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1、风电发展前景挑战与创新实践CATALOG目 录风电面临挑战 02技术创新实践 03风电发展前景 011.1 发展战略2022年10月16日，习近平总书记作二十大报告中提出：积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动，深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加快规划建设新型能源体系，积极参与应对气候变化全球治理。“双碳”战略确立以来，我国加强了顶层设计和系统谋划，加快构建以新能源为主体的新型电力系统。发布时间政策规划2022/10/18市场监管总局、国家发改委等九部委联合印发建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方案2022/9/20国家能源局发布能源

2、碳达峰碳中和标准化提升行动计划2022/8/24工业和信息化部等五部门联合印发加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划2022/6/24科技部、国家发改委等九部门联合印发科技支撑碳达峰碳中和实施方案（20222030年）2022/5/14国家发改委、国家能源局发布关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案2022/2/26国家发改委关于印发以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案2022/1/30国家发改委、国家能源局联合印发关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见2022/1/29国家发改委国家能源局印发“十四五”现代能源体系规划2021/10/26国务院正式发布2030

3、年前碳达峰行动方案2021/10/24中共中央、国务院发布关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见近期发布的关于“双碳”的主要国家级政策规划31.2 战略需求全面推进风电大规模开发和高质量发展是我国实现“双碳”目标、深入推进能源安全的重大战略需求。尽管我国风电全面进入无补贴平价甚至低价市场化发展新时期，但风电产业仍保持快速发展的态势，在装机规模、技术装备、产业竞争力方面面临重大历史机遇，未来发展前景广阔。中国风机设备公开招标中标价（不含塔筒）分析注：含塔筒陆上中标项目假设去除每千瓦 500 元的塔筒采购价；含塔筒海上中标项目根据机型假设去除每千瓦 600-900 元的塔筒采购价

4、。2017-2022 年中国风电新增与累计并网量月度分析来源：国家能源局、中电联41.3 发展前景装机规模风电将逐渐从补充性能源向主力能源持续转变。“沙戈荒”和“深远海”大基地是近中期发展的重点。煤电煤电CCS气电水电核电风电太阳能其他常规生物质BECCS发电量（TWH）2020年风电发电量占比5.6%2060年风电发电量占比将超过30%来源：国家发展和改革委员会能源研究所锚定目标：“十四五”期间，风电和太阳能发电量实现翻倍；2030年，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。九大陆上清洁能源基地和五大海上风电基地国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要5 深远海漂浮式海上风电技术装备

5、1.3 发展前景技术装备风电机组继续朝大型化和深远海方向发展。模块化是解决大型风电机组运输、安装及运维难题的重要技术趋势。海上风电机组大型化发展 模块化风电技术装备模块化机舱模块化传动链分瓣式塔筒漂浮式机组海上风电水深-成本曲线270V164-9.5V164-10V236-1516EW8.5-230EW11-208D10000-223D13000-211H220-1017H256-16.7H260-18GWH252-16SG 11-200SG 14-236EN-200/7EN-190/8MySE11-230MySE18-28X18EN-252/14300MySE14-26061.3 发展前景产

6、业竞争力我国已形成完备的风电产业链，核心部件全国产化取得突破。正在建设新一代测试基础设施和海上风电安装平台。风电主轴承、主控系统全国产化12MW国产风电主轴承16MW国产风电主轴承全国产化风电主控系统 新一代测试平台和海上风电安装船35MW级六自由度全功率地面测试台（启动建设）150m级以上叶片测试台3000t级自升式安装平台123米16MW碳纤维海上风电叶片127米16MW碳纤维海上风电叶片 超长柔性叶片突破120米，全球最长 风电齿轮箱、发电机功率超过15MW，全球最大16MW及以上半直驱齿轮箱19MW中速永磁发电机7CATALOG目 录风电面临挑战 02技术创新实践 03风电发展前景 0

7、12 新时期风电面临的挑战风能开发效率和规模的提升是实现双碳目标和能源转型的必由之路。“十四五”时期，我国风电进入“大规模、高比例、市场化、高质量”发展新阶段，面临风资源规律复杂化、风电装备大型化和高比例新能源电力系统安全稳定运行的挑战。全面推进风电大规模开发和高质量发展既要大规模开发、又要高水平消纳、更要保障电力安全可靠供应大规模、高比例、市场化、高质量风资源规律复杂化风电装备大型化高比例新能源电力系统安全稳定运行发展要求发展阶段战略需求面临挑战9 高空及深远海、沙戈荒风电集群的风特性需重新认识 大规模风电场尾流影响严重2.1 风资源规律复杂化的挑战风电机组大型化、场景气候多样化和风电场开发

8、集群化带来风资源演变规律愈加复杂的挑战。高效精准多尺度耦合仿真模拟 对高空风特性传统理论不再适用 深远海风电集群改变风特性 沙戈荒风电集群改变风特性102.2 风电装备大型化的挑战风电机组大型化大幅增加系统复杂性、非线性、部件耦合性，给风电装备设计制造带来严峻挑战。交变风载复杂，载荷预测失准可压缩效应凸显，非线性颤振易发可压缩流动 可压缩流叠加气弹效应给大型风电叶片安全性带来严峻挑战理论机理认知几何非线性显著气弹效应严重超长叶片开发结构刚度下降高效轻质低成本高精度齿轮制造与检测高效高精度装配大型风电机组精密制造大型风电轴承热处理112.3 高比例新能源电力系统的挑战高比例新能源电力系统在资源特

