在風電領域，直驅、雙饋與半直驅曾是三大并行的主流技術路線。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年年度報告。報告顯示，為更好地迎接2022年開始的海上風電市場平價時代，公司重點研發(fā)半直驅傳動技術路線，通過技術優(yōu)化及創(chuàng)新推動成本下降。
無獨有偶，近期，作為風電直驅路技術線代表的金風科技也在最新披露的2021年年報中透露了轉型動態(tài)，公司機組采用直驅永磁與中速永磁“雙輪驅動”技術路線。金風科技年報中的“中速永磁”技術即為“半直驅”技術。而在2020年年報和2021年半年報中，金風科技對其的技術路線的描述均為“公司機組采用直驅永磁技術”。這一細小的變化官宣了金風科技開始全面轉向半直驅技術路線。
統(tǒng)計顯示，去年，上海電氣也發(fā)布了第一款半直驅風機5.6-182。東方電氣 、哈電風能等也接連在風機技術路線上進行了轉型。
對于這種變化的原因，業(yè)內人士介紹說“技術是為市場服務的，在不同市場條件下，技術需要持續(xù)跟蹤、動態(tài)調整。”
在風電平價化、大型化趨勢之下，特別是伴隨海上風電的大規(guī)模發(fā)展，半直驅的先天優(yōu)勢開始被集中“激活”。據Wood Mac預測，到2029年半直驅（中速傳動）機組在全球海陸風電市場的占有率將分別達到34%、45%。
種種跡象表明，半直驅技術的春天已經來了。
半直驅技術更“省錢”？
近年來，特別是從去年開始，在風電產業(yè)鏈全體系降本增效“剛需”的驅動下，我國風電機組大型化上演“加速”檔。
從中國風能協會的統(tǒng)計來看，國內風電新增裝機平均單機功率在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。時隔兩年，在2019年，主流機型的單機容量從2MW級升至3MW級，且新增裝機的風電機組平均單機容量為2.454MW，同比增長12.4%。但行業(yè)統(tǒng)計顯示，到了今年，風電項目的招標顯示，陸上機組單機容量基本都在3MW以上，低風速區(qū)域還有4MW、5MW級別的大容量風電機組參與，北方大基地風電項目招標單機容量已可達6MW以上。
業(yè)內人士介紹說，半直驅技術路線在海上風電方便的優(yōu)勢則更為突出。海上風電項目由于位置特殊，環(huán)境復雜，大幅提升了維護成本。半直驅技術采用中速齒輪箱+中速永磁同步發(fā)電機+全功率變頻技術路線，綜合了直驅風機和雙饋風機的優(yōu)點，既避免使用多級齒輪箱導致的故障率偏高，又減輕了永磁發(fā)電機的體積和重量，加之結構緊湊，減少了風輪與塔架間的距離，使得載荷傳遞路徑變短，進一步增強了承力部件的可靠性。在滿足傳動和載荷設計的同時，結構更緊湊，質量較輕，維護難度較低，因此，目前半直驅技術正成為迭代的方向，也被行業(yè)公認為下一代風電機組技術。
據測算，以某整機廠商3MW級機型為例，半直驅機組的機艙重量約為105噸，其發(fā)電機磁鋼用量不足300公斤。另據一家正在研發(fā)半直驅技術的整機商透露，當單機容量達到15MW時，半直驅機組與其他技術路線機組的重量可能將相差100余噸。半直驅機組體積優(yōu)勢也很明顯，以某整機廠商6MW機型產品為例，發(fā)電機與齒輪箱的徑向尺寸僅為2.2米，整個傳動鏈的最大直徑處位于塔架軸心，也僅為3米。
值得關注的是，在目前的市場條件與技術發(fā)展趨勢下，半直驅機組的可靠性能夠得到有效把控。同時，這種技術路線正憑借體積與重量相對較小等優(yōu)勢獲得較強的成本競爭力。
陸上機組單機容量相對較小，但在大型化方面也不會放慢腳步，已有不少整機商喊出了“海陸同款”的產品推廣計劃。
半直驅廠商更“賺錢”？
