在風(fēng)電領(lǐng)域，直驅(qū)、雙饋與半直驅(qū)曾是三大并行的主流技術(shù)路線。但近期，這種格局開始有了新變化。
3月28日晚間，上海電氣正式發(fā)布2021年年度報(bào)告。報(bào)告顯示，為更好地迎接2022年開始的海上風(fēng)電市場平價(jià)時(shí)代，公司重點(diǎn)研發(fā)半直驅(qū)傳動技術(shù)路線，通過技術(shù)優(yōu)化及創(chuàng)新推動成本下降。
無獨(dú)有偶，近期，作為風(fēng)電直驅(qū)路技術(shù)線代表的金風(fēng)科技也在最新披露的2021年年報(bào)中透露了轉(zhuǎn)型動態(tài)，公司機(jī)組采用直驅(qū)永磁與中速永磁“雙輪驅(qū)動”技術(shù)路線。金風(fēng)科技年報(bào)中的“中速永磁”技術(shù)即為“半直驅(qū)”技術(shù)。而在2020年年報(bào)和2021年半年報(bào)中，金風(fēng)科技對其的技術(shù)路線的描述均為“公司機(jī)組采用直驅(qū)永磁技術(shù)”。這一細(xì)小的變化官宣了金風(fēng)科技開始全面轉(zhuǎn)向半直驅(qū)技術(shù)路線。
統(tǒng)計(jì)顯示，去年，上海電氣也發(fā)布了第一款半直驅(qū)風(fēng)機(jī)5.6-182。東方電氣 、哈電風(fēng)能等也接連在風(fēng)機(jī)技術(shù)路線上進(jìn)行了轉(zhuǎn)型。
對于這種變化的原因，業(yè)內(nèi)人士介紹說“技術(shù)是為市場服務(wù)的，在不同市場條件下，技術(shù)需要持續(xù)跟蹤、動態(tài)調(diào)整。”
在風(fēng)電平價(jià)化、大型化趨勢之下，特別是伴隨海上風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展，半直驅(qū)的先天優(yōu)勢開始被集中“激活”。據(jù)Wood Mac預(yù)測，到2029年半直驅(qū)（中速傳動）機(jī)組在全球海陸風(fēng)電市場的占有率將分別達(dá)到34%、45%。
種種跡象表明，半直驅(qū)技術(shù)的春天已經(jīng)來了。
半直驅(qū)技術(shù)更“省錢”？
近年來，特別是從去年開始，在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈全體系降本增效“剛需”的驅(qū)動下，我國風(fēng)電機(jī)組大型化上演“加速”檔。
從中國風(fēng)能協(xié)會的統(tǒng)計(jì)來看，國內(nèi)風(fēng)電新增裝機(jī)平均單機(jī)功率在2011年和2017年分別突破了1.5MW和2.0MW，6年間平均功率提升僅0.5MW。時(shí)隔兩年，在2019年，主流機(jī)型的單機(jī)容量從2MW級升至3MW級，且新增裝機(jī)的風(fēng)電機(jī)組平均單機(jī)容量為2.454MW，同比增長12.4%。但行業(yè)統(tǒng)計(jì)顯示，到了今年，風(fēng)電項(xiàng)目的招標(biāo)顯示，陸上機(jī)組單機(jī)容量基本都在3MW以上，低風(fēng)速區(qū)域還有4MW、5MW級別的大容量風(fēng)電機(jī)組參與，北方大基地風(fēng)電項(xiàng)目招標(biāo)單機(jī)容量已可達(dá)6MW以上。
業(yè)內(nèi)人士介紹說，半直驅(qū)技術(shù)路線在海上風(fēng)電方便的優(yōu)勢則更為突出。海上風(fēng)電項(xiàng)目由于位置特殊，環(huán)境復(fù)雜，大幅提升了維護(hù)成本。半直驅(qū)技術(shù)采用中速齒輪箱+中速永磁同步發(fā)電機(jī)+全功率變頻技術(shù)路線，綜合了直驅(qū)風(fēng)機(jī)和雙饋風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既避免使用多級齒輪箱導(dǎo)致的故障率偏高，又減輕了永磁發(fā)電機(jī)的體積和重量，加之結(jié)構(gòu)緊湊，減少了風(fēng)輪與塔架間的距離，使得載荷傳遞路徑變短，進(jìn)一步增強(qiáng)了承力部件的可靠性。在滿足傳動和載荷設(shè)計(jì)的同時(shí)，結(jié)構(gòu)更緊湊，質(zhì)量較輕，維護(hù)難度較低，因此，目前半直驅(qū)技術(shù)正成為迭代的方向，也被行業(yè)公認(rèn)為下一代風(fēng)電機(jī)組技術(shù)。