9、性和设备特性上与常规火电存在显著差异，在电力电量平衡和系统安全运行方面面临巨大挑战。极热无风，晚峰无光 大装机、小电量 电力电子变流器抗扰性低 频率、电压耐受能力较低 不具备转动惯量特性 缺乏惯量响应和一次调频能力 多物理/控制环节交互耦合易引发宽频谐波谐振随机性、波动性、间歇性 新能源资源特性 新能源设备特性低抗扰弱支撑宽频耦合调峰和电力电量平衡保障难度大电力电量平衡频率问题、电压问题、宽频震荡问题系统安全运行高比例新能源电力系统的挑战12CATALOG目 录风电面临挑战 02技术创新实践 03风电发展前景 01新材料与新工艺新理论与新技术新场景与新概念3.1 新材料、新工艺风电叶片大型化加

10、速，亟需开发成本适中、性能优异、工艺稳定的国产大丝束碳纤维材料。针对退役叶片绿色回收与循环利用难题，需开发100%可回收的热塑性树脂材料并突破热固性树脂定向解聚关键技术。国产大丝束碳纤维（48K）大型风电叶片新材料与绿色回收技术SGRE可回收海上风电叶片应用热固性树脂定向解聚技术研究143.1 新材料、新工艺针对超大型海上风力发电机重量过大、对稀土过于依赖的难题，开发大兆瓦国产化无稀土永磁体发电机。面向大型化趋势，沙戈荒、深远海恶劣场景及降本压力，开发高承载长寿命铸锻造工艺、高性能轻量化风电用钢。功率控制元件长期被国外垄断，需重点攻克IGBT结温控制技术、IGCT芯片级压接封装技术，实现国产化

11、替代。国产化新型金属材料和电力电子元器件IGBT结温控制技术IGCT芯片压接15MW无稀土永磁体设计9MW风电锻造主轴高强轻量化风电钢（塔筒和基础）高磁性能高功率密度新型硅钢（发电机和变压器）153.2 新理论、新技术为解决我国特有复杂地形风资源精准评估难题，以气象尺度为输入，以流场尺度为基础，以机组尺度为嵌套，以实测数据为订正，形成非定常风场中-微尺度耦合精准仿真评估技术。多尺度流场耦合精准仿真评估163.2 新理论、新技术随着风电机组向大型化和具有我国特色的沙戈荒、深远海区域发展，自主开发整机仿真技术软件需求迫切。为了摆脱国外整机设计软件的垄断，针对我国特有风能开发条件和风电机组特性进行定

12、制化设计，亟需进一步开展多体多场耦合机理及高保真一体化仿真技术研究和国产化软件替代。整机系统设计软件自主开发控制设计载荷分析塔筒设计平台设计锚链设计数值仿真多场耦合整机一体化设计整机高保真一体化设计气动水动伺服弹性一体化设计173.2 新理论、新技术释放风电隐藏惯量惯量响应技术快速调频技术无功调压技术场级测点电网友好型风电场有功功率支撑频率稳定无功功率稳定区域电压为保障弱电网下风电机组安全稳定运行，风电机组需提升系统频率、电压、惯量等主动支撑能力，实现从“跟随型”电流源型主动支撑技术向“组网型”电压源型控制技术转变，为新型电力系统构建提供技术与装备支撑。风电机组并网友好性技术风电机组主动支撑能

13、力助力打造并网友好型风电场电流源型主动支撑控制并网电压源型主动支撑控制并网电流源/电压源模式弱电网适应性183.2 新理论、新技术基于5G、工业互联网、大数据、人工智能及特高压辅助支撑技术，以风电智能制造、智能运行、智能并网及智能决策为切入点，挖掘风电产业全生命周期数字价值，加速风电行业数字化智能化转型。物联网互联网电网风场管理 数据采集设备维护大数据.视频监控物联设备边缘计算.定位天气预报电网控制集中监控安全管控风资源图谱智能传感器全面感知数字孪生智能决策大数据分析运行技术维护技术预测性维护自动巡检云端分析.数字化风电风电与新基建融合技术193.3 新场景、新概念面向高比例新能源电力系统及“

14、源网荷储”和“多能互补”两个一体化场景，需突破资源向、设备向、系统向关键技术以应对高效消纳和安全运行的挑战。支撑高比例新能源电力系统的技术发展方向 资源向设备向系统向 风资源预测 基于大数据的精细化、智能化预测技术 预测结果不确定性评估技术 风电系统并网技术 电流源型主动支撑技术 电压源型控制技术（风储协同）火电灵活性改造 深度调峰、快速爬坡、快速启停能力提升技术 储能技术 大规模低成本电化学储能技术 大型可变速抽水蓄能机组国产化关键技术 绿氢/绿氨制、储、输、用关键技术“源网荷储”和“多能互补”一体化支撑技术源网荷储一体化多能互补一体化203.3 新场景、新概念为提升海洋资源开发能力，促进海洋经济高质量发展，需积极探索海上风电就地制氢、海上风电+海洋能发电、海上风电+海洋牧场、海上能源岛等多元融合技术，充分发挥多种资源间的协同互补效应。“海上风电+”多元融合技术海上风电+波浪能发电海上风电+能源岛漂浮式平台波浪能装置海上风电+就地制氢海上风电+海洋牧场21 国家能源集团联合动力技术有限公司