全球低碳轉型和能源革命的大趨勢下，風電與光伏一道，構成了當下可再生能源發電的絕對主力。

當時間來到2022年，風電終于整體進入“平價時代”，行業邁入嶄新發展階段。

新階段下，風電行業迎來廣闊發展前景，也面臨諸多挑戰。

(資料圖片)

“在風火同價時代，風電一邊不斷降本增效，一邊要應對低價競爭帶來的價格戰；在風電機組大型化趨勢下，風機質量成為挑戰；未來新能源大規模并網，電網的穩定安全如何保障……”

“持續創新”無疑是這一切問題的終極解決方案。如今，中國風電行業已來到引領階段的“無人區”位置，國內風電企業、尤其龍頭企業成為創新主力，引領著風電行業的未來方向。

金風科技(002202.SZ)是國內最大的風電整機龍頭企業，同時是國內最早從事風電機組研發、生產、制造的企業，在20多年的發展歷程中，技術創新始終是公司的核心驅動力。

近日，21世紀經濟報道記者專訪了金風科技總裁曹志剛。針對“平價時代”下的風電技術創新，曹志剛表示，風電技術創新始終圍繞兩條主線：一是圍繞風機主流產品進行產品、技術創新；二是隨著新能源在能源結構中的占比增大，其波動性和不穩定性對能源結構的穩定性帶來非常大的挑戰，這對新能源行業是更重要的攻關內容。

當下，金風科技正經歷新一輪技術裂變周期：今年5月，金風科技具有完全自主知識產權的風電整機仿真軟件GTSim獲得國際認證機構的權威認證；9月，公司歷時8年自主研發的風資源評估分析系統“風匠”獲鑒衡權威認證，10月，公司擁有完全自主知識產權的海上風電機組——中速永磁GWH252-13.6MW在福建三峽海上風電國際產業園成功下線，標志我國海上風電大容量機組研發制造水平從此與國外“并駕齊驅”。

曹志剛認為，隨著行業企業加速技術革命，2025年將迎來風電技術跳變節點。“現在是一個過渡時期，在發生技術跳變前，一定會有技術積累過程，用2到3年的時間通過底層技術創新的積累，通過仿真能力的積累，通過實驗能力的積累，才能步入更高的臺階。”

降本趨勢與大型化挑戰

國內風電四十年發展歷程，曹志剛將之劃分為四個階段：上世紀80年代的起步階段、上世紀90年代國產化演變階段；2000年以后快速發展階段；與歐美齊頭并進階段。

如今，國內風電產業不論是在葉輪直徑，還是單機的功率等級、塔架的高度、度電成本等方面，已經與國外前沿技術齊頭并進。而伴隨著國內企業的快速崛起，風電產品的迭代越來越快，產品創新的條件要求越來越苛刻。

國內企業快速崛起的一個標志性事件是，國內風機大型化推進速度明顯加快，金風科技等頭部企業在風電機組的單機容量上已經達到國際最高水平。

2022年10月13日，金風科技擁有完全自主知識產權的海上風電機組——中速永磁GWH252-13.6MW在福建三峽海上風電國際產業園成功下線，這臺風電機組單機容量達到13.6MW，其標志著我國海上風電大容量機組研發制造從過去的“跟跑”，發展到目前的“并駕齊驅”水平，關鍵核心技術由此邁入海上風電機組研制的世界先進行列。

曹志剛認為，正是新能源平價上網的目標倒逼企業不斷降本增效，這使得大型化風機迅速推廣。

“機組大型化后，從規格尺寸上來看，風機外形、大部件沒有顯著變化，僅在關鍵部分的輸出功率或載荷上存在差異，例如發電機、增速機、葉片等，因此能夠攤薄單位零部件的用量和采購成本，同時也可以減少機組數量，進而降低度電成本。”曹志剛向記者表示，機組大型化可以有效降低風力發電的度電成本。

記者了解到，以一個40萬千瓦的海上風電項目為例，采用13.6MW的風電機組將比采用8MW機組節省20個機位點，在風機基礎、吊裝、塔筒、海纜等各個環節，將降低費用約1000元/kW.降本效果明顯。

曹志剛表示，2021年，陸上風機主流的機型還在3MW的單機級別，2022年到了5MW、6MW的級別。接下來陸上風電機組還會達到更高功率等級。“三年的時間，風機的容量、葉輪直徑掃風面積，翻了一倍不止，如果倒退三年前，我們想象不到有這么快的發展速度。”

