调查了140位顶级专家，未来风电发展有哪些趋势？

撰文 ｜ Sueyl；编辑 ｜ 郭郭

→这是《环球零碳》的第279篇原创

风能作为可再生能源的主力，越来越成为能源市场中成本最低的技术选择之一。据国际能源署（IEA）数据统计，风力发电是除水力发电外发电量最大的可再生能源发电方式，据全球风能理事会报告，2021年全球新增风电装机93．6GW，中国、美国、巴西占据前三。

不断清洁化的发电结构、政策驱动因素、陆地和海洋利用以及技术创新，为现在和未来的风能发展提供了动力。风力发电技术和风机设计也需要不断发展，以继续扩大其在可持续、成本最低和可靠的电力系统中的作用。

风电发展早期，行业各项技术均不够成熟，因此制造成本并不便宜，再加上盲目扩产造成的弃风现象，因此风电成本一度远高于火电。但这种情况如今发生了彻底改变。随着风电机制造技术的成熟，配套电网的完善，我国弃风率已经降至3．5％，风电成本更是直线下降。

最近，美国能源部（DOE）根据对全球140位风电行业专家进行调查，总结出了到 2035 年风电的发展趋势，包括风机设计、风电场设计的走向，以及陆上和海上风电。该研究也通过国际能源署风能技术合作计划（IEA Wind TCP）国际研究合作伙伴关系网络进行了专家搜寻与调查。

01 预计未来陆上风机，全球年平均风速中值将下降

对于陆上风电，专家预测新风电项目的全球年平均风速中值将从 2019 年的 7．9 m／s 小幅下降至 2035 年的 7．5 m／s。对于非漂浮的海上风电项目，预计平均风速将保持不变稳定在9．5 m／s。专家预计2035 年的中位项目将位于离海岸更远的地方（70 km）和更深的水域（42 m）。

对于陆上项目，专家预计所有市场的平均风速将适度下降，北美保持 8 m／s 的风速。对于海上，专家预测，欧洲将继续在离岸最远（80 km）、最深水域（45 m）和最强风速（10 m／s）部署固定底部海上风电项目。这种趋势对于浮动装置尤其明显（欧洲 150 m 水深与北美 75 m 水深）。

土地资源有限，随着陆上风资源较好的土地开发殆尽，未来风场建设将向低风速方向发展。近年来随着风电技术的进步，低速风电场同时也迎来了快速发展的可能。

在风资源条件较差的地区，一般采取安全条件下增大叶轮和提高塔筒高度的物理方式，同时注重风机排布密度，尽量减少尾流影响等因素影响，保持风机长时间运转在低风速状态下具有高效输出，配合适应低风速区域大功率机型，保障低风速风机高效输出。

02 预计风机额定容量、高度和叶轮直径将持续增长

通过调查，专家们预计2035年陆上风机的额定功率将达到5．5MW，海上风机将达到17MW，同时风机的叶轮直径、塔架高度都将有大幅提升。

风电能效提升主要依靠风机大型化，大型风机虽然造价较高，但发电量高，能够显著摊薄风机发电成本。

不同地区的专家也有不同的看法。对于陆上风机，专家预计北美风机比欧洲拥有更低的比功率（风机额定功率与转子扫过面积之比）和更大的叶轮。预计欧洲的轮毂高度将继续增加，但北美将在风机额定功率方面处于领先地位（5．6 MW 对于欧洲的 5．0 MW）。对于海上风机，专家预测欧洲风机可能发展到17．1MW的最高风机额定容量（相对于北美的 15．6MW），以及与北美相似的高度和叶轮直径，从而产生更大的比功率348 W／m 2。亚洲专家的小样本预测，风机的额定功率达到15MW，叶轮直径达到220米，因此比功率更高，接近 400 W／m 2。

调查还询问了进一步扩大涡轮机尺寸的主要限制因素。对于陆上风能，专家罗列出的主要限制是许可、运输和社区接受度。对于海上风电，主要限制包括船舶、起重机和港口的能力和成本。

风电机组正朝着“大容量”的方向发展。但风电机组还需要付出长期的维护成本。早期不成熟的技术导致当时的机组性能欠佳，维护成本高昂，因此小型风机并不划算。

03 预计风电成本将全面降低

调查专家的结果预计，在未来三年内，所有研究的风能应用的平准化度电成本（LCOE）将大幅降低。到 2035 年，陆上风电的LCOE将下降 27％，海上风电将下降17－35％。

但专家也表示，未来风电项目的选址可能影响风电成本的下降，会在并不那么吸引人的风区，但成本下降的趋势依然处于预料之中。

未来各种提高风电电网价值的措施将变得更加普遍。对于陆上风电，相当大比例的专家预计将大量使用甚至广泛使用电网系统增值选项与储能结合，减少成本以实现收入最大化和延长寿命等等。

大型风轮代表了一种提高价值的策略，因为即使在电价往往较高的低风速时期，它们也能发电。对于海上风电，提高价值的选项包括更大的风轮、提供平衡服务、互连以增加电网价值，以及与储能结合，利用风电生产氢气等。

风电作为清洁能源很重要的一员，发展方向指引新能源企业的技术发展方向，能给人类带来更广阔的可持续发展空间，未来风电应用值得期待。

相比较陆上风电设备市场的激烈竞争程度，海上风电的进入门槛要更高，同时其上网电价更高，可承受较高的设备成本，因此，市场进入者有望在起初一段时期内获得较高的毛利率。这样的共识也导致陆上风电设备商削尖脑袋进入海上风电的“竞技场”。

风电设备下游企业虽然需求旺盛，特别是海上风电盛行，但无论是进入海上风电还是大力供应风电场，这都需要企业自身产品有更高的品质。

近年来，我国风电设备行业发展较快，有力支撑了风电产业发展。今后应根据我国风电设备大型化、生产基地向沿海转移的趋势，着力推进大型化和多样化机组研制及产业化推广与应用，不断提升风电机组的技术水平，进一步完善风电设备供应链，并逐步优化风电机组设备的质量。

风电设备企业应高度重视科技创新，通过自主创新或联合创新的方式不断提升基础研究与技术应用能力，同时利用长期的经验积累，不断攻破关键核心技术，逐步提升产品的质量，进一步扩大自身的市场份额，从而在全球市场占据有利地位。

（参考文献详见阅读原文）

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