2024年6月26日，我国自主研制的“18MW半直驱海优势电机组”在广东省汕头市风电临海磨真金不怕火基地获胜并网发电，再次刷新已并网风电机组单机容量最大的天下记载。这台机组的部件级国产化率达到了100%，平均每年发电量可达7200万kW时May最新番号，可得志约4万户家庭一年的用电量。

2024年6月5日，18MW半直驱大功率海优势电机组在广东省汕头市风电临海磨真金不怕火基地顺利完成吊装。图片来源：东方电气集团

几天后的6月30日，我国自主研制的“18MW中速集成海优势电机组”，经过一年多的全面测磨真金不怕火证，在辽宁营口华能仙东谈主岛热电厂顺利完成吊装，符号着创造了“两个内行第一”记载（风轮直径260米、单机功率18MW）的风电机组行将参加交易化愚弄。

海优势电工夫盘算推算是我国终了动力安全、拔擢海洋强国等国度策略需求的伏击技能。十余年前，中国海优势电产业刚刚起步。到如今，中国风电如故引颈内行风电机组大型化趋势，自主品牌家具吐旧容新，率先踏入了风电工夫和产业发展的“无东谈主区”。

风力发电机

“大”势所趋

关于高层建筑、桥梁以及电视等工业家具，跟着工夫的发展，它们的尺寸也渐渐增大，风力发电机亦然如斯。1981年，其时内行最大风力机的功率仅为55kW，在1995年，这一数字才牢固高潮到500kW，1999年达到2MW。关联词，而后风电机组的额定发电功率却沿途攀升：5MW、8MW、10MW、15MW、18MW、20MW致使22MW。咫尺来看，这种大型化发展趋势并无涓滴放缓迹象。

大型风力发电机的功率是怎样不竭增长的？谜底是：不竭变长的叶片。更大的叶片在旋转时会从更大面积的风中索要能量，从而产生更多的电力，发电机的发电功率与叶片旋转扫过的圆盘面积径直干系。

18 MW半直驱海优势电机组下线。图片来源：福州晚报

那么，为什么风力机的尺寸会以如斯快的速率增多？2019年11月印刷版 《当然》（Nature）上刊登了一篇论文《风力发电机：有多大？》(Wind Turbines: How Big？)，探讨了该问题。英国杜哈梅大学工程系涵养西蒙·霍格（Simon Hogg）讲明说，最中枢的原因唯唯一个，便是降幼稚源资本。

跟着风力机尺寸的增大，其瞎想、制造、输送、装置及可贵等资本也会增多，发电量也会权臣普及。凭证咫尺统计到的大皆机组数据可知，机组尺寸越大，单元平均度电资本（每度电发电收益与总资本的比值）越低。正因这条文定，风力发电机才会不竭变大。

“均衡”发展

冲破工夫瓶颈May最新番号

更长的叶片会产生更大的发电量，但咱们必须研究严格的物理定律。由于重力等要素，地球上任何物体均有一个极限尺寸。风电机组也不例外，叶片的尺寸不可能无穷增多。

着手，分量是第一要研究要素。叶片的分量会跟着叶片长度的立方而增多，同期，为了保证结构的可靠性和安全性，各个部件需要使用更多的材料进行加固，而这又会增多荒芜的分量，给大型机组的瞎想带来更大的挑战。丹麦维斯塔斯公司10MW机组的每一个叶片皆重达35吨，机舱达到近400吨；好意思国通用电气公司行将推出的机组将装置55吨的叶片、600吨的机舱和2550吨的塔架。

其次，需要研究材料性能的极限。表面上讲，唯独风电叶片构成材料具有充分的结构承载性能，蕾丝女同复旧它不竭变大。咫尺，风电叶片主梁鄙俚弃取碳纤维材料体系（不错说这是最强的材料体系），将来叶片的材料，着实莫得比它更优异的弃取了。咱们凭证碳纤维的极限或者估计，最大的叶片将很快就会率先150米，有些东谈主瞻望叶片的极限长度是275米。

18MW中速全集成海优势电机组完成装置。图片来源：央视新闻

再次，需要研究损耗情况。基于面前瞎想（默许空气不可压缩），叶尖的线速率必须放手在每秒90米以内，是以，叶轮更大转速更慢。但即便如斯，叶尖的高速结合也会使叶片与雨滴、海潮碰撞，具有严重的侵蚀风险。3年之内，海优势电叶片的前缘体式就会受到损害，发电收尾会权臣下落。

临了，不成疏远输送问题。每一个访佛“大本钟”大小的叶片皆必须进行一体输送，这需要浩瀚的口岸、巨型船只和起重机。由于陆灵活路宽度、涵洞等要求放手，陆上叶片输送已进入“瓶颈”，咫尺超大型风电叶片均装置在海上。

“大型化”将来

引颈“极限”尺寸

风电机组不竭增大的经由，各式问题也更加突显。咫尺工程师只是是将叶片蔓延，塔架升高，对中枢部件进行加固处理。在瞎想想路上也并未发生变化，比如尺寸出入10倍的大机组和小机组，在骨子上并莫得相反。

叶片看成风电机组的中枢部件，永久是机组大型化发展经由中无法绕开的部分。主流的风力机弃取三叶片形式，但其实两只叶片也不错领受或者相配的风能，产生掌握的电量。清晰，若是风力机弃取两叶片决议，其举座分量会大幅糟塌，叶片长度也会相应增多，但两叶片决议会产生严重的抗击衡载荷，不利于机组的耐久领路启动，这便是它很少出当今市集上的原因。

针对叶片输送问题，最径直灵验的经管决议便是将叶片分红两段或多段。相干于单体叶片，为了保证分段衔接区域的可靠性和安全性，分段叶片的分量常常更大，载荷水平更高，对机组的大型化发展并不友好，瞎想难度更大。尽管如斯，咫尺多家风电企业正积极参加到分段叶片的研发使命中，将于近些年连续问世。

结语

十年前，风力发电还属于新兴产业，其时的主流不雅点合计它的交易化启动并不可行。如今，风电产业发展正曩昔所未有的速率占据动力电力市集，尽管风力发电机的尺寸在不竭增多，但不错料想的是，它的极限尺寸将在将来5年-10年内接近或达到极限。很快，咱们行将见证新的历史。

参考文件

[1] VACLAV SMIL：Wind Turbines Just Keep Getting Bigger， But Theres a Limit The biggest blades will soon top 100 meters， and some people are talking of 275 meters—but the laws of physics must be taken into account

[2] Simon Hogg：Wind turbines are already skyscraper-sized – is there any limit to how big they will get?

[3] Wind turbines are already skyscraper-sized – is there any limit to how big they will get?

筹谋制作

出品丨科普中国

作家丨城明辰 科普创作家

监制丨中国科普博览

责编丨董娜娜

审校丨徐来 林林May最新番号