这是在三峡集团福建海上风电场成功并网发电的16兆瓦超大容量海上风电机组（无人机照片，7月19日摄）。新华社发（三峡集团福建公司供图）
福建北部海域，一台台百米高的白色风机迎风转动，将绿色电能送往千家万户。日前，全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组在这里成功并网发电，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。
截至2022年底，我国海上风电累计装机已超3000万千瓦，连续两年位居全球首位，占比达一半左右。将时间轴拉长，截至2012年底，累计装机约39万千瓦；截至2017年底，累计装机约279万千瓦。可以看出，我国海上风电虽然起步较晚，但发展迅猛，已进入规模化开发阶段。
《“十四五”可再生能源发展规划》提出，“积极推动近海海上风电规模化发展”“推动深远海海上风电技术创新和示范应用”。我国发展海上风电有哪些优势？下一步还需向哪些方面发力？记者进行了采访。
开发势头强劲，大幅提升经济性
要了解16兆瓦海上风机“巨无霸”，不妨先看几个关键字：“大”，单支叶片长123米，叶轮扫风面积约7个足球场大小；“高”，轮毂中心高度152米，相当于50层楼高；“绿”，每年可输出超6600万千瓦时的绿色电力，能满足3.6万户三口之家一年的用电量。不仅如此，其开发应用还攻克了超长柔性叶片、大型主轴轴承、超大容量发电机小型化等一系列关键技术难题。
从2007年1.5兆瓦风机在渤海建成发电、叶片长度不到40米，到如今的16兆瓦、18兆瓦“巨无霸”风机陆续推出，机组大型化成为海上风电发展的显著趋势。“应用更大的风电机组，能够节省用海面积、提高发电效率、降低安装施工成本等，继而推动项目整体度电成本下降。”金风科技海上业务单元总经理于晨光说。
于晨光给记者算了一笔账：以100万千瓦海上风电项目为例，如果采用8兆瓦机组，需要125台；采用16兆瓦机组，只需63台，能节约35%以上的用海面积、降低40%以上的塔筒成本。另外，16兆瓦风机捕风效率有所提高，发电量比两台8兆瓦风机还要提升6%以上。总体推算，项目度电成本能降低12.5%左右。
这只是我国海上风电快速发展的一个缩影。中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩介绍，当前我国已具备大容量海上风电机组自主设计、研发、制造、安装、调试、运行能力。看制造，我国生产的发电机、轮毂、塔架等铸锻件以及叶片、齿轮箱、轴承等关键零部件产量占到全球市场的70%以上。看安装，去年9月，我国自主建造的2000吨级海上风电安装平台“白鹤滩”号交付投运，大幅增强了海上风电机组施工安装能力。
依托规模化开发与技术进步，海上风电开发的经济性大幅提高。秦海岩介绍，2010年至2021年，我国海上风电度电成本降幅接近56%。当前海上风电项目平均度电成本已降至0.33元/千瓦时左右，到“十四五”末有望实现全面平价。
面向未来，海上风电发展前景广阔。一方面，发展有资源。我国拥有约1.8万多公里大陆海岸线，海上风能资源丰富。“我国近海和深远海150米高度、离岸200公里以内且水深小于100米的海上风能资源技术可开发量为27.8亿千瓦。目前海上风机累计装机仅为3000多万千瓦，利用率不足1.1%，未来开发潜力巨大。”秦海岩说。另一方面，消纳有空间。我国电力负荷集中在东部沿海地区，但能源资源主要集中在西部和北部地区，靠近沿海地区发展海上风电，能够实现“电从远方来”与“电从身边来”协同发展。
根据《“十四五”可再生能源发展规划》，我国将推动山东半岛、长三角、闽南、粤东、北部湾等千万千瓦级海上风电基地开发建设，推进一批百万千瓦级的重点项目集中连片开发，结合基地开发建设推进深远海海上风电平价示范和海上能源岛示范工程。
突破关键技术，推进产业集群化
风力发电机来自中车株洲电机，叶片来自中材科技……全球首台16兆瓦海上风电机组主机由上万个零部件组成，关键部件均已实现100%国产化。研制过程中，金风科技协同了数十家企业、大学及科研院所，产业链上下游高效协同、产学研深度融合，为风电行业发展奠定了坚实基础。
主轴轴承是风机的核心部件。3支总重量100多吨的巨型叶片在旋转时，轴承必须保障它们能长时间平稳流畅运转，这意味着直径3.2米的轴承加工误差不能超过0.01毫米。
“轴承公司之前没做过这么大尺寸的轴承，我们有这方面的技术积累，分享给他们满足风机可靠性所需的载荷、扭矩等相关资料。历时9个多月轴承顺利交付，结束了我国不能研制超大容量海上风电机组主轴轴承的历史。”于晨光说。
智能化应用，提高产品性能。渤海海域，山东能源电力集团90万千瓦海上风电场有序运转，每年可提供32.5亿千瓦时绿电。“项目应用了状态参数辨识自适应增功控制技术，实时感知风况变化及机组运行状态，确保发电性能达到最优，单机能够提升约3%的发电量。”山东能源电力集团党委书记李伟介绍。对于一些项目的抗台风型风机，借助智能控制系统还能保证叶片始终处于最小受力角度，避免叶片发生涡激振动。
集群化发展，提升供应链韧性。广东汕头，国际风电创新港项目正在加紧建设，未来这里将聚集风电整机、叶片、齿轮箱、发电机、轴承等全产业链制造企业，以及检验检测实验室和大型科研装置，形成“研发设计一体化、工艺流程一体化、生产制造一体化、检测认证一体化”四个一体化的风电产业集群。
“大型风电机组的发电机、齿轮箱等体积大、陆运不便，依托汕头国际风电创新港，有助于海上风电装备及服务出口，降低物流成本。”于晨光介绍。和其他风电集群项目有所不同，汕头国际风电创新港打通企业和企业之间的“围墙”，相当于在一个超大厂房里，不同车间里的工序高效流转，减少运输环节。设备制造完后，还可以就近在旁边的实验中心测试，提升迭代速度，为我国海上风电技术创新和大型机组研制提供有力支撑。
