海风加速“登陆” 转型半直驱热潮蜂拥而至

在风电领域，直驱、双馈与半直驱曾是三大并行的主流技术路线。但近期，这种格局开始有了新变化。

3月28日晚间，上海电气正式发布2021年年度报告。报告显示，为更好地迎接2022年开始的海上风电市场平价时代，公司重点研发半直驱传动技术路线，通过技术优化及创新推动成本下降。

无独有偶，近期，作为风电直驱路技术线代表的金风科技也在最新披露的2021年年报中透露了转型动态，公司机组采用直驱永磁与中速永磁“双轮驱动”技术路线。金风科技年报中的“中速永磁”技术即为“半直驱”技术。而在2020年年报和2021年半年报中，金风科技对其的技术路线的描述均为“公司机组采用直驱永磁技术”。这一细小的变化官宣了金风科技开始全面转向半直驱技术路线。

统计显示，去年，上海电气也发布了第一款半直驱风机5.6-182。东方电气 、哈电风能等也接连在风机技术路线上进行了转型。

对于这种变化的原因，业内人士介绍说“技术是为市场服务的，在不同市场条件下，技术需要持续跟踪、动态调整。”

在风电平价化、大型化趋势之下，特别是伴随海上风电的大规模发展，半直驱的先天优势开始被集中“激活”。据Wood Mac预测，到2029年半直驱（中速传动）机组在全球海陆风电市场的占有率将分别达到34%、45%。

种种迹象表明，半直驱技术的春天已经来了。

半直驱技术更“省钱”？

近年来，特别是从去年开始，在风电产业链全体系降本增效“刚需”的驱动下，我国风电机组大型化上演“加速”档。

从中国风能协会的统计来看，国内风电新增装机平均单机功率在2011年和2017年分别突破了1.5MW和2.0MW，6年间平均功率提升仅0.5MW。时隔两年，在2019年，主流机型的单机容量从2MW级升至3MW级，且新增装机的风电机组平均单机容量为2.454MW，同比增长12.4%。但行业统计显示，到了今年，风电项目的招标显示，陆上机组单机容量基本都在3MW以上，低风速区域还有4MW、5MW级别的大容量风电机组参与，北方大基地风电项目招标单机容量已可达6MW以上。

业内人士介绍说，半直驱技术路线在海上风电方便的优势则更为突出。海上风电项目由于位置特殊，环境复杂，大幅提升了维护成本。半直驱技术采用中速齿轮箱+中速永磁同步发电机+全功率变频技术路线，综合了直驱风机和双馈风机的优点，既避免使用多级齿轮箱导致的故障率偏高，又减轻了永磁发电机的体积和重量，加之结构紧凑，减少了风轮与塔架间的距离，使得载荷传递路径变短，进一步增强了承力部件的可靠性。在满足传动和载荷设计的同时，结构更紧凑，质量较轻，维护难度较低，因此，目前半直驱技术正成为迭代的方向，也被行业公认为下一代风电机组技术。

据测算，以某整机厂商3MW级机型为例，半直驱机组的机舱重量约为105吨，其发电机磁钢用量不足300公斤。另据一家正在研发半直驱技术的整机商透露，当单机容量达到15MW时，半直驱机组与其他技术路线机组的重量可能将相差100余吨。半直驱机组体积优势也很明显，以某整机厂商6MW机型产品为例，发电机与齿轮箱的径向尺寸仅为2.2米，整个传动链的最大直径处位于塔架轴心，也仅为3米。

值得关注的是，在目前的市场条件与技术发展趋势下，半直驱机组的可靠性能够得到有效把控。同时，这种技术路线正凭借体积与重量相对较小等优势获得较强的成本竞争力。

陆上机组单机容量相对较小，但在大型化方面也不会放慢脚步，已有不少整机商喊出了“海陆同款”的产品推广计划。

半直驱厂商更“赚钱”？

多家风电厂商正积极布局转战半直驱技术路线。但据方正证券的研究报告称，半直驱机组具有一定技术壁垒，全球范围内有规模出货半直驱式风电整机的厂商只有明阳智能、MHI Vestas和SGRE三家。我国海上风机领跑者明阳智能对半直驱技术研发较早，在2010年便推出了基于半直驱技术的全球首台3MW超紧凑型风电机组。经历十年实践积累和三次升级，具有产品更新快、成本更低、发电量更高、技术路线优势更加明显的先发优势。