在海上風電領域，2021年，我國海上風機的平均單機容量為5.6MW，預計2022年將超過8MW，大型化趨勢明顯提速。風電呈現出單機容量增加、風輪直徑擴大以及塔架高度提升的變化趨勢，從而有效增強發電效率，進一步降低風電成本。

但大型化絕非僅僅將風機簡單放大，其背后往往意味著材料、結構等環節均要迎來巨大創新。

曹志剛指出，從現在的5MW到未來的18MW、20MW，甚至30MW功率等級。這不是物理層面上的簡單延伸和放大就能達到的高度，風機大型化表面上是產品創新，其背后的核心是技術創新、理論創新及標準創新。比如，在風機容量較小的時候，碳纖維材料還沒有推廣使用，而現在成了必選材料，才能支撐更大的葉輪直徑和葉片長度。葉片制造以前是一體化成型技術，現在已開始使用組合式模塊等新技術。

風機結構、材料之外，基礎軟件的設計能力，也需要走到產品創新的前沿。

“用什么樣的仿真軟件去做產品設計，用什么樣的數學模型做出的設計能夠保證一次的成功性，需要大型實驗臺的投入，做相互之間的校驗，讓我們數學模型的準確性更高，仿真能力更強，包括創新理論的提升，底層設計軟件的提升和建立等等，是接下來風機做到更大功率的保障。”曹志剛表示。

他認為，2025年將是風電技術跳變期的一個節點，“現在是一個過渡時期，在發生技術跳變前，一定會有技術積累過程，用2到3年的時間通過底層技術創新的積累，通過仿真能力的積累，通過實驗能力的積累，才能步入更高的臺階。”

數字化融合提升新能源效率

除了大容量機組不斷推陳出新以外，金風科技十分注重在數字化領域的技術創新，曹志剛介紹說，公司將風電技術與人工智能、物聯網、區塊鏈等新興技術深度融合，數字化技術被廣泛應用于全產業鏈，使得金風科技的制造水平和能力都在不斷提高。

據了解，金風科技的智能機組充分體現了數字化的“黑科技”。金風的每臺機組配置200 智能感知裝置，300 設備失效預警模型，元件級在線實時監控，毫秒級自動控制及安全保障，可采集最小顆粒度的數據，實現發電機組7×24小時的安全運行平臺與動態健康管理。

在基礎軟件開發上。今年5月，金風科技具有自主知識產權的風電整機仿真軟件GTSim獲得國際認證機構的權威認證，GTSim可有效支撐大葉輪、長柔葉片、高塔架風電機組的仿真設計，是國內自主仿真設計軟件卡脖子技術的重大突破。

今年9月，金風科技歷時8年自主研發的風資源評估分析系統“風匠”獲鑒衡權威認證，“風匠”系統打破了風資源評估技術壁壘，并將應用場景拓展至光伏領域。其意義還在于它徹底改變了我國風電開發的節奏，不僅大幅縮短了項目開發周期，還有效改善了開發商的融資環境。8年間，“風匠”系統累計提供了超過1.5億千瓦的潛力裝機容量規劃。

風機大型化趨勢下，一個又一個大型風機的誕生，如何做到讓這些巨無霸更可靠？金風科技整機傳動實驗平臺給出了答案。

據介紹，早在2012年，金風科技開先河投資建成了當時風電行業最大的實驗平臺——6~10MW級別整機傳動實驗平臺，已支持了各兆瓦級機組迭代優化實驗驗證。“隨著風電技術的快速發展，金風科技又投資建成全球容量最大、檢測功能最齊全的實驗平臺——六自由度16MW整機傳動實驗平臺。”

讓風機置身真實應用場景中，金風科技16MW整機傳動實驗平臺能夠模擬IEC標準風工況、GL標準風工況和實際風況。可驗證直驅、半直驅和雙饋機組的傳動系、發電機、變流器、電控系統和多域在環實時仿真系統。

這些技術成果的運用，使得金風科技的風電機組產品具備更高的可靠性、場景適應性更強，在同等容量機組中風能轉化效率不斷提升。

數字化的意義還體現在維持新型能源結構的安全穩定性上。

2021年全社會用電量中，可再生能源的用電量占比29%，其中12%左右來自風電和光伏，17%來自于水力發電。這其中，水力發電波動性相對較低，風電和光伏波動性較強。

但隨著碳中和進程的推進，尤其是2030年碳達峰之后，全社會用電量中來自于風電和光伏的電力預計占比要超過60%，甚至達到80%。屆時，電網的穩定性將面臨非常大的挑戰。

