“每十年，海上風電機組的風機直徑就增加50米。”明陽智慧能源集團有限公司執行總裁首席技術官張啟應在2018粵港澳大灣區電力創新高峰會上如是形容海上風電機組大型化的發展趨勢。

根據彭博新能源財經的預測：2015年至2020年的海上風電機組平均單機容量在5.1MW，而2020年至2025年的平均單機容量在6.6MW。

單機容量更大，意味著風機直徑也更大。1983年，海上風電主流風機直徑只有16米，1993年約為65米，2003年增加到116米，2013年達到了164米。而如今，GE正在研發的12MW海上風機直徑將達到220米。

在張啟應看來，海上風電機組的進化遵循著摩爾定律。“那么，什么時候是個極限呢?”他十多年前剛入行的時候就這樣問過。現在看來，大家也說不清楚什么時候是個極限。在競價降成本的環境下，大容量的海上風電機組被寄予希望。

市場競爭推動風機大型化

從陸地到海上，在張啟應看來，海上風電類似生物進化進程一樣。因為在海上，風機需要面對更嚴峻的挑戰。

在海上，風電機組面臨的自然條件更加惡劣、多變。海上鹽霧會造成機體腐蝕、浪潮增加載荷、海床地形復雜增加建設難度以及遠離陸地、極端天氣增加的運維成本等。

大容量機組被認為更適合在海況復雜的地區使用。我國沿海不同地區的海床結果差異較大，從松軟的灘涂到堅硬的巖石，海床條件不佳，在海上風電場的設計與施工過程中，容易遇到風機點位較少的情況。采用大容量機組，可以減少設計與施工難度，減少施工投資成本。

例如，在環渤海地區，海床地質條件復雜、海冰災害嚴重等問題會對機組基礎造價產生不利影響。采用更大單機容量的海上機型，可以減少機組數量，減少上述問題帶來的影響。

丹麥風能咨詢機構MAKE在2017年底發布的《全球風機趨勢》報告指出，主要風電市場的競爭推動了更大渦輪機和更長葉片的發展趨勢，特別是在歐洲。

GE正在研發風機直徑達到220米的12MW的海上風電機組。GE全球海上風電工程及技術總監文森特·謝林斯(Vincent Schellings)告訴eo，目前機組研發進展順利，樣機預計在明年第二季度進行安裝。

文森特•謝林斯介紹，在同樣規模的風電場中，使用12MW的風機比使用6MW風機的所需的風機數量少一半，這也就意味可以使用更少的基座、海底纜線等。GE根據中國海域水深25米、硬砂質土、風速9米/秒、規模為400MW風電場的情況進行估算，在單樁基礎方面，6MW的風機需要的基礎重量為626噸、最大直徑為7米、每千瓦造價為人民幣3151元，12MW需要的基礎重量為925噸、最大直徑為9米、每千瓦造價為人民幣2262元;在吊裝方面，6MW風機的周期為143天、每千瓦造價為人民幣427元，12MW風機的周期為77天、每千瓦造價為人民幣318元。總體上看，能為風場降低的基礎和施工成本高達28%，同時有助于降低安裝風險。

安永全球顧問委員會在2015年進行的一項研究就發現，到2030年，海上風電每兆瓦時有望降至90歐元(折合人民幣約702.9元)。其中關鍵的成本措施包括：部署更大的風機以增加風能可降低9%的成本，鼓勵更多的競爭可為成本降低7%，保持總量上升和規模化發展可減低7%的成本，供應鏈優化和物流整合可能會節省3%的成本。

“中國現在用競價上網的模式替代固定電價，使得能源的成本快速降低，大型的風機是一種途徑。”文森特•謝林斯說。

我國目前正在推動大容量風機的發展。國家能源局在2016年12月印發的《能源技術創新“十三五”規劃》中指出，“十三五期間重點研究 8MW~10MW 陸/海上風電機組關鍵技術，并且提出實現5-6MW等級大型海上風電機組的安裝規范化和機組運維智能化。

在我國沿海地區，也在大力發展大容量機型。例如，江蘇省人民政府在2017年2月發布的《江蘇省“十三五”海洋經濟發展規劃》，明確強調要重點發展具有世界先進水平的6MW以上海上風電機組及關鍵零部件。山東省2018年5月發布的《山東海洋強省建設行動方案》提到，加強6兆瓦、8兆瓦、10兆瓦及以上大功率海上風電設備研制及使用。

