风电整机及关键部件等新产品和技术开发项目可行性研究报告
思瀚产业研究院 电气风电    2024-03-04

公司自成立以来，十分重视人才队伍的建设培养，通过多年的经营管理建立了一支层次结构合理、专业知识扎实、经验丰富的高素质复合型人才团队，公司业务规模快速扩大与之密不可分。

目前公司研发涵盖了设计、制造、安装、调试、测试及运营维护等各环节的高素质人才，团队具备独立自主研发大型陆上和海上风力发电机组的能力，具备风电机组整机及关键零部件的设计及测试能力。

公司管理团队及核心技术人员均具有丰富的风电行业从业经验，对行业未来的发展方向有着较为准确的判断和认识。与此同时，电气风电还建立了有效的人才激励机制和有竞争力的薪酬体系，为本次募投项目的顺利实施提供人才支撑，满足公司未来发展。

1、项目概述

本项目拟在公司已有场地进行先端技术和产品的开发。项目旨在将公司研发部门打造成为国内外先进的研发平台，依托公司现有研发机制、人员和技术储备，通过引进先进的研发设备、检测设备，优化公司研发实验环境，吸引行业内更多的技术人才。

项目实施后，公司将继续对行业内前瞻性课题和技术进行研究和开发，加强公司科技创新能力和技术成果转化能力，为公司未来新技术、新产品的开发奠基。

2、项目背景

本项目基于国内风电发展现状，着力突破风电整机及关键部件的相关关键技术，建立综合能源开发平台，旨在解决风电大规模发展的主机设备的高性能、高可靠性及产业化能力提升问题。项目的系列研究成果包含各类新平台、新装备和新工艺等，通过研究创新、工程应用、实施反馈和持续完善，可有力提升风电机组的研发及运营技术水平，拉动国产化主控系统、变桨系统、变流器系统及叶片等海上/陆上风电机组主要部件产业链的技术进步和产业化能力提升。

通过项目的实施，可有效降低整机设备成本及全生命期内的运维成本，提升国产风电机组的国内外市场竞争力；通过项目的建设，可以填补公司在分布式能源及微电网领域的空白，有效整合公司作为综合能源解决方案供应商的能力，探索在高比例可再生能源情况下高品质的能源供给方式。项目的实施能满足国内快速增长的风电市场的需求。

3、项目建设的必要性

（1）丰富产品种类，保持企业核心竞争力

本项目实施后，公司通过对叶片、发电机、变流器、变桨驱动、塔架、轴承、控制系统等多个关键核心零部件进行技术上的挖掘和穿透，不仅可以实现降低成本，而且可以大大提升关键核心零部件的设计质量、可靠性和系统协同性，增强公司对关键核心零部件技术和供应链的掌控能力。

同时，公司通过对陆上 3.X 产品、4.X 产品、5.X 产品和海上中低风速产品、大兆瓦产品、台风型产品的开发，丰富公司的产品线，强化公司在风电行业的领先优势，提升公司的核心竞争力和持续盈利能力。

（2）适应风电市场新的竞争要求

近年来，随着客户对风电技术认知程度的加深以及平价上网的现实要求，需要风电整机厂商从风电场全生命周期角度出发，提供基于全生命周期最优度电成本的整体解决方案。

全生命周期度电最优需要在整机设计、零部件运维、风电场宏观/微观选址、风电场场级控制，运维故障诊断系统、备品备件中心布局、人员优化、运维窗口期及车辆、船只调度等风电全过程考虑，这要求风电整机厂商具备从微观风电产品研发到宏观风电场设计、建设运行的全生命周期整体解决方案服务的能力。

随着行业内部分优势企业开始在风电全生命周期服务领域积极布局，并凭借在此方面的能力获取了一定数量的业务订单。若公司不提升在风电全生命周期服务方面的能力，将会大大降低公司产品的市场竞争力。

项目建成后，有助于增加公司产品整体解决方案在市场上的竞争力，有针对性地开发出性能更优、更具成本优势的风机产品和整体解决方案，为客户带来更优的度电成本和收益。不仅是适应风电市场新的竞争要求，更是满足企业自身发展的需要。

（3）顺应技术发展的趋势

源于平价上网的趋势，度电成本下降的压力，向纵深化、精细化发展的需求，我国风电行业向数字化、智能化发展。数字化意味着高效率、高精度，也意味着精益化、定制化。

智能化则基于大数据、云计算、人工 AI、物联网等先进技术，结合风电运行维护的业务场景需求，通过大数据分析来实现高效、智能化的运维，降低运营成本，提供增值服务；通过运维大数据分析反过来给前端的产品设计输入，实现产品设计的闭环。

