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风力发电市场与技术发展DevelopmentofBothWindPowerMarketandTechnology一、风电市场概况IntroductionofWindPowerMarket3全球风电市场——截止2014年6月底的统计GlobalWindMarketSOURCES:WWEA_half_year_report_2014•2014年上半年，全球新增装机1761.3万千瓦；•2014年上半年，中国新增装机717.5万千瓦，同比增长30.37%；•全球累计装机容量为3.36亿千瓦；•中国累计装机容量达到9858.8万千瓦，中国风电装机在电力装机总量中占比超过6%；4GlobalWindMarket全球风电市场——截止2014年6月底的统计国家总装机排名截止2014年6月底总装机（MW）截止2014年6月底新增装机(MW)2014年1-6月新增装机容量分布截止2014年6月底各国总装机容量及新增装机SOURCES:WWEA_half_year_report_20145全球风电市场GlobalWindMarketSOURCES:KeyStatisticsofWorldWindEnergyReport2013.PDF截止2013年底，各洲总装机分布6全球风电市场GlobalWindMarketSOURCES:KeyStatisticsofWorldWindEnergyReport2013.PDF•全球103个国家使用风电•风电产生电力占全球电力需求约4%•各国风电产生电力占各国电力总消费量如下：丹麦占34%西班牙占21%葡萄牙20%爱尔兰占16%德国9%其他数据：7中国风电市场——总装机情况ChinaWindMarket•2013年我国风电场新增风电机组9356台，装机容量达1608.87万kW(其中海上风电场3.9万kW)•到2013年底，累计安装并网型风电机组63120台，累计装机容量9141.29万kW(其中海上风电41.9万千瓦)。CWEA2013年中国风电装机容量统计8中国风电市场——海上风电情况ChinaWindMarket•截至到2013年底，中国已建成的海上风电项目共计42.8万千瓦，其中，潮间带风电装机容量达到30万千瓦，近海风电装机容量为12.8万千瓦；•2013年新增海上容量3.9万千瓦，全部为潮间带项目；•截止2013年底，获得国家或省能源主管部门同意，推进前期工作的项目共计17个，总规模409.8万千瓦。CWEA2013年中国风电装机容量统计9中国风电市场——海上风电情况ChinaWindMarketCWEA2013年中国风电装机容量统计•2013年潮间带项目由东汽、远景和联合动力3家企业装机。10中国风电市场——并网情况ChinaWindMarket•2013年，我国新增风电并网容量约1450万千瓦。到2013年底，中国（台湾省未计入）风电场风电机组累计并网容量约7716万kW。•2013年，我国风电场风电机组发电量达到1371亿kWh，比2012年同期（1004亿）增长36%。•2013年我国并网建设条件和风电配套送出工程建设加快，全国风电场平均满负荷利用小时数达到2074小时，比2012年增加115小时。•2013年我国因弃风限电造成的电量损失为162.31亿千瓦时，比2012年下降46亿千瓦时；弃风限电情况也有明显好转。CWEA2013年中国风电装机容量统计11中国风电市场——区域装机情况ChinaWindMarket•2013年，中国风电新增装机(台湾未计入)超过100万千瓦的省份有4个，分别为新疆（314.6万千瓦）、内蒙古（164.65万千瓦）、山西（130.9万千瓦）和山东（128.96万千瓦）。•到2013年底，中国风电累计装机(台湾未计入)超过600万千瓦的省份有5个，分别为内蒙古（2027.031万千瓦）、河北（850万千瓦）甘肃（709.6万千瓦）、山东（698万千瓦）和辽宁（675.8万千瓦）。•2013年底，风力资源丰富的内蒙古自治区在我国实现累计风电装机容量2027.031万千瓦，建成了辉腾锡勒、辉腾梁、巴音郭勒和赤峰等多处大型风力发电场，成为唯一超过2000万千瓦级风电装机大省,占全国风电总装机容量的22.17%。CWEA2013年中国风电装机容量统计12中国风电市场——机组功率ChinaWindMarket•2013年新增风电机组的单机平均功率为1.72MW，比2012年(1.646MW)增长4.5%。•在2013年国内市场上，单机功率小于1MW的风电机组占0.8%，单机功率1.5MW的风电机组占51%，单机功率2MW的风电机组占31.6%，单机功率2MW以上的风电机组占13.8%。•2013年国内所装机组的最大单机容量为6MW。2013年,我国累计风电装机中，单机功率小于1MW的风电机组占9.7%，单机功率1.5MW的风电机组占65.4%，单机功率2MW的风电机组占16.6%，单机功率2.5MW及以上的风电机组占3.5%。CWEA2013年中国风电装机容量统计13中国风电市场——制造商ChinaWindMarketCWEA2013年中国风电装机容量统计•截止到2013年底，国产机组累计市场占有率达到87%,其中金风科技占全国累计总装机的20.73%；•截止到2013年底，外资企业产品占国内市场份额的13%，其中丹麦Vestas占累计总装机容量的4.91%；•2013年国产机组新增市场份额达到94%,其中，金风科技占新增总装机的23.31%；•2013年外资企业产品在国内的新增市场份额为6%，其中丹麦Vestas占当年新增总装机容量的3.16%。14中国风电市场——制造商ChinaWindMarketCWEA2013年中国风电装机容量统计•2013年，我国新增装机容量超过100万千瓦的机组制造商有：金风科技（375万千瓦）、联合动力（148.75万千瓦）、广东明阳（128.6万千瓦）、远景能源（112.81万千瓦）、湘电风能（105.2万千瓦）和上海电气（101.4万千瓦）。