shù)逐漸成為海上風(fēng)電發(fā)展核心方向，促進(jìn)海上風(fēng)電可靠性和經(jīng)濟(jì)性協(xié)同發(fā)展。
漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組。 2023年年初，中海油“海油觀瀾號(hào)”漂浮式機(jī)組下線，成為首個(gè)研制成功的離岸距離100公里以上、水深100米以上的國(guó)產(chǎn)化抗臺(tái)風(fēng)型漂浮式風(fēng)電成套設(shè)備。2023年年底，運(yùn)達(dá)股份自主研制的16-18MW漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組——“海鷹”平臺(tái)下線，其適用于離岸超50公里，水深超60米的中高臺(tái)風(fēng)海域風(fēng)能資源區(qū)。此外，明陽(yáng)智能首創(chuàng)性研制了MySE16.6(T)雙轉(zhuǎn)子漂浮式風(fēng)電機(jī)組。截至目前，中國(guó)已建漂浮式風(fēng)電示范項(xiàng)目主要包括三峽集團(tuán) “三峽引領(lǐng)號(hào)”、中船海裝“扶搖號(hào)”、中海油“海油觀瀾號(hào)”和龍?jiān)措娏?ldquo;國(guó)能共享號(hào)”，累計(jì)裝機(jī)共22.95MW。然而，目前漂浮式風(fēng)場(chǎng)規(guī)模化開(kāi)發(fā)尚缺少成熟的供應(yīng)鏈，且成本較高，距離平價(jià)上網(wǎng)目標(biāo)仍差距較大。
柔性直流輸電技術(shù)。 基于電壓源換流器的柔性直流輸電技術(shù)是目前世界上遠(yuǎn)距離深遠(yuǎn)海高壓直流輸電的主要技術(shù)。國(guó)內(nèi)柔性直流電纜制造商主要以XLPE 海底電纜(交聯(lián)聚乙烯電纜)為主，近十年來(lái)取得了跨越式發(fā)展，逐漸趕超世界水平。目前，國(guó)內(nèi)少數(shù)海纜企業(yè)已通過(guò)±525kV柔直海纜型式試驗(yàn)。隨著中國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)不斷走向深遠(yuǎn)海，需要提高輸送容量并降低輸電損耗，更高電壓等級(jí)的直流海纜系統(tǒng)的研發(fā)已經(jīng)迫在眉睫，從而在滿足大容量電能傳輸需求的同時(shí)，節(jié)約海底路由資源，減小生產(chǎn)、敷設(shè)成本。
柔性交流低頻輸電技術(shù)。 柔性低頻交流輸電技術(shù)可以讓新能源發(fā)電設(shè)備直接輸出低頻電能，實(shí)現(xiàn)廣域組網(wǎng)與電力遠(yuǎn)距離送出，是大規(guī)模遠(yuǎn)距離海上風(fēng)電高效經(jīng)濟(jì)可靠的新型送出方式。2022年，浙江臺(tái)州35kV柔性低頻輸電示范工程的首臺(tái)20赫茲低頻風(fēng)風(fēng)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首個(gè)柔性低頻輸電項(xiàng)目建設(shè)再次取得突破性進(jìn)展。2024年4月，華能玉環(huán)2號(hào)海上風(fēng)電220kV全容量柔性低頻輸電工程開(kāi)工，成為世界上首次在海上輸電應(yīng)用220kV柔性低頻輸電技術(shù)。依托國(guó)家級(jí)科技項(xiàng)目及示范工程，國(guó)內(nèi)初步形成了低頻變壓器、輸變電設(shè)備、變流器、低頻風(fēng)電機(jī)組等的低頻關(guān)鍵設(shè)備研制的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
施工安裝平臺(tái)。 大噸位級(jí)別施工安裝平臺(tái)相繼交付投入使用。2000噸自升自航式一體化海上風(fēng)電安裝平臺(tái)—“白鶴灘”號(hào)，是中國(guó)首艘核心作業(yè)裝備全國(guó)產(chǎn)化的海上風(fēng)電安裝平臺(tái)。創(chuàng)新運(yùn)用國(guó)產(chǎn)升降系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)海上風(fēng)電施工裝備核心作業(yè)系統(tǒng)的跨越式發(fā)展，突破國(guó)內(nèi)現(xiàn)有同類船機(jī)施工吊裝和載荷能力，成功應(yīng)用國(guó)產(chǎn)大型繞樁式起重機(jī)、齒輪齒條式升降系統(tǒng)。“龍?jiān)凑袢A六號(hào)”的起重能力達(dá)到了2500噸，以海上吊裝或打樁作業(yè)為主。3000噸級(jí)“烏東德”號(hào)是國(guó)內(nèi)第一艘針對(duì)廣東和福建海上風(fēng)電基礎(chǔ)施工要求定制開(kāi)發(fā)的全回轉(zhuǎn)起重船船型;是為深遠(yuǎn)海大容量風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的海上安裝而研發(fā)的新一代施工裝備，可滿足10MW以上海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的一體化安裝需求，推動(dòng)了未來(lái)一體化以及深遠(yuǎn)海大功率風(fēng)電安裝技術(shù)的發(fā)展。
深遠(yuǎn)海漂浮式動(dòng)態(tài)纜技術(shù)。 動(dòng)態(tài)海纜作為一個(gè)系統(tǒng)，除海纜本體外還包括彎曲加強(qiáng)件、配重塊、浮力塊、海底固定裝置、海底限位裝置等附屬構(gòu)件。漂浮式風(fēng)電用動(dòng)態(tài)海纜的開(kāi)發(fā)目前主要集中于歐洲，代表性的電纜企業(yè)有Nexans、Prysmian、JDR等。從電壓等級(jí)角度來(lái)看，目前海上風(fēng)電陣列纜以35 kV為主，隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量不斷提高，部分風(fēng)電場(chǎng)的陣列纜的電壓等級(jí)已經(jīng)達(dá)到66 kV。然而，相關(guān)研究表明66 kV并不是場(chǎng)內(nèi)電壓等級(jí)的極限，未來(lái)動(dòng)態(tài)海纜的電壓等級(jí)將向90 kV及更高電壓邁進(jìn)。中國(guó)動(dòng)態(tài)海纜系統(tǒng)工程應(yīng)用發(fā)展迅速，但由于開(kāi)發(fā)研究起步較晚，在動(dòng)態(tài)海纜產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、示范工程應(yīng)用及運(yùn)行維護(hù)方面還在逐漸趕超世界先進(jìn)水平。