根据我国海上风资源特点，针对从南到北的不同区域特点，定制化产品和解决方案能带来收益最大化，在南方高风速海域，大兆瓦风电机组具有明显的优势，在中低风速海域，在保证一定的单机功率的同时，增大叶轮直径，较高的单位千瓦扫风面积，能带来明显的发电量提升，保证客户收益。

由于海上风电机组的可达性差，可靠性显得尤为重要，因此，机组的稳定可靠运行能够给客户带来显著的收益，针对不同海域的针对性解决方案，结合产品高可靠性技术是海上风电场收益最重要的保证。

为确保陆上平价风电项目能够实现低造价、高收益，所开发的大型化风电机组必须在生命周期内具备更高的可靠性和稳定性，更优的发电能力和电网适应能力，以及更高的智能感知、智能监控、智能运维等智能化程度。

项目通过加大对核心关键零部件的技术穿透、新一代数字化产品的开发、提升全生命周期设计优化和整体解决方案能力，建立生命周期的风电机组设计、安装、运维信息一体化，提高产品设计质量和后端效率，从而降低度电成本、缩短项目建设周期，为风电平价时代的需求提供支撑。

（4）应对市场发展趋势

陆上风电正在成为或已成为世界各地最便宜的发电来源。据国际可再生能源机构（IRENA）发布的《十年：进展到行动》（10 Years: Progress toAction）显示，2019 年全球陆上风电成本降至 47 美元/MWh，下降率为 46%。平价上网后，随着消纳问题的不断改善，中国陆上风电投资重心将会进一步向“三北”地区转移，预计更多陆上风电市场需求会在“三北”地区。尽管“三北”地区项目的风资源条件优于中东南部地区，但同样存在机位资源紧张问题，未来，大容量机型具有较强的市场需求。

由于海上运输、安装和运维成本高，海域使用面积限制越来越紧凑，为了降低风电场建设成本及后期运维成本，海上风电机组向大型化发展已成为趋势。根据欧洲风能协会的《Offshore Wind in Europe - Key trends and statistics 2019》报告统计，2019 年欧洲安装的海上风电机组平均额定功率是 7.8MW，比 2018 年增加了 1MW，而国内海上风电机组平均容量还不到 5MW。同时，海上低风速区域风电项目投资进入高峰期。

我国I 类风区的闽南、粤东地区平均风速在 10m/s 左右，杭州湾以北海域年平均风速普遍在8m/s 左右，渤海、黄海和东海大部分地区年平均风速约 7.5m/s 左右。根据目前各省政策，大兆瓦的中低风速风电机组有较高的发电效率，在未来中低风速海上地区的竞争中占据重要地位。

国内目前在建项目的离岸距离最远已经达到 50km，核准的海上风电场中，最远的已经达到 80km，而国外最远的已经接近 200km。由于近海海域区划功能矛盾突出，同时近海海域的风资源开发也逐渐趋向饱和，向深远海发展也是海上风电市场发展的重要趋势之一。项目实施后，有利于公司抢占未来深远海海上风电市场，保持国内海上风电领先优势。

4、项目建设及研发内容

（1）建设内容

本项目拟购买服务器、储存器、3D 激光雷达、测试平台、交换机、专业软件等适用于风电产品、技术开发的软、硬件，从而满足公司产品及技术开发的需求。

（2）主要研发内容

1）全生命周期设计优化技术研究

本技术将主要研究整机设计优化、风电场设计优化、安装设计优化、运维设计优化。整机设计优化主要研究零部件、整机成本模型及零部件、整机的设计优化方法；风电场设计优化主要研究基于全生命周期的风电场成本模型，及基于安装设计优化、运维设计优化、整场设计优化的优化技术。

采用开源或商业软件搭建适用于风电机组集成优化的软件平台；采用不同风速的稳态载荷谱拼接算法完成整机载荷快速估算；采用编写自动化流程软件完成部件强度智能校核，通过打通部件来完成整机优化平台的集成。