據(jù)測算，以某整機(jī)廠商3MW級機(jī)型為例，半直驅(qū)機(jī)組的機(jī)艙重量約為105噸，其發(fā)電機(jī)磁鋼用量不足300公斤。另據(jù)一家正在研發(fā)半直驅(qū)技術(shù)的整機(jī)商透露，當(dāng)單機(jī)容量達(dá)到15MW時(shí)，半直驅(qū)機(jī)組與其他技術(shù)路線機(jī)組的重量可能將相差100余噸。半直驅(qū)機(jī)組體積優(yōu)勢也很明顯，以某整機(jī)廠商6MW機(jī)型產(chǎn)品為例，發(fā)電機(jī)與齒輪箱的徑向尺寸僅為2.2米，整個(gè)傳動鏈的最大直徑處位于塔架軸心，也僅為3米。
值得關(guān)注的是，在目前的市場條件與技術(shù)發(fā)展趨勢下，半直驅(qū)機(jī)組的可靠性能夠得到有效把控。同時(shí)，這種技術(shù)路線正憑借體積與重量相對較小等優(yōu)勢獲得較強(qiáng)的成本競爭力。
陸上機(jī)組單機(jī)容量相對較小，但在大型化方面也不會放慢腳步，已有不少整機(jī)商喊出了“海陸同款”的產(chǎn)品推廣計(jì)劃。
半直驅(qū)廠商更“賺錢”？
多家風(fēng)電廠商正積極布局轉(zhuǎn)戰(zhàn)半直驅(qū)技術(shù)路線。但據(jù)方正證券的研究報(bào)告稱，半直驅(qū)機(jī)組具有一定技術(shù)壁壘，全球范圍內(nèi)有規(guī)模出貨半直驅(qū)式風(fēng)電整機(jī)的廠商只有明陽智能、MHI Vestas和SGRE三家。我國海上風(fēng)機(jī)領(lǐng)跑者明陽智能對半直驅(qū)技術(shù)研發(fā)較早，在2010年便推出了基于半直驅(qū)技術(shù)的全球首臺3MW超緊湊型風(fēng)電機(jī)組。經(jīng)歷十年實(shí)踐積累和三次升級，具有產(chǎn)品更新快、成本更低、發(fā)電量更高、技術(shù)路線優(yōu)勢更加明顯的先發(fā)優(yōu)勢。
目前，明陽智能已經(jīng)研發(fā)和設(shè)計(jì)了適應(yīng)不同特殊氣候條件的陸上和海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括 1.5/2.0MW、3.0MW、4.0MW、5.0MW、6.0MW、7.XMW系列陸上型風(fēng)機(jī)，以及 5.5MW、6.45MW、7.25MW、8-10MW 及 11-16MW 系列海上型風(fēng)機(jī)。每個(gè)系列的風(fēng)機(jī)又包含不同葉輪直徑，適應(yīng)不同地域、不同自然環(huán)境的風(fēng)況特點(diǎn)，例如 3.0MW 系列包括 112 米、121 米、135 米、145 米、156 米等不同葉輪直徑。在同一葉輪直徑基礎(chǔ)上，公司根據(jù)不同環(huán)境條件推出了常溫型、低溫型、超低溫型、高原型、海岸型、抗臺風(fēng)型、海上型等系列機(jī)組。
作為國內(nèi)最早專注研發(fā)并應(yīng)用半直驅(qū)技術(shù)路線的整機(jī)廠商，明陽智能連續(xù)交出了亮眼的業(yè)績表現(xiàn)。3月1日披露了2021年度業(yè)績快報(bào)，報(bào)告顯示2021年公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入272.73億元，同比增長21.45%。實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤33.19億元，同比增長141.56%。基本每股收益人民幣1.73元，同比增長82.11%。業(yè)績快報(bào)顯示，2021年度公司在手訂單增加及公司海上項(xiàng)目交付規(guī)模上升帶動了公司營業(yè)收入的增長。以半直驅(qū)技術(shù)領(lǐng)跑國內(nèi)機(jī)組大型化賽道的明陽智能已經(jīng)體現(xiàn)出先當(dāng)可觀的成本優(yōu)勢和市場競爭優(yōu)勢。
