大容量机型势如破竹
在国外，三菱重工维斯塔斯的V164-8.0机型，不但中标了东能源的450MW海上风电大单，还在近期完成了一次新的升级:发电功率在特定风场条件下，可达9MW。而西门子的SWT-8.0-154机型，则在最近获得了DNV GL样机认证。
其实这些信息来的并不突然。此前在宁波举行的海上风电峰会上，彭博新能源财经就展示了海上风电单机容量的增长趋势（下图）。从图示上可以看出，2015年至2020年的海上风电机组平均单机容量在5.1MW，而2020年至2025年的平均单机容量在6.6MW。
海上风机容量趋势（来源：彭博新能源财经）
由于中外海上风电对于集约用海、控制开支、提高收益等理念是一致的，中国在海上风电大容量机型上的发展趋势，也同样愈加明显。
国家能源局在不久前印发的《能源技术创新“十三五”规划》中指出，“‘十三五’期间重点研究 8MW~10MW 陆/海上风电机组关键技术”，并且提出“实现5-6MW等大型海上风电机组安装规范化和机组运维智能化”。这似乎已经能够解读出，我国5MW~6MW机组已成为目前大型海上风电机组的主力机型，海上风电的科技创新重点已放在8MW以上的机型。
在我国沿海的不同地区，也在大力发展大容量机型。以江苏为例，江苏省人民政府在最近发布的《江苏省“十三五”海洋经济发展规划》，明确强调要“重点发展具有世界先进水平的6MW以上海上风电机组及关键零部件”。再以福建为例，近期福建兴化湾海上风场首批样机已经全部确定，是由7个国内外风机厂商所提供的14台风电机组，而这些机组的单机容量均超过5MW。
容量增长是现实选择
那么，是何原因促使各级政府和国内外海上风电市场，对单机容量5MW以上机型更为认可呢？
第一是大容量机组可以充分利用用海面积，为国家节省资源，为开发商降低成本。在近期由国家能源局、国家海洋局联合印发的《海上风电开发建设管理办法》中明确强调，“海上风电机组用海面积为所有风电机组塔架占用海域面积之和，单个风电机组塔架用海面积一般按塔架中心点至基础外缘线点再向外扩50m为半径的圆形区域计算。”同样是开发一个300MW的海上风电场，如果使用单机容量在4MW的机型，那么需要安装75台机组，而使用6MW的机型，只需要安装50台机组。依据上述文件计算，50台机组相比75台机组能节约相当大的用海面积。
同时，以江苏省为例，该省之所以大力发展5MW以上机组，是由于该省正面临着用海资源不足的问题，未来需要重点向50公里甚至70公里以外海域发展。使用5MW以上机型，能够有效降低此类地区的风电开发成本。
第二是大容量机组更适合使用在海况复杂的地区。除了上述内容中提到的江苏、福建等地区明确发展5MW以上机组外，由于我国很多地区的海底地形复杂，海床条件不佳，在海上风电场的设计与施工过程中，还极易遇到风机点位较少的情况。采用大容量机组，可以有效减少设计与施工难度，最小化施工投资成本，最大化利用风能。
以环渤海地区为例，正是由于该地区面临着海床地质条件复杂和海冰灾害严重的问题，会对机组基础造价产生很大的不利影响。通过采用更大单机容量的海上机型，减少机组数量，是应对上述问题的有效举措。
我国常见海上项目中机组基础造价费用范围（单位：kW/元）
第三是大容量机组的建设成本，如全场设备吊装成本、全场基础造价等都明显低于小容量的机组。如下图所示，单机容量为6MW的机型，在我国常见项目中的吊装费用范围，相比单机容量为3MW、4MW、5MW的机型分别低42%~48%、26.7%~29%、12.7%~12.8%。基础造价成本范围，相比上述单机容量的机型分别低22.5%~20%、10.7%~20%及20%。
国内常见海上项目中吊装费用范围（单位：kW/元）
第四大容量机组比小容量机组的整场运维成本更低。据悉，运维成本占海上风电项目全寿命周期成本的20%至25%，而超过50%的运维成本为海上交通成本。通过采用单机大功率降低机组台数，对于降低高昂的海上运维成本有重要的意义。而对于离岸距离远、作业窗口期短的海上项目，效益会更为显著。
第五是大容量机组配备大叶轮直径，发电能力更强。随着大叶片技术的日趋成熟，大容量机组能够实现更大的扫风面积。国际上风轮直径在180米以上级别的机组，已经在研发和安装样机。国内风轮直径在170m以上级别的机组，在1年左右就可进入商用阶段，预计在未来3年，国内180m以上风轮直径的机组也会逐步进入商业化。
以风轮直径为171m的6MW机组为例，其单位kW扫风面积相比市场4MW和4.5MW机型分别高出约15.4%和4.4%，能够更有效地利用风速较低的风能。
海上机型单位千瓦扫风面积对比
并且，大容量机组在标准化设计的海上风电场中，比小容量机组所造成尾流影响更小。例如，采用国际通用行业工具软件测算，6MW机组的尾流影响比4MW机组少2个百分点至4.5个百分点，从而间接提升2%至4.5%的发电量。
可以说，无论是在经济性，还是在技术发展趋势，以及政策层面上，6MW单机容量级别海上风电适应性机型都将成为中国海上风电发展的必然选择。可预知的是，中国海上风电机组的大型化已是大势所趋。
