探索丨全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组

全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组，在福建海上风电场成功并网发电，标志着我国海上风电大容量机组研发制造及运营能力再上新台阶，达到国际领先水平。这一里程碑式的成就不仅标志着人类在可再生能源利用领域迈出了坚实的一步，更引发了全球对清洁能源未来发展方向的深刻思考。

▏这个超级“大风车”有多大？

一、高度与体积

16兆瓦海上风电机组的轮毂中心高度达到了惊人的152米，这相当于一座50层大楼的高度，甚至可以与三枚长征五号运载火箭的高度相媲美。而它的单只叶片长度更是达到了123米，重量高达54吨。想象一下，这样一片叶片，竟然可以容纳约300名成年人并肩而立，其壮观程度可见一斑。整个风电机组的叶轮直径达到了252米，扫风面积更是达到了惊人的5万平方米，这相当于7个标准足球场的大小。每当叶轮缓缓转动，它所覆盖的广阔海域仿佛都被这股绿色的力量所唤醒，为地球的未来贡献着源源不断的清洁能源。

二、发电能力

如此庞大的体积，自然带来了惊人的发电能力。在额定工况下，16兆瓦海上风电机组每转动一圈，就可以发出34.2千瓦时的电能。根据多年平均发电量设计值，单台机组每年可以输出超过6600万千瓦时的清洁电能，这足以满足3.6万户三口之家一年的生活用电需求。换算成煤炭消耗，相当于节约了2.2万吨标煤，减排了5.4万吨二氧化碳。这些数据背后，是16兆瓦海上风电机组对于全球绿色发展的巨大贡献。

▏16兆瓦海上风电机组的电如何传导

首先，风电机组的叶片在风力作用下转动，带动轮毂内的主轴旋转，进而驱动发电机运转产生交流电。发电机产生的交流电通过塔筒内铺设的电缆向下传导至位于塔筒底部或海上升压站平台上的变压器。在变压器中，交流电的电压被升高，以减少在远距离传输过程中的电能损耗。经过升压后的电能通过海底电缆传输至陆地变电站。海底电缆通常由绝缘层、导体和保护层等组成，能够在复杂的海洋环境中稳定地传输高电压、大容量的电能。在陆地变电站中，电能再次经过降压等处理后，并入电网，最终输送到各个用电终端，为工业生产、居民生活等提供清洁可靠的电力能源。

▏16兆瓦海上风电机组是中国制造吗？

一、技术创新

6兆瓦海上风电机组的诞生，不仅仅是一个体积和发电能力的突破，更是我国风电技术创新能力的一次集中展现。这台机组拥有完全自主知识产权，攻克了超长柔性叶片、大型主轴轴承国产化、超大容量发电机小型化等一系列关键技术难题。它的国产化率高，主轴轴承等核心关键部件全面实现国产化；数字化程度优，通过大数据实时跟踪机组运行状态，确保机组运行安全和高效发电；适用地域广，可广泛应用于我国东南沿海及台湾地区、海上丝绸之路沿线国家及欧美国家。

二、发电效率大幅跃升

当前，我国众多主流海上风机的叶片长度通常在100米上下，而此次全新的海上风电机组，其叶片长达123米，这一长度彰显着我国海上风电装备领域的顶尖技术水平。毫无疑问，这样的风电机组在发电效率方面将实现显著提升。叶片尺寸的增加，意味着能够捕捉到更多的风能，进而转化为更强大的电能输出。

三、海上风机轴承国产化重大突破

这台16兆瓦风电机组的所有核心关键部件均已成功实现百分百国产化。其中，主轴轴承的突破更是意义非凡，它彻底结束了我国在超大容量海上风电机组主轴承研发制造方面的空白历史。我国的科研人员和工程师们经过不懈努力，攻克了一个又一个技术难题，终于让国产主轴轴承在这个重大项目中绽放光彩。

四、使用寿命长久可靠

在海上风电行业中，一般情况下海上风电主轴轴承的使用寿命为20年。然而，16兆瓦海上风电机组通过产品设计与工艺制造的创新，将使用寿命成功延长至25年。其配备的超长叶片拥有完全的自主知识产权，长度达到123米的超长叶片，内部主梁结构采用碳纤维材料，不仅使重量减轻了约20%，而且由我国自主研发制造，超过96%的材料实现国产化，在技术工艺方面拥有百分百的自主掌控权。

▏16兆瓦海上风电机组相比其他类型机组的优势是什么？

一、发电效率更高

1、单机容量大

16 兆瓦的单机容量意味着在相同时间内能够转化更多的风能为电能。相比于常见的较小容量机组，如8兆瓦及以下的风电机组，其发电功率大幅提升，可满足更多的用电需求。例如，在一个100万千瓦的项目中，如果使用8兆瓦机组需要125台，而使用16兆瓦机组仅需63台，能减少约1/2的机位点，有效提高了风电场的整体发电效率。

2、扫风面积大

该机组的叶轮直径达252米，扫风面积约5万平方米，相当于7个标准足球场的大小。更大的扫风面积能够捕获更多的风能，进一步提高了发电效率。

二、度电成本更低

1、设备数量减少

由于单机容量大，在建设风电场时所需的风电机组数量相对较少，减少了设备的采购、安装、维护等方面的成本投入。

2、运维效率提高

风电机组数量的减少，使得运维人员在对风电场进行维护时的工作量降低，能够更高效地进行设备维护和管理，从而降低了运维成本。并且大机组捕风效率提高，整场发电量提升，综合来看度电成本可以降低12.5%左右。

