科技创新规划解读丨科技创新赋能“双碳”目标下风电大规模高质量发展

科技创新规划解读丨科技创新赋能“双碳”目标下风电大规模高质量发展

科技创新规划解读丨科技创新赋能“双碳”目标下风电大规模高质量发展,

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　　近年来，在“双碳”目标指引下，我国基本形成全球最具竞争力的风电产业体系和产品服务，并呈现大型化、智能、综合利用等发展趋势。展望“十四五”时期，我国风电科技将围绕技术创新、产业协同、智能化、低碳化的发展方向，重点突破关键技术，引领全球风电科技发展，进一步促进成本下降，支撑风电大规模高质量发展。

　　全球风电机组单机功率大型化趋势明显。2020年全球新增海上风电机组的平均功率已经突破6MW，而新增陆上风电机组的平均功率也达到2.9MW。目前，西方主要风电机组正向10MW以上方向发展，西门子8~10MW风电机组、通用电气12MW风电机组乃至更大功率电机已经投入使用，140~170米高塔架也已规模化应用，最大风电机组叶片已达200米以上。未来十年海上风电机组的平均额定功率将翻一番，6MW以上机型占据海上风电绝对主导地位，8~10MW研发和投产速度加快。全球风能理事会（GWEC）预计2025年全球新增海上风电机组的平均功率将达到11.5MW，而新增陆上风电机组的平均功率也将增加到4.5MW，预计2030年海上风电机组的额定功率将达到20MW，风轮直径将达到300米。

　　全球风电机组主流技术路线为双馈型、直驱型和半直驱型。近50年来，全球风电技术经过了四个阶段的演变：定桨定速、主动失速、变桨变速+双馈、永磁+直驱+全功率，技术发展趋势是日趋简单、高效、可靠、友好。国外陆上风电已经全面进入4.X/5.XMW平台主导全球市场，并进入6MW时代。双馈技术路线起步最早，大面积应用于陆上风电且存量装机占比最大。直驱技术路线近年发展迅速快速成熟。半直驱技术路线起步最晚，装机占比目前仍较小但增长迅速。随着海上风电和大兆瓦化的发展，半直驱海上风电机组市场份额快速上升。

　　全球海上风电装机规模不断扩大。2020年底全球海上风电累计装机规模达到3520万千瓦，是五年前的三倍。根据GWEC的数据显示，5年来全球海上风电累计装机量呈现逐年上升趋势。从2016年的1450万千瓦上升至2020年的3530万千瓦，而中国的装机容量也达到了707万千瓦，占比达到了20%。根据彭博新能源财经（BNEF）预测，到2030年全球海上风电装机规模将达到1.54亿千瓦。

　　开展漂浮式风电和风电制氢技术示范，推动风电向深远海迈进。日前，欧洲风能技术与创新平台（ETIP-Wind）发布了《风能路线年间欧盟风能技术五个重点领域的研发优先事项，包括：并网及系统集成、运行与维护、下一代风能技术、降低海上风电成本相关技术和浮动式海上风电等。路线图指出了各技术领域面临的关键挑战和近、中、远期研发优先事项，明确了研发优先级。此外，美国和欧盟均提出了深远海海上风电和绿电制氢发展战略，加速推动海上风电产业的发展。通过示范项目，众多欧洲国家在国家层面大力支持深水风电的部署，计划将其从研究阶段部署到商业范畴。2020年全球宣布开发的绿色制氢项目规模达到5000万千瓦，澳大利亚、英国、德国、奥地利、荷兰、比利时纷纷布局海上风电制氢，壳牌公司计划到2040年达成1000万千瓦海上风电装机规模、年产80万吨绿色氢气的目标，实现领跑全球。

　　风电装备已形成较为完备的产业体系。我国风电经过20多年的技术引进、消化吸收和自主研发，风电装备已涵盖双馈、直驱和半直驱三条主流技术路线，形成适应低风速、低温、盐雾、台风、高原、海上等多种特殊环境的成熟产品体系。其中，我国自主研发的低风速型风电机组，已将可利用的风能资源下探到4.8m/s左右，这不但提高了低风速地区风电开发的经济价值，还极大提高了我国风能资源开发潜力，在全球处于领先地位。我国已形成较为完备的风电设备配套产业链，除风电变流器、主轴轴承仍然主要由国外品牌占据外，海底高压电缆、风电功率预测装置等风力发电相关附属设备逐渐打破国外技术壁垒，正加速实现国产替代，风电设备零部件国产化率达到95%以上，国内风电装机90%以上采用国产风电机组。

　　风电机组研发创新与国际总体保持同步。我国于21世纪初实现了600kW级和750kW风电机组的批量生产能力，国产MW级风电机组于2006年开始批量生产。经过十多年的发展，到2020年中国陆上风电场主流机型单机容量已提高到2.0MW~2.9MW（最大为5MW），陆上风电机组平均单机容量达到2.6MW，比2010年增长76%；海上风电场主流机型单机容量已达到5.0MW以上，10MW海上风电机组已开始试验运行，海上风电机组平均单机容量达到4.9MW，比2010年增长85%。截至2020年底，我国8家风电机组整机制造企业进入全球前15名，产能占全球风电机组整机制造能力的35%以上，2020年我国产业链产品占比达54%以上，成为全球最大的风电装备制造基地。2020年底，风电设备出口到34个国家和地区，已累计出口约2730台风电机组，（发运）容量接近640万千瓦。