•我国风电机组的招投标价格也有所回升，主机每千瓦平均价格上升到4000元以上，同比2012年增长10%左右。15ChinaWindMarketCWEA2013年中国风电装机容量统计中国风电市场——制造商16ChinaWindMarketCWEA2013年中国风电装机容量统计中国风电市场——我国整机制造商出口情况•风电“走出去”取得新突破，遍及全球6大洲的27个国家和地区，机组研发制造能力明显增强，机组功率不断加大；•2013年，中国整机出口数量达到341台，容量达69.2万千瓦，其中，金风科技风电出口数量最多，达到179台，容量36.1万千瓦，占全国54.21%；•截止到2013年底，先后已有保定惠德、浙江华仪、金风科技、上海电气、华锐风电、江苏新誉、国电联合动力、明阳风电、湘电风能、三一电气、浙江运达、华创风能、瑞其能、重庆海装等15多家企业向外国出口风电机组整机设备，累计出口风电机组748台，共139.25万千瓦。二、风电技术发展DevelopmentTendencyofWindTurbineTechnology18技术创新的驱动力MotivationForInnovation提升可靠性降低度电成本提升发电量海上风电环境适应和影响运输安装12345619我国风电技术研发和部署KeyMilestonesforWindPowerTechnologyR&D,D,DSources:中国风电发展路线图2050.pdf20技术创新领域InnovationFields制造和安装整机及零部件设计可靠性和测试•机组设计•先进控制技术•先进风轮技术•先进传动链技术•支撑结构设计•运行数据管理•运维检测技术•测试设备和方法•高可靠性系统开发•先进制造技术•海上运输和安装123SystemandComponentDesignManufacturingandInstallationReliabilityandTesting21降低成本的主要技术趋势MajorTechTrendsDrivingDownCoE•风电机组技术发展主要集中在如下方面：传统的3级增速双馈永磁发电传统的机舱布局紧凑、集成化发电量提升重量/成本降低可利用率和可靠性提升一般的翼型设计先进气动性能设计风轮尺寸更大风轮直径一般的高度更高塔架钢塔替代结构风轮机舱塔架2级齿轮箱/直驱•Source:MAKEConsulting整机设计SystemDesign23整机设计——机组容量和尺寸SystemDesign——WindTurbineScalingVESTAS8MWSiemens6MWAlstom6MW华锐6MWENERCON7.5MWSENVION6MW国电联合动力6MW湘电5MW明阳6.5MW东汽5.5MW金风6MW海装5MW•5MW及以上功率的风电机组24VESTASV164Siemens6MWAlstomHaliade150-6MW华锐6MWENERCONE-126SENVION6MW国电联合动力6MW湘电5MW明阳6.5MW东汽5.5MW金风6MW海装5MW额定功率样机安装时间风轮直径传动型式MWM7.582007127电励磁直驱62012.3150永磁直驱62011.7120永磁直驱6.152009.3126双馈6.52014.11N/A混合式62013.12160永磁直驱62012.12136双馈62011.10128双馈5.52013.5140混合式52011.6115/128永磁直驱52012.10154混合式82014.1164半直驱整机设计——机组容量和尺寸整机厂家机型SystemDesign——WindTurbineScaling25整机设计——系统设计方法SystemDesign——DesignMethodsSources:projectforcereport:通过一体化设计降低海上风电成本DNVGL26整机设计——系统设计方法Sources:projectforcereport:通过一体化设计降低海上风电成本DNVGLSystemDesign——DesignMethods27环境适应性设计WindTurbineinDiverseOperatingConditions•针对特定风场气候条件定制化设计•特定的风资源条件（年平均风速、极端风速、湍流强度等）•不同的空气密度、湿度、环境温度等28漂浮式海上风电机组Floatingoffshorewindplants浮筒式张力腿式浮箱式三脚架导管架沉箱式重力式单桩式•海上风电场支撑结构应用型式29漂浮式海上风电机组——案例Floatingoffshorewindplants•漂浮式结构应用案例30漂浮式海上风电机组——垂直轴漂浮式机组概念Floatingoffshorewindplants——Verticalfloatingconcepts•海上垂直轴漂浮式风电机组方案风轮和叶片RotorandBlade32风轮尺寸和气动设计优化提升性能RotorSizeandAerodynamicsDrivingEfficiency传统技术1.5MW机组的叶片最长到37.5米主动失速或经典变桨机构高级技术1.5-3MW机组采用37.5米以上到58米叶片技术创新提升性能：叶尖小翼，失速条，涡流发生器等下一代技术超长叶片–要求先进的关键结构材料和连接结构碳纤维材料的使用•Source:MAKEConsulting33通过更大的风轮增加发电量LargerSweptAreaIncreaseAEP对风轮直径增加5m后的年发电量提升情况•主要整机制造商提升风轮直径的情况8.5m/s7.5m/s8.5%6.0%备注：基准为1.5MW机组，77米风轮直径•Source:MAKEConsulting34新型风轮结构——两叶片风轮NovelRotorArchitectures明阳风电SCD6.5MW超紧凑风机稳定的偏航控制较低的结构载荷较小的叶片净空叶片无预弯德国2B-能源公司6