三、资源利用更充分

1、适应复杂海域

我国拥有广阔的海域，不同海域的风能资源、海床条件等存在差异。16兆瓦海上风电机组在设计上具有较强的适应性，能够在各种复杂的海洋环境中稳定运行，包括深海、强风、复杂海流等区域，充分利用不同海域的风能资源。

2、发电时间长

海上风电相比陆上风电，受地形和建筑物的影响较小，几乎没有静风期，发电时间更长。16兆瓦海上风电机组能够在这种环境下持续高效地发电，进一步提高了风能资源的利用率。

四、技术创新优势明显

1、关键部件国产化

主轴轴承等核心关键部件实现了全面国产化，这不仅降低了对国外技术和零部件的依赖，还提高了我国海上风电产业的自主可控能力。同时，国产化的部件在生产、运输、维护等方面具有更低的成本和更高的效率。

2、叶片技术先进

叶片长123米，采用了碳纤维等先进材料，在保证叶片结构强度的同时，减轻了叶片重量，降低了能量损耗。并且叶片的设计和制造技术不断创新，提高了叶片的使用寿命和可靠性。

3、数字化程度高

机组运行状态监测的数字化水平高，能够实时跟踪机组的运行状态，及时发现和解决潜在的问题，确保机组运行的安全和高效。同时，数字化技术的应用也为风电场的智能化管理提供了支持。

五、环保效益显著

1、节能减排效果好

单台16兆瓦机组每年可输出超过6600万千瓦时的清洁电能，相当于节约标煤约2.2万吨，减排二氧化碳约5.4万吨。在全球应对气候变化、推动能源转型的背景下，具有重要的环保意义。

2、对海洋生态影响小

通过优化机组的设计和布局，减少了对海洋生物的影响，降低了风电场建设对海洋生态环境的破坏。

▏16兆瓦海上风电机组于我国的意义

一、环境影响

在全球气候变化日益严峻的今天，减少温室气体排放、推动绿色发展已成为国际社会的共识。海上风电机组的并网发电，正是这一共识下的一次重要实践。与传统的化石能源相比，风能是一种典型的清洁能源，其生产过程中几乎不产生温室气体排放。因此，16兆瓦机组的成功运行，无疑将为全球减少碳排放、应对气候变化贡献一份力量。此外，海上风电的开发利用，还有助于保护陆地生态环境。相比陆地风电场，海上风电场占地面积小，对生态环境的影响相对较小。同时，海上风电场的建设还可以促进海洋资源的综合开发利用，如海洋牧场、海洋旅游等，实现经济效益与生态效益的双赢。

二、经济发展

16兆瓦海上风电机组的成功并网，不仅意味着技术上的突破，更预示着一个新的经济增长点的诞生。随着海上风电技术的不断成熟和成本的逐步降低，海上风电产业将迎来前所未有的发展机遇。从设备制造、安装调试到运维管理，整个产业链都将迎来巨大的市场需求和广阔的发展空间。同时，海上风电产业的发展还将带动相关产业的协同发展。例如，海上风电场的建设需要大量的基础设施和配套服务，这将为建筑、交通、物流等行业带来新的发展机遇。此外，海上风电产业的发展还将促进科技创新和人才培养，为经济社会的可持续发展注入新的活力。

三、国际竞争

在全球能源转型的大背景下，海上风电已成为各国竞相发展的新兴产业。16兆瓦海上风电机组的成功并网，不仅展示了中国在清洁能源技术领域的领先地位，更为中国在全球能源竞争中赢得了先机。随着技术的不断突破和产业的快速发展，中国有望在全球海上风电市场中占据更加重要的地位。然而，面对激烈的国际竞争，我们也不能掉以轻心。各国都在加大对海上风电技术的研发力度，力求在技术上实现突破和超越。因此，我们需要继续保持创新精神，加强国际合作与交流，共同推动全球海上风电产业的健康发展。

▏未来的路在哪里？

16兆瓦海上风电机组的成功并网发电，无疑是能源革命的一次重要里程碑。然而，这并不意味着我们已经取得了最终的胜利。相反，这只是一个新的起点，未来的路还很长。我们需要思考的是，如何进一步降低海上风电的成本，提高发电效率？如何更好地解决海上风电场建设和运维过程中的技术难题？如何推动海上风电产业与其他产业的协同发展，实现经济效益与生态效益的双赢？这些问题都需要我们进行深入的思考和探讨。同时，我们也需要认识到，能源转型是一个长期而复杂的过程。在这个过程中，我们需要保持耐心和定力，既要看到眼前的挑战和困难，也要看到未来的希望和机遇。只有这样，我们才能在能源革命的道路上越走越远，为人类的可持续发展贡献自己的力量。全球首台16兆瓦海上风电机组的并网发电，不仅是一次技术上的突破，更是一次能源革命的新里程碑。它让我们看到了清洁能源的无限可能，也让我们对未来的发展充满了期待。让我们共同期待，这台全球首台16兆瓦海上风电机组，在未来的日子里，继续引领着绿色发展的潮流，为地球的未来贡献更多的智慧和力量。国之重器，向海争风。致敬伟大的建设者，致敬了不起的中国力量！

（图片源自网络）

作者 | 几维鸟

毕业于新西兰林肯大学。对大众科普知识拥有浓厚兴趣，曾在多个科普期刊上发表过科普文章。关注事实，积极探索前沿科技。

初审 | 陈嘉琦

复审 | 魏星华

终审 | 周 阳