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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