风电降本不只是整机设备价格下降,而是终传导至风电度电成本(LCOE)降低,风机大型化主要通过三条路径实现这一点:
一、风机造价下降
风机的大型化和轻量化为风机提供了成本下降空间并作用于价格。四平鼓风机认为大型化和轻量化为风机带来的是单位零部件用量的持续下降。目前头部整机厂在机型开发中越来越多采用平台化设计,即从规格尺寸上来看风机外形、大部件没有显著变化,仅在关键部分的输出功率或载荷上存在差异,例如发电机、增速机、叶片等,因此能够摊薄单位零部件的用量和采购成本。目前单GW风机的铸件耗量已经从2.5万吨下降至2万吨,塔筒配套量已经从12万吨下降至8万吨。大型化和轻量化带来的成本下降为风机价格下降让出了足够的空间,也成为2021年初至今风机价格持续下降的主要原因。
二、摊薄非设备成本
风机的大型化摊薄非设备成本。风电机组单机容量的大小直接影响同等装机规模所需机组台数,例如100MW的项目此前所需20台5MW风机,可降至14台7MW风机,从而减少了6个塔筒和6个塔桩的基建成本;进而对线路、塔架等的投入产生影响,推动风电场配套建设和运维成本的下降;在土地资源有限的情况下,大容量机组还可缓解风电机组点位不足等问题。据测算,当机组单机容量由2MW增加到4.5MW时,项目投资成本显著下降,静态投资可降低932元/千瓦,全投资IRR可提升2.4Pcts,资本金IRR可提升9Pcts,LCOE可降低0.0468元/千瓦时。当前陆上风机主力机型已经从2MW以下逐渐过渡到4-5MW,海上风机主力机型来到7-8MW,目前正在向10MW迈进。
三、提升发电小时数,终降低度电成本
一般来说,在同等风速情况下,叶片更长,扫风面积更大,发电量也相应增大;塔筒越高、切变值越大,风能利用价值也就越大。尤其随着近年来国内风电的大规模开发,风电场选址逐渐转向低风速资源分布区,大叶片和高塔筒的应用可有效降低对最低风速的要求,提升风机利用小时数,增加有效发电量。据金风科技测算,以3MW机组为例,若叶片加长5m,扫风面积可增加0.81m2/kW,年利用小时数可提升208小时;在切变为0.13的情况下,3MW机组的塔筒每增高5m,年利用小时数可提升26小时。