(中电投电力工程有限公司 上海 200233)
摘要：受气候变化、生态环境、能源安全等问题的影响，开发利用风能等可再生能源、推动能源结构转型，不仅是当今国际共识，也是世界经济发展的动力之一。本文全面梳理了“十三五”末期风电产业发展现状、主要政策，分析了目前行业现状、“十四五”发展趋势及亟待解决的问题。
关键词：风电产业；“十四五”；发展趋势；
我国《风电发展“十三五”规划》，立足全球能源转型大趋势，为促进风电产业平稳健康发展、确保国家减排目标的顺利实现，制定了到2020年底风电累计并网装机容量达到2.1亿千瓦以上的总量目标。截止至2019年底，风电装机2.1亿千瓦，提前一年完成十三五装机任务，为风电产业“十四五”开局打下了良好的基础。
（一）风电产业发展状况
全球风电产业近二十年快速发展，风电已成为全球范围内具有竞争优势的发电来源之一。2019年全球风力发电在各类电力中占比达8.78%，2020年占比将继续保持增长态势，有望突破10%。2019年，全球陆上风电新增装机量53.2GW，同比增长13.7%，累计装机量达到621.3GW；全球海上风电新增装机容量7.54GW，同比增长76%，累计装机量达到27GW，同比增长23%。
我国风电在全球风电市场的占比为33%，已成为全球风电装机量增长最为显著的国家之一。2019年中国风电新增并网装机25.74GW，同比增长14%，其中，陆上风电新增装机23.76GW，海上风电新增装机1.98GW。全国风电累计并网容量210.05GW，同比增长14%，其中，陆上风电204.09GW，海上风电5.96GW。根据国家风电补贴相关退坡政策，预期2020～2021年国内风电将迎来强装潮，年新增装机将达到30～35GW。
（二）风电产业发展主要政策
为推动风电产业健康可持续发展，实现2021年陆上风电项目全面平价上网的目标，国家发改委、国家能源局和国家林业和草原局等部门2019年至今密集发布了多项涉及风电项目用地（林）、上网电价、竞争性配置、消纳保障和解除红色预警区域等方面的规定。
1.生态环境保护要求愈发严格
严格保护自然遗产地、国家公园、自然保护区、森林公园、湿地公园、地质公园、风景名胜区、鸟类主要迁徙通道和迁徙地等区域以及沿海基干林带和消浪林带等生态功能重要、生态脆弱敏感区域的林地，为风电场项目禁止建设区。
2.补贴退坡加速迎来平价时代
2019年起，我国风电项目将全面采取竞价方式配置资源，其中申报电价将作为重要的评价因素，陆上及海上风电上网电价逐步退坡，2018年底之前核准的陆上风电项目，2020年底前仍未完成并网的，国家不再补贴；2019年1月1日至2020年底前核准的陆上风电项目，2021年底前仍未完成并网的，国家不再补贴。自2021年1月1日开始，新核准的陆上风电项目全面实现平价上网，国家不再补贴。海上风电项目，2022年及以后完成全部机组并网的项目国家不再补贴，鼓励地方政府自行补贴。
3.风电弃风率持续下降
2017年至2019年全国平均弃风率分别为12%、7%、4%，弃风率持续降低。2020年度风电投资监测预警结果表明全国各地省市区红色预警全面解除，新疆（含兵团）、甘肃、蒙西为橙色区域；山西北部忻州市、朔州市、大同市，河北省张家口市和承德市、内蒙古赤峰市按照橙色预警管理；甘肃河东地区按照绿色区域管理；其他省（区、市）和地区为绿色区域。
（三）国内外风电技术现状及趋势
1.风机单机功率大型化趋势显著
市场竞争压力迫使风电整机厂商加快新机型上市的步伐，不断推出新款机型。近年来陆上风电主力机型由2MW级机型逐步转向3MW级以上机型，4MW级风机平台处于发展初期，全球领先的整机企业已推出下一代5/6MW级陆上风机平台。海上风电主力机型由3-5MW级机型逐步向8-10MW级机型发展。2019年中国多个风机厂商已发布了8-10MW大容量海上风电机组，国外部分风机厂商11-12MW试验机型已投产。
2.风机低风速适应性持续增强
随着风能资源不断被开发利用，风电市场发展重心向低风速地区转移，超低风速机型应运而生，可开发风速最低下探至4.5m/s。陆上风机叶轮直径已在短短的十几年间从70多米增长到了150多米，海上风机叶轮直径更是长达180多米。金风科技的6MW级风机平台包含叶轮直径介于155m至184m之间的系列机型。GE在2020年度初宣布推出下一代海上风机单机容量12MW，叶轮直径220m。