2）新一代数字化和云服务平台开发

数字化风机：包括智能风机控制器、风机智能终端。智能风机控制器规划了基于MBD、MBC 等先进控制的新一代风机控制、智能需求管理体系，以及集成上述功能的软件平台、仿真测试系统。风机智能终端规划了边缘计算、规模化的数据收集与缓存、实时数据库、实现高低不同分辨率数据的有效存储，在兼具上述功能的同时，智能终端可以在保证网络和数据安全的前提下，实现强大的远程听诊能力、及 CMS 与 SCADA的数据链无缝集成。

数字化风场：包括智能 SCADA 监控系统、智能场控系统。智能 SCADA 监控系统规划了包括功率曲线、可利用率、MTBF、风机性能等在内的数据统计分析功能、以及CMS 集成、风功率预测、三维可视化、视频监控等功能。智能场控系统规划的功能包括：能量管理、有功控制、无功控制、频率控制、惯量支持、风光储互补、光影控制、噪声控制等。

风云工业互联平台：融合自动化、物联网、人工智能、大数据分析挖掘、云计算和商务智能技术为一体的大数据应用及展示平台。

3）关键核心零部件技术穿透

对风电机组超长叶片、发电机、变流器、变桨驱动、塔架、轴承等多个关键核心零部件进行研究。逐步攻破超长叶片气动设计、结构设计、材料应用和工艺制造等核心技术；解决超大发电机计算不准、成本高、运输难，变流器和变桨驱动可靠性低、与整机匹配性差，塔架运输难、成本高、风险大，轴承选型和问题解决周期长、设计质量无法掌控等行业难点和痛点问题。

4）深远海和综合能源技术研究

以新兴的深远海和综合能源风电市场为目标，开展对固定式和漂浮式风机一体化设计技术研究、新型式过渡水深和深远海漂浮式基础技术研究、漂浮式示范工程研究、海上综合解决方案、综合能源利用技术研究等。

5）海上中低风速产品研发

①研究大兆瓦、低转速发电机、长叶片载荷仿真与部件优化，优化整机载荷，从系统角度优化整机各部件成本，提升系统级优化和协同水平，保证产品市场竞争力。

②研究大兆瓦发电机电磁及冷却设计，通过系统优化设计，降低发电损耗，提升发电能力及环境适应性。

③研究基于平准化度电成本的整机多学科交叉分析设计、基础塔架一体化优化设计方法，从风电场角度对解决方案及整机进行系统级优化，实现高可靠性、高性价比的最优设计，降低 LCOE，提高产品竞争力。

④研究整机载荷优化、极端载荷控制策略、电网友好的电气系统和远程监控系统、批量制造成熟工艺技术和检测技术等，实现风电机组成本最优，发电量最优、机网综合

控制最优及先进可靠制造质量，提升产品竞争优势及客户认可度。

⑤大型叶片制造工艺和测试验证技术，提升叶片设计能力，降低叶片制造成本，提高叶片质量和批量制造工艺，保障叶片气动效率，提升风电机组发电能力。

6）海上大兆瓦产品研发

①开展高可靠性海上大兆瓦风力发电机组及关键部件的优化设计及批量化制造、安装、调试与运行等关键技术研究。

②研究大型风电机组的测试验证技术，分别从部件、系统和整机三个不同的层面对设计进行测试验证闭环，包括系统性试验方案的设计、综合试验台的设计和应用、整机测试系统的设计和实现方法，进行测试数据的反馈和分析等，通过测试验证闭环，保证设计与实际运行环境的符合性，提升海上机组的可靠性和经济性。

③研究碳纤维叶片设计、制造和测试验证技术，以及针对碳纤维特性的制造工艺、防雷技术：通过应用碳纤维技术解决超长叶片的瓶颈，设计并制造出高强度、轻量化的碳纤维叶片，解决大兆瓦的海上风力发电机机组长叶片的技术难点问题，同时，通过碳纤维叶片的使用，提升大兆瓦海上产品的整体性能及经济性。

④研究大兆瓦海上风力发电机组的创新运输安装技术：包括大兆瓦风电机组的最优运输和预组装方案，适应不同环境下的整机吊装方案和单叶片吊装方案，提升风电机组安装效率，进一步降低风电机组的度电成本。

7）海上台风型产品研发

①研究大型化风电机组在强台风、低风速海上风资源区域下，从系统角度分析研究台风过境的表现规律，以及如何通过优化仿真风电机组载荷，实现部件优化设计，达到风电机组应对台风高可靠性能。