半直驅(qū)技術(shù)更快駛向深遠(yuǎn)海？
2021年我國海上風(fēng)電異軍突起，全年新增裝機(jī)量16.90GW，同比增長452%。同時(shí)，在《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中也提到要鼓勵沿海省份開發(fā)海上風(fēng)電基地建設(shè)，開發(fā)深水遠(yuǎn)岸區(qū)域。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，海上風(fēng)電在2022年將全面開啟平價(jià)時(shí)代，主要沿海省份“十四五”海上風(fēng)電規(guī)劃新增裝機(jī)合計(jì)可達(dá)73.45GW，約是“十三五”新增裝機(jī)量的8倍。
浙商證券研報(bào)顯示，世界上80%以上的海上風(fēng)電潛在資源位于水深超過60米的深遠(yuǎn)海區(qū)域，往長遠(yuǎn)看，浩瀚無垠海上風(fēng)力資源的有效利用將成為人類新能源領(lǐng)域的里程碑，也是接下來風(fēng)力發(fā)電主要發(fā)力的大趨所在。
半直驅(qū)技術(shù)也有效應(yīng)助力于漂浮式海上風(fēng)機(jī)的發(fā)展進(jìn)程。隨著海上風(fēng)電不斷向深遠(yuǎn)海化發(fā)展，漂浮式海上風(fēng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，資源稟賦決定漂浮式海上風(fēng)電大有可為。傳統(tǒng)的固定式基礎(chǔ)海上風(fēng)電在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上面對的挑戰(zhàn)增加，水深越大，固定式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的材料用量越多，且施工難度也會提升。
一般認(rèn)為，當(dāng)水深超過60米，漂浮式技術(shù)方案較固定式更為適用。目前漂浮式海上風(fēng)電基礎(chǔ)技術(shù)方案仍未定型，新的技術(shù)方案持續(xù)涌現(xiàn)。截至2021年底，全球已經(jīng)投運(yùn)的漂浮式海上風(fēng)電場共3個(gè)，均屬于試驗(yàn)性質(zhì)的小型風(fēng)電場，合計(jì)規(guī)模約105MW。
我國深進(jìn)海風(fēng)能儲量達(dá)1268GW，深進(jìn)海開發(fā)潛力巨大，漂浮式海上風(fēng)機(jī)則利用漂浮基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)可以安裝到深進(jìn)海處，具有先天的技術(shù)路線優(yōu)勢。以明陽智能為首，我國風(fēng)機(jī)制造商也在漂浮式海上風(fēng)機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，2021年12月7日，明陽智能以半直驅(qū)技術(shù)為基礎(chǔ)，自主研發(fā)的我國首臺漂浮式海上風(fēng)機(jī)成功并網(wǎng)發(fā)電，該項(xiàng)目被國家能源局列入了2021年度能源領(lǐng)域首臺（套）重大技術(shù)裝備項(xiàng)目，為后續(xù)深進(jìn)海海上風(fēng)電項(xiàng)目的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。明陽智能認(rèn)為，這標(biāo)志著我國在全球率先具備大容量抗臺風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組自主研發(fā)、制造、安裝及運(yùn)營能力，對促進(jìn)我國海上風(fēng)電高端裝備制造升級、挖潛深遠(yuǎn)海風(fēng)能資源具有積極意義，漂浮式風(fēng)機(jī)打開海風(fēng)裝機(jī)的新空間。