被寄予帶動其他行業發展的希望

大容量機組為了具備一定的掃風效率須使用更長的葉片，同時機艙、輪轂、發電機等部件的尺寸也較小容量機組更大。在公路運輸中，轉彎半徑、限寬限高等會對大容量機型帶來挑戰。

以GE HALIADE 150-6MW風機為例，其葉片達到73.5米，長度相當于兩架機型為C919飛機長度之和。將此葉片從西班牙工廠運輸到當地港口，再由海運至德國，最終安家落戶在北海上的默克風場，并非一件容易的事情。在其首次運輸，從西班牙卡斯特利翁LM風電機葉工廠出發，到達卡斯特利翁港，陸運距離45千米，實際運輸時間為3.5小時，期間還有警車的護送以保證安全。此次項目負責人何塞·路易斯·格勞(Jose Luis Grau)和他的團隊花了13個月，在聯系了當地政府和港務局之后，才研究出相應的運輸方案。

73.5米長風機葉片運輸過程(西班牙)↓

有行業從中看到了帶動其行業發展的機會。在荷蘭阿姆斯特丹舉行的2018年國際直升機技術研討會(Helitech International 2018)上，離岸風電咨詢公司(Offshore Wind Consultants Ltd.)高級主管哈立德•卡姆哈維(Khalid Kamhawi)表示:“離岸風電行業是一個可行且可持續發展的行業，投資這個行業就等于投資于未來。”

隨著海上風電場和風機規模越來越大，直升機可以在操作和維護期間提供支持，這將為直升機運營商提供很多的機會。

哈立德•卡姆哈維說，直升機可以在風力發電場的整個生命周期中使用，從最初的勘探到建造到維護，都可以為直升機行業提供大量的工作機會。

但是用直升機運輸的經濟性還有待觀察。

大容量風機在國內尚處于起步階段，仍有考驗

國內目前具備一定大容量海上風電機組的設計制造能力，但仍處于樣機試驗階段，尚未進入規模化生產階段，初期價格會比較高。水電水利規劃設計總院副院長易躍春在2018年12月8日舉辦的第三屆全國海上風電工程技術大會上介紹道，風電機組的價格4MW和5MW大約在6000元左右，6MW以上由于沒有大批量應用，研發成本較高，單位造價比較高。

作為風電機組開發的最后環節，風電機組形式認證尤為重要。風電機組整機的型式認證包括設計評估、型式試驗和工廠審查等模塊。有風機制造企業人士曾向eo表示，風機必須有型式認證才能并網。但目前國內取得型式認證的大容量海上風機并不多。根據公開信息，目前獲得型式認證的機型有獲得中國電科院頒發型式認證證書的中國海裝H171-5.0MW機組，獲得DNV GV頒發型式認證證書的遠景能源EN-148/4.5MW海上風機，以及獲得中國質量認證中心頒發的形式認證A證的東方風電DEW-G5000海上風機。

未來容量更大機組，也需要能夠承載相當重量的基礎，與大容量機組配套的相關設備和技術也需要進行相應的改進，而這還需要一定的時間。

“(風機)捕風能力增強同時，需要支撐結構來使其在風中保持平穩。”文森特•謝林斯就12MW的風機曾表示，“當風機尺寸擴大的時候，風機成本上升的速度將比其帶來的收益更快。”為解決這個問題，他和他的團隊設計了專門的軟件，通過程序處理風機的數據并抵消風產生的強力，并且幫助控制支撐結構的大小和重量。

此外，有海上風電從業人士表示，即便最后風機的價格降下來了，運維管理的降成本空間也不可忽視。他們根據歐洲成熟的海上風電場全生命周期的成本進行過分析，資本性投資支出(Capital Expenditure)和運維管理支出(Operating Expense)在海上風電場全生命周期支出的占比分別為69%和31%。其中，資本性投資支出包括風電機組(33%)、基礎(20%)、安裝(6%)、電氣系統(7%)、項目管理(2%)及其他(1%)費用。該人士指出，目前而言，海上風電在我國尚處于起步階段，還沒有全生命周期而言。

風機及各部件的可靠性、海上天氣、運維人員配置、交通工具以及備件管理等都對海上風電運維管理成本造成影響，如果不采取相關措施加以規范控制不必要的支出，容易增加運維管理的比例。