曹志剛認為，在這樣的挑戰中，除了在供給側構建安全可靠、靈活調節、智能智慧的新型電力系統，能源轉型還需要需求側共同發力。“但即便如此，只靠用能側和供給側，也沒有辦法完全平衡兩端間的響應和波動。在新能源結構中，就需要儲能這樣很重要的環節加入進來，才能真正做到能源的安全和穩定。金風科技‘源網菏儲’一體化技術正是實現安全穩定供電的關鍵，通過數字化技術實現源網荷儲各環節間協調互動，幫助新型電力系統保持連續性、穩定性、可預測和可控制性，提高電力供應保障能力。”

創新構建零碳生態圈

隨著碳中和進程推進，2021年以來，“零碳生態圈”越來越多地被市場提起，以“零碳”為主題的零碳工廠、零碳產業園建設逐漸成為風尚。

曹志剛表示，金風將“零碳生態圈”建設劃分為了四個維度：一是零碳化能源裝備制造；二是零碳能源的資源開發和應用；三是零碳能源的服務；四是零碳能源的推廣及應用。四個維度雖層次不同但相互之間具有連接。

在風電能源裝備生產制造過程中，從原材料加工，到零部件生產制造，再經物流運輸到制造廠裝配，最后風機吊裝安裝，以及全生命周期內的維護，目前還不能完全做到零碳。

為解決這些問題，曹志剛表示，“首先我們從能源裝備的角度，通過不斷創新技術，確保我們生產的風機二氧化碳排放最低。在2020年，以及2022年，我們請瑞典環境科學院對金風科技的5款風電機組在整個生命周期中對環境的影響進行了評估，結果顯示，金風的風機在20年的全生命周期里，單位發電量對應的二氧化碳排放基本在6克左右，不到火電的1%。”

2022年，金風科技將實現自身運營邊界的碳中和，同時金風科技將碳減排擴大到公司整個產業鏈。曹志剛介紹說：“2021年，金風科技做了約150家上游企業綠色供應鏈的工作，逐步讓他們生產金風產品時的綠電使用率從最初的零到10%，再到30%。我們的目標是到2025年金風科技主要供應商生產金風科技產品綠色電力使用比例達到100%。”

曹志剛透露，金風科技還在研究包括重載物流環節端的減排，如通過重載卡車氫能源的應用，從能源裝備上游的角度降低碳排放。

在零碳能源的資源開發和應用環節，他表示，工商業用戶除了在自己的工業園區做風力發電和光伏發電的運用外，通過建設風電站或光伏電站等方式，實現大規模新能源的開發、運用，可以更好地減少二氧化碳排放。金風科技將為這些電站提供技術支撐。

“在零碳能源服務環節，金風科技通過向工業企業提供綜合能源服務，幫助企業二氧化碳減排，以及綜合運用可再生能源。我們打造的‘三減碳一平臺’零碳解決方案，通過數字化能碳管理平臺，在用能側、供能側和交易側減碳，實現貫穿全過程的能源管理和碳排管理，這是企業碳減排非常經濟的路徑。我們已經做了一些典型的案例，比如天津中石化零碳潤滑油工廠，天津港零碳智慧碼頭等等。通過源網荷儲解決方案，我們將把零碳能源生態圈，涵蓋擴充到智慧城市、智慧園區、數據中心、養殖行業、醫藥行業、商業地產行業等不同場景。”曹志剛進一步說明。

在零碳能源的推廣及應用環節，他還表示，公司已經開始在水務行業中做嘗試，跨出原來的能源圈，在其它行業中嘗試創新。

曹志剛設想了綠色能源與大化工相結合的能源應用場景，“氫氣擁有非常大的應用前景，但目前，大量的氫氣還屬于灰氫、黑氫(指使用非可再生能源生產出的氫氣)，綠氫(指使用可再生能源生產出的氫氣)占比還比較低。如果新能源供給側的能力過剩，就可以把過剩的能源轉變成為氫氣/氨氣，或者甲醇儲存起來，當需求側需要的時候，可以直接應用或者重新轉化為電力等其它能源運用形式。”

他強調，國家提出“雙碳”目標之后，新能源讓萬眾矚目，大家都紛紛進入這個賽道。能源科技企業的使命就是讓社會的方方面面更容易得到綠電，讓新能源有更高的普及性和覆蓋率。

標簽： 金風科技 海上風電 技術創新