文/崔新维（北京三力新能科技有限公司）

1.   引语

        之前曾经漫谈过海上风电机组的大型化，阐述过四种大型化的模式。原本以为，只有海上风电机组的大型化才可能会面临许多难题，殊不知在陆地机组大型化中也频繁出现意外状况。而且还有一个共同的特点，就是运行时间都不长，甚至不足所承诺设计寿命的十分之一。这意味着，在风电机组大型化的过程中，面临的难题是前所未有的。追溯一下国外整机商的路程，看能不能有所启发。

2.   风电机组大型化中的知难而退

        实际上，风电机组大型化的难题始终都存在，而且不同厂商面临的难题也不尽相同。尤其在过去的十多年中，在面对日渐兴起的海上风电，我们更多看到的是冲在前头的三巨头，但是却很少关注其它整机商的选择。

1）先进后退的Enercon

        Enercon算得上世界风电领域的一个先驱者，它是以其鹅蛋形机舱的直驱型机组而著称的。2007年最先将机组容量升到前所未有的7.5MW，并开始试运行多台样机，准备进军海上风电，而同期最大海上机组也才5MW。但遗憾的是，在机组容量超过兆瓦并大型化到多兆瓦时，过重的机头成为最大的劣势——不仅陡然增加了机组的成本，还劣化了整机动力系统的固有特性。在减重的努力无果后，最终放弃海上机组而专做陆地机组，机组容量也再没有超过7.5MW。

2）望而却步的Nordex

        20多年前，Nordex就以高速双馈型陆地机组，连续多年保持全球装机前十的位置。在2000年代后期，当人们公认海上风电机组的入门容量为5MW且高速双馈技术不适合海上风电时，Nordex计划开发海上6MW直驱永磁机型。但是要从其擅长的双馈技术转到并不擅长的直驱技术，尤其是永磁发电机技术，Nordex需要机组容量、技术路线和应用场景的三重技术进步。这对于相对谨慎的德国制造商是来说，是很难抉择的，经过一段时间的观望与犹豫，最终放弃海上风电市场，也专注于高速双馈型陆地多兆瓦机组。

3）后劲不足的Senvion

        Senvion的前身为RePower。RePower不仅在2003年就已经最早开发出5MW双馈型海上机组，随后升级到6MW，而且还是我国750kW失速型机组和1.5MW双馈型机组的技术输出方。RePower一直高举着高速双馈技术的大旗，并且在欧洲多年保持海上装机份额。但最终为这份“任性”付出了代价，在冲击10MW这个级别时，先败下阵来，随后申请企业破产。

3.   迎难而上的SG、Vestas和GE

        目前国外仅存的海上风电装备整机商只有SG、Vestas和GE三家，无论是机组的单机容量还是选用的技术路线，都引领着全球风电行业。而且，目前都做到了15MW的单机容量，叶轮直径都超过230米。但是，在海上风电机组的大型化过程中，家家都有一本难念的经。

1）使出看家本领的Siemens

       Siemens风电是SG的前身，它的海上风电经历可以追溯到其前身Bonus。早在1990年代，Bonus就已经开始了海上风电业务，装机台数较多的是2.3MW与3.6MW高速同步机型。2004年Siemens收购Bonus的意图很明确，进军海上风电，一需要新机型，Siemens是发电机的发明者，自然选择直驱型技术；二需要海上风电的经验， Bonus已有的积累足够。在做出直驱型3MW的样机后，随即推出直驱型6MW机组。这一阶段，Vestas因3.0机组出现重大状况挫折，其他整机商的海上机组尚未批量推出，异军突起的Siemens凭借这款机型及随后的升级机型，在海上风电市场风光多年。但是，在大型化中的直驱技术面临着更高阶的效率下降、重量增加难题。前者是发电装备的大忌，后者恐将步Enercon的后尘。越是大型直驱机组，越是难解这两道难题。

2）起大早赶晚集的GE

        2000年代中期，GE在其陆地1.5MW高速双馈机组大获成功后，就已经开始布局海上风电，但却走了一段弯路。首先GE沿用1.5MW的技术路线开发了3.6MW机组并在荷兰ECN测试了样机。也许是意识到高速双馈技术在海上风电中的局限性，转向了直驱永磁技术路线，收购了芬兰Scanwind，其3.4MW机组的直驱式永磁发电机是后置的。随后又购买了法国Alstom的6MW直驱永磁技术，构成了现在的GE海上风电机组平台。意外的是，安装在福建兴化湾首台6MW样机，其表现并不如人意。随后继续研发12MW+直驱机组，在与SG的专利官司败诉后，又修改设计规避专利。这谈何容易，所以直到现在，还没有批量的海上机组投运。