②研究大兆瓦风电机组，在整机算法比较下，如何降低整机疲劳损伤，实现部件可用性，从平台通用性角度，优化整机各部件配合，提升产品经济性。

③研究基于大数据平台，开发应对台风的控制模式，通过数据传输及分析预判，实现产品对台风的预警系统及应急处理方案，从而提升风场智能运维及恶劣天气的应对能力。

④分析大型叶片设计在强台风下可靠性，同时满足在中低风速下的良好发电性能，实现低 LCOE，从而提升产品市场竞争力。

8）陆上 3.X 产品研发

①研发适应“三北”地区低风速资源，单机容量在 3.X 兆瓦级别的风电机组。以优异的发电能力和良好的电网及环境适应性满足平价时代“三北”地区低风速市场需求，提升公司在此类区域的产品竞争力

②研究针对大容量低风速陆上风电机组的整机系统设计技术、低风速发电量挖掘技术等，提升产品在发电效率与造价控制等方面的综合性能，增强产品市场竞争力。

③研究针对大型外送基地的风电机组电网友好性技术，形成满足更高电网标准的功率调节能力、调频调压能力、高电压穿越能力、低电压穿越能力、频率适应能力、震荡抑制能力以及建模仿真能力等，支撑大型风电基地项目的开展。

④研究适应 3.X 风电机组的智能控制降载技术和智能监测诊断技术。提高风电机组可靠性，降低风电机组载荷水平，提升风电机组运维效率，降低运维成本。

9）陆上 4.X 产品研发

①基于平台化和模块化设计理念，研发适应“三北”地区中等风速资源，单机容量在 4.X 兆瓦级别的风电机组。以更大单机容量降低风场造价，以高捕风能力保障风场容量系数，充分满足平价时代“三北”地区中等风速市场的收益要求，提升公司在此类区域的产品竞争力。

②研究大型风电机组的平台化设计技术，利用平台化设计理念增强对已有成熟子系统和部件的复用率，提升产品可靠性。同时支持单机容量与风轮直径在一定范围内的柔性配置，满足对特定大型基地项目的快速定制化开发。

③研究大型风电机组的模块化和标准设计技术，对传动链系统、电驱动系统和机舱架等子系统及大型结构件进行模块化分解和标准化设计，提高各零部件在 4.X 平台内以及与其他海陆平台的跨平台通用性。

④研究大型风电机组的智能监控诊断技术，包括传动链、叶片、螺栓、塔筒等部位的状态监测、故障诊断以及健康度评估技术。为平价时代大型风电基地项目的智能主动运维提供支撑，满足大型风电基地对低成本智能运维的要求。

10）陆上 5.X 产品研发

①研发适应陆上中高风速资源，具备 5 兆瓦及以上更大单机容量的陆上风电机组。充分发挥大容量风电机组所带来的风场造价降低和运维成本下降优势，以更低的度电成本满足国内“三北”地区以及海外中高风速市场的收益需求，打造公司在此类风资源区域的产品竞争力。

②研究 5.X 兆瓦风电机组传动链技术，优化大型风电机组传动链布局，研究传动链系统内机械与电气子系统的耦合性能，开展传动链动态特性仿真与测试，提高传动链系统的综合效率，增强传动链可靠性。

③研发适应 5.X 兆瓦风电机组的大型陆上风电叶片。基于叶片与整机一体化设计理念，通过气动寻优与结构优化设计实现轻质量与高效率。优化弦长、扭角、预弯等设计参数，并与模块化设计相结合充分满足陆上运输条件。

④研究大容量风电机组载荷控制技术。融合基于模型控制、独立变桨等多种控制手段降低整机载荷，保障安全的前提下实现风电机组的轻量化。

5、项目投资估算

本项目总投资 101,058.52 万元，其中项目建设投资 10,257.45 万元、研发费用90,801.07 万元。

6、项目实施进度安排

根据本项目的建设规模、实施条件以及建设的迫切性和项目建设的外部条件等各种因素，并综合项目总体发展目标，确定建设工期为确定建设工期为 3 年。项目计划分以下阶段实施完成，包括：前期准备、设备购置与安装调试、员工招聘、项目设计与研发。

7、项目环境保护情况

本项目的生产过程主要为设备组装、研发测试等，在实际运营过程中会产生少量的生活污水、噪声和固废。本项目在其设计、建设和生产经营中贯彻可持续发展战略，采取有效的综合防治和利用措施，做到废物减量化、无害化、资源化、其污染物的排放达到国家标准的规定，符合环保要求。2020 年 3 月 19 日，本项目《建设项目环境影响登记表》已完成备案。