多家風電廠商正積極布局轉戰(zhàn)半直驅技術路線。但據方正證券的研究報告稱，半直驅機組具有一定技術壁壘，全球范圍內有規(guī)模出貨半直驅式風電整機的廠商只有明陽智能、MHI Vestas和SGRE三家。我國海上風機領跑者明陽智能對半直驅技術研發(fā)較早，在2010年便推出了基于半直驅技術的全球首臺3MW超緊湊型風電機組。經歷十年實踐積累和三次升級，具有產品更新快、成本更低、發(fā)電量更高、技術路線優(yōu)勢更加明顯的先發(fā)優(yōu)勢。
目前，明陽智能已經研發(fā)和設計了適應不同特殊氣候條件的陸上和海上風力發(fā)電機組，包括 1.5/2.0MW、3.0MW、4.0MW、5.0MW、6.0MW、7.XMW系列陸上型風機，以及 5.5MW、6.45MW、7.25MW、8-10MW 及 11-16MW 系列海上型風機。每個系列的風機又包含不同葉輪直徑，適應不同地域、不同自然環(huán)境的風況特點，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上，公司根據不同環(huán)境條件推出了常溫型、低溫型、超低溫型、高原型、海岸型、抗臺風型、海上型等系列機組。
作為國內最早專注研發(fā)并應用半直驅技術路線的整機廠商，明陽智能連續(xù)交出了亮眼的業(yè)績表現。3月1日披露了2021年度業(yè)績快報，報告顯示2021年公司實現營業(yè)收入272.73億元，同比增長21.45%。實現歸母凈利潤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)績快報顯示，2021年度公司在手訂單增加及公司海上項目交付規(guī)模上升帶動了公司營業(yè)收入的增長。以半直驅技術領跑國內機組大型化賽道的明陽智能已經體現出先當可觀的成本優(yōu)勢和市場競爭優(yōu)勢。
半直驅技術更快駛向深遠海？
2021年我國海上風電異軍突起，全年新增裝機量16.90GW，同比增長452%。同時，在《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》中也提到要鼓勵沿海省份開發(fā)海上風電基地建設，開發(fā)深水遠岸區(qū)域。業(yè)內人士預測，海上風電在2022年將全面開啟平價時代，主要沿海省份“十四五”海上風電規(guī)劃新增裝機合計可達73.45GW，約是“十三五”新增裝機量的8倍。
浙商證券研報顯示，世界上80%以上的海上風電潛在資源位于水深超過60米的深遠海區(qū)域，往長遠看，浩瀚無垠海上風力資源的有效利用將成為人類新能源領域的里程碑，也是接下來風力發(fā)電主要發(fā)力的大趨所在。
半直驅技術也有效應助力于漂浮式海上風機的發(fā)展進程。隨著海上風電不斷向深遠海化發(fā)展，漂浮式海上風機應運而生，資源稟賦決定漂浮式海上風電大有可為。傳統(tǒng)的固定式基礎海上風電在技術和經濟上面對的挑戰(zhàn)增加，水深越大，固定式海上風機基礎的材料用量越多，且施工難度也會提升。
一般認為，當水深超過60米，漂浮式技術方案較固定式更為適用。目前漂浮式海上風電基礎技術方案仍未定型，新的技術方案持續(xù)涌現。截至2021年底，全球已經投運的漂浮式海上風電場共3個，均屬于試驗性質的小型風電場，合計規(guī)模約105MW。
我國深進海風能儲量達1268GW，深進海開發(fā)潛力巨大，漂浮式海上風機則利用漂浮基礎機構可以安裝到深進海處，具有先天的技術路線優(yōu)勢。以明陽智能為首，我國風機制造商也在漂浮式海上風機技術實現突破，2021年12月7日，明陽智能以半直驅技術為基礎，自主研發(fā)的我國首臺漂浮式海上風機成功并網發(fā)電，該項目被國家能源局列入了2021年度能源領域首臺（套）重大技術裝備項目，為后續(xù)深進海海上風電項目的開發(fā)奠定基礎。明陽智能認為，這標志著我國在全球率先具備大容量抗臺風型漂浮式海上風電機組自主研發(fā)、制造、安裝及運營能力，對促進我國海上風電高端裝備制造升級、挖潛深遠海風能資源具有積極意義，漂浮式風機打開海風裝機的新空間。