目前，明阳智能已经研发和设计了适应不同特殊气候条件的陆上和海上风力发电机组，包括 1.5/2.0MW、3.0MW、4.0MW、5.0MW、6.0MW、7.XMW系列陆上型风机，以及 5.5MW、6.45MW、7.25MW、8-10MW 及 11-16MW 系列海上型风机。每个系列的风机又包含不同叶轮直径，适应不同地域、不同自然环境的风况特点，例如 3.0MW 系列包括 112 米、121 米、135 米、145 米、156 米等不同叶轮直径。在同一叶轮直径基础上，公司根据不同环境条件推出了常温型、低温型、超低温型、高原型、海岸型、抗台风型、海上型等系列机组。

作为国内最早专注研发并应用半直驱技术路线的整机厂商，明阳智能连续交出了亮眼的业绩表现。3月1日披露了2021年度业绩快报，报告显示2021年公司实现营业收入272.73亿元，同比增长21.45%。实现归母净利润33.19亿元，同比增长141.56%。基本每股收益人民币1.73元，同比增长82.11%。业绩快报显示，2021年度公司在手订单增加及公司海上项目交付规模上升带动了公司营业收入的增长。以半直驱技术领跑国内机组大型化赛道的明阳智能已经体现出先当可观的成本优势和市场竞争优势。

半直驱技术更快驶向深远海？

2021年我国海上风电异军突起，全年新增装机量16.90GW，同比增长452%。同时，在《“十四五”现代能源体系规划》中也提到要鼓励沿海省份开发海上风电基地建设，开发深水远岸区域。业内人士预测，海上风电在2022年将全面开启平价时代，主要沿海省份“十四五”海上风电规划新增装机合计可达73.45GW，约是“十三五”新增装机量的8倍。

浙商证券研报显示，世界上80%以上的海上风电潜在资源位于水深超过60米的深远海区域，往长远看，浩瀚无垠海上风力资源的有效利用将成为人类新能源领域的里程碑，也是接下来风力发电主要发力的大趋所在。

半直驱技术也有效应助力于漂浮式海上风机的发展进程。随着海上风电不断向深远海化发展，漂浮式海上风机应运而生，资源禀赋决定漂浮式海上风电大有可为。传统的固定式基础海上风电在技术和经济上面对的挑战增加，水深越大，固定式海上风机基础的材料用量越多，且施工难度也会提升。

一般认为，当水深超过60米，漂浮式技术方案较固定式更为适用。目前漂浮式海上风电基础技术方案仍未定型，新的技术方案持续涌现。截至2021年底，全球已经投运的漂浮式海上风电场共3个，均属于试验性质的小型风电场，合计规模约105MW。

我国深进海风能储量达1268GW，深进海开发潜力巨大，漂浮式海上风机则利用漂浮基础机构可以安装到深进海处，具有先天的技术路线优势。以明阳智能为首，我国风机制造商也在漂浮式海上风机技术实现突破，2021年12月7日，明阳智能以半直驱技术为基础，自主研发的我国首台漂浮式海上风机成功并网发电，该项目被国家能源局列入了2021年度能源领域首台（套）重大技术装备项目，为后续深进海海上风电项目的开发奠定基础。明阳智能认为，这标志着我国在全球率先具备大容量抗台风型漂浮式海上风电机组自主研发、制造、安装及运营能力，对促进我国海上风电高端装备制造升级、挖潜深远海风能资源具有积极意义，漂浮式风机打开海风装机的新空间。

关键词： 风机技术