3）陆地海上并举的Vestas

        Vestas连续多年位居全球TOP十之首，其中陆地机组稳居全球第一、海上机组位于第二。值得玩味的是，在大型化中放弃了最擅长的双馈技术，但不像SG和GE那样走直驱技术路线，而是选择并不占主流的中速传动技术进军海上。十年下来，从初始的7MW，到8MW、9.5MW，10MW一直到了最新的15MW，升级到20MW也是指日可待的。但是回顾Vestas的大型化之路，是有许多启发意义的。

        首先，可以公认的是，Vestas在其近50年的发展历程中，始终走在机组大型化和技术进步的前列。变速变桨、高速双馈、中速传动等技术都是伴随着机组大型化的先进技术。

        其次，进入海上风电后的大型化过程中， Vestas由于当年的3MW事件不得不一分为二成陆地的Vestas和海上MHI_Vestas；海上风电业绩蒸蒸日上后，又变回了Vestas，并形成了日臻成熟的EnVentus技术平台。再者，机组大型化的目标是海上，海上机组需要海上的支撑基础。Vestas在机组大型化的过程中，率先与浮动基础匹配，成为全球首个批量支撑在浮动基础上机组的供应商，而且支撑在浮动基础上的机组容量也是最大的。

4.  国外整机商的启示

1）技术路线的取舍

• 放弃该放弃的技术路线。如十多年前已被证明是不适合海上风电的高速双馈机型，被擅长此技术的Vestas、GE、Nordex等厂商在研发海上机组时首先弃用。而一意孤行的Senvion也止步于10MW，证明确实不行。
• 选择更擅长的可选技术。如西门子和GE的海上机组均选用直驱技术，而Vestas选择中速技术都有着因为擅长的因素。
• 先进的技术路线只是大型化的必要前提，但还需要具备大量的充分条件才能成事。大部件需要慎重，众多（往往容易被忽视）的中小部件更应谨慎。许多重大的事故就是源自一颗螺丝钉。

2）直面海上风电的风险

• 海上风电的风险包括技术和经济两类。陆地风电机组的技术风险主要体现在机组上，而海上风电技术风险不仅来自风电机组，还有支撑结构（主要为基础）和输变电系统。
• 机组大型化对可靠性要求越来越高，海上风电更是将可靠性摆到了第一的位置，因为一旦失效，其代价是陆地机组的数倍甚至数十倍才能修复。
• 那些对陆地风电已是轻车熟路的厂商，在面对海上风电时都谨慎有余、望而却步，甚至望洋兴叹。而众多连陆地风电还没有完全搞明白的厂商，就斗胆“下海”，结果可想而知。这时，应该是有知有畏。

3）有所为有所不为

• 早些年间，欧洲的整机商在全球TOP十中占据绝对优势地位，而今还在榜中的所剩无几，2021年度在榜的四家国外厂商有三家提供陆地和海上风电机组，而Nordex和曾经的无冕之王Enercon都只供货陆地风电机组。
• 近几年，全球TOP十大部分为中国厂商，2021年度有六家国内厂商在榜，还都是陆地和海上风电机组的供货商；没有在榜的至少还有四家也是如此。
• 中国真的需要这么多的海上风电整机供应商吗？Vestas是陆地海上均强；SG是海上强大，陆地偏弱；GE是陆地较强，海上偏弱。国内厂商现在的格局合理吗？

4）不可或缺的样机

• 样机在包括风电机组在内的所有机电产品和装置中，都绝对是避不开的。新开发的机组要经过多年多轮的样机测试，才敢小批量供货，逐步定型后大批量上市，海上风电机组更应如此。
• 国外三巨头最新的SG15MW、Vestas15MW和GE14MW机组都接受了订货，但目前都在进行着样机测试，而且都是由非盈利的第三方进行测试运行。如果把这样的关键环节视为弯道而绕过去，结果只能是把本该在这个阶段花费的最小代价，放大成批量失效后巨大的成本代价与企业命运代价。
• 面对已出现或将要出现的各种状况，既需要样机测试，更需要国家级的测试机构，并且制订严格的下海认证规则，确保海上风电的健康发展。

5.  结束语

        走向海洋不仅仅是200年前欧洲崛起的途径，也应该成为国内风电走向强盛的天机，但目前更需要的是：

1）“马儿你慢些走”

        开发商们需要放缓一下开发风电项目的节奏，给整机商多一些熟化机组产品的时间，否则必将是欲速则不达。

2）“海燕呀，你长点心吧”

        整机商们更需要反思一下出现状况的根源在哪里？新机型经过足够的样机验证了没有？“最大”“最长”是不是技术进步的标志？

3）“这个可以有”

        风电全行业需要给已经处于跃进状态机组大型化提供更优的底层支撑，放弃弯道超车的幻想，扎扎实实地跟踪（不是抄袭）机组大型化的关键技术，切实推动行业的技术进步，以有效实现机组的大型化。

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