行业预计20MW风机有望于2030年前问世，叶轮直径将超过265m。
3.风电机组零部件性能提升
我国风电整机国产化率不断提高，已经形成包括叶片、塔筒、齿轮箱、发电机、变桨和偏航系统、轮毂、变流器等在内的零部件生产体系，主要零部件的产量均已居全球第一位，部分零部件有少量出口，高性能轴承、油脂、传感器、控制器等仍依赖进口。
4.风电场智能化技术快速发展
风电场智能化运维技术正在向着信息化、集群化的方向发展，除具有完成传统的数据采集、分析、展示的功能外，还集成了风电场优化控制、运行数据分析、供应链服务、信息流管理等高级控制功能，对机组运行参数进行实时调整，实现风电设备的高效、高可靠性运行。我国陆上风电场智能化运维水平与国际上存在较大差距，海上风电场的运维管理体系尚未真正形成。
5.电网友好型技术持续发展
风电的接入形式正从单一的集中接入远距离输送向多元化方式发展，分散式接入和微网应用正成为日益发展的趋势。欧美国家在风电的分散式应用方面发展较我国成熟，部分国家的入网标准中对风电的高、低电压穿越和一次调频性能要求非常明确，其技术方向和适用性非常值得我国参考。我国低电压穿越已成为风电设备入网的强制性要求，对高电压穿越、惯量响应和一次调频能力的要求正在深入论证中。
（四）风电领域亟待重点突破的技术方向
1.完善风资源评估技术，形成风资源评估技术标准
目前，我国对复杂风资源特性的研究还不够深入，资源监测以测风塔监测为主，未形成资源监测网，雷达和卫星等测风技术尚未规模化展开，无法有效开展特殊环境下的风能资源监测，影响风能资源监测准确性和连续性，导致风资源评估结果的精准度下降。开发出一款适合我国地型与气候的本土数值模式风资源评估软件，并形成评估标准，可精准支持风电产业开发规划、设计、能效评估、存量风电场技改等工作。
2.加强存量风电场技改与运行优化技术研究
国内风电设备和风电场开发2005年开始进入快速发展阶段，受专业技术与管理经验制约，早期风电项目机组选型、微观选址、电网新标准的适应性存在较多问题，设备故障率高、风能利用率偏低，风电场收益较低，技术上也难以适应行业新要求，通过技改与运行优化手段对这类风电场进行能效提升的需求日益迫切。
3.加强深远海风电场设计技术与施工工艺研究
“十三五”期间，我国海上风电装机不断提高，“十四五”期间，海上风电场将进入大规模发展阶段，海上风电逐步从近海向深远海发展，给海上风电场开发建设与运维管理提出了更高要求。深远海风电场风机基础类型选择与结构设计、风机组网方案、海缆敷设工艺与检测方法、升压站设计建造、机组吊装与调试、施工与运维窗口期的选择等一系列问题都需要认真研究。
4.加强大数据应用开发与风电场数字化管理
物联网和大数据技术已渗透到社会的方方面面，大数据中心成为新型基础设施建设领域之一，利用数学手段、人工智能技术，对风电场运营数据深度挖掘与分析，可提高风能利用率。“十四五”期间应加强风电大数据平台建设、风场数据的收集与分析，加强对风电场运维方法、叶片和塔筒等主要部件的状态监测、设备的故障检测与智能预警、风电场能效评估与技改、风电场数字化建模、网源间的供需协调等应用技术的研究。
5.创新多能互补新模式
多能互补可弥补电力不能储存的缺点，通过电力的灵活性和便于传输的特性与其他能源形成了优势互补，在未来的能源系统中，多种能源网络交织，将显著提高可再生能源穿透率。随着可再生能源装机的快速增长，“十四五”期间，调峰需求进一步增大，可再生能源将作为常规电源予以考核和约束，配置一定比例的储能成为主要的调节手段和发展趋势，“十四五”期间应进一步创新大规模智能调度和“风、水、光、火、核”发电联合控制技术应用，积极开展风电与储能、风电与制氢等能源消纳新模式研究和布局。
6.风机退役处置技术的研究
“十四五”后期，我国将每年面临近万台风电机组的退役问题。退役的风电设备如何安置处理，已经是一个不可忽视的问题。目前国内该领域研究关注度不高，且多处于探索阶段，如叶片及永磁材料的分解回收方法等，但技术和商业可行性仍有待验证。
结束语
可再生能源正逐步成为新增电力重要来源，电网结构和运行模式都将发生重大变化。补贴退坡及平价时代将促进风电产业科技创新和技术进步，“十四五”期间风电行业必须坚定不移地走科技创新发展之路，相信十四五期间风电产业将会迎来新一轮高质量发展。