　　技术创新和规模效应加快促进风电成本下降。过去10年，通过高塔架、翼型优化、独立变桨、场群控制、环控系统优化、涂料改进和测风技术等技术创新，我国风电发电效率提高了20%~30%，发电量提升了2%~5%，运维成本下降了5%~10%。在技术创新、规模效应的双重促进下，我国风电设备价格降低了近65%，风电场开发造价降低了近40%，平均度电成本下降了40%以上，而发电性能和可靠性得到了进一步提高。在国家政策的指引下，我国陆上风电已实现平价上网，未来开发成本将低于化石能源，海上风电也将逐步实现平价上网。

　　为贯彻习总书记在气候峰会上重要讲线年风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上的决策部署，预测“十四五”末风电并网装机规模将达到5亿千瓦以上，2030年并网装机规模预计将达到7亿千瓦以上，风电整机和零部件制造、勘测设计、施工建造、运行维护、拆除回收等产业链各环节的市场需求均持续扩大，风电将迎来空前发展机遇与发展空间。未来风电技术的发展方向及趋势主要有以下几方面：

　　装备制造技术朝“大功率、高塔架、大叶片”方向发展。为破解土地资源约束问题和降低建设成本，推动“提质增效”，大功率、长叶片、高塔筒风电机组技术是主要方向。我国陆上新装风电机组单机已在3WM以上，海上风电单机容量也均已超过5MW，金风科技陆上8MW直驱永磁风电机组已完成吊装，东方电气10MW海上风电机组也已在福建兴化湾并网发电。大功率风电机组的应用，可大大提高风电开发建设的效率，有力降低开发建设成本，进一步促进风能资源的最大化利用。

　　开发建设技术朝“深远海、大漠、高原”区域发展。受到土地、生态等各项限制性因素制约和资源承载力限制，以及随着特高压技术的成熟和基础设施的完善，未来陆上风电在因地制宜开发中小型风电场的基础上，加强西部大漠、高原等地区的发展，形成规模化、基地化建设项目；得益于大功率风电机组技术、漂浮式风电技术和柔直送出技术的成熟，我国海上风电也将逐渐走向深远海海域。

　　运维管理技术朝“智能化、信息化、标准化、集群化”方向发展。目前，风电场智能化运维技术正在向着信息化、标准化、集群化的方向发展，主要包括风电机组和风电场综合智能化传感技术，风电大数据收集、传输、存储、整合及快速搜索提取技术，大型风电场群远程通信技术，以及风电场集群智能调控技术等。运维管理技术的进步，将大大提高未来风电场运维管理效率，并重新塑造风电场未来形态，推动大规模风电场集群及少人无人值守电站的普及。

　　风电综合利用技术朝“就近消纳、多能互补、融合创新”方向发展。分布式能源应用技术、柔性并网技术、储能技术以及微电网调控技术的发展成熟，将促进“就近消纳、多能互补、融合创新”能源利用的推广普及。此外，风电电源和传统电源、储能、负荷、其他新能源、充电桩和智能配电保护系统等都会产生更多元和深入的互动，在运行控制、信息交互和安全方面必将有广阔的技术发展空间。

　　“十四五”期间，我国将落实集中式开发与分散式开发并举、陆上风电建设与海上风电建设并举、就近消纳与外送消纳并举、单品种开发与多品种互补并举、单一场景与综合场景并举，并结合我国制造业转型升级的国家战略，积极推动整机设备和零部件出口。“十四五”我国风电技术发展的重点方向是推动风电机组向大型化、轻量化、智能化、数字化方向发展，加快大功率风电机组与高塔架、大叶片的技术组合迭代速度，借助信息化、集群化以及多学科的交叉融合，实现叶片、主轴承、控制元器件等关键核心技术突破，打造自主可控、安全高效的风电产业链供应链。

　　2020年9月，习总书记在第75届联合国大会上提出了我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的战略目标，对我国能源电力发展提出了新要求。据预测，为实现碳达峰、碳中和目标，到2030年，我国风电装机需要达到7~9亿千瓦；到2060年，则需要达到25~30亿千瓦。风电在迎来空前发展机遇与发展空间的同时，也面临诸多挑战，风电技术创新将成为应对这些挑战的关键因素。

　　加强技术创新，零部件制造国产化替代进程加速。国内风电机组原来以低单机容量为主，相关零部件制造技术的突破相对比较容易。随着单机容量的提高，作为风电机组核心部件的轴承、齿轮箱和控制系统等因为具有相对高的技术壁垒，国内市场的供应仍然存在瓶颈。未来风电产业国产化替代将加速进行，其中，超大型风电机组的核心零部件国产化进程决定了大型风电机组是否能够满足市场需求。

　　推进产业链协同，实现风电装备“大功率、高效能、智能化、低成本”。提高效能、降低成本是促进风电产业持续大规模发展的重要措施，大功率风电机组在减少土地占用、降低投资成本和提高风能资源利用效率方面有巨大优势，是未来风电装备制造发展的趋势，未来更大功率、更长叶片、更高轮毂的风电机组将陆续出现并大规模应用。另一方面，为构建智慧型能源系统，提高风电场运营管理效率，借助先进的传感器技术，具备全感知能力的风电机组将成为未来主流。

　　应用智能化技术，推动风电产业衍生新业态。具备全感知能力的风电机组推动基础设施智能化革命，重塑能源生产和社会分配方式，实现绿色生产、交易、传输、使用全过程的智能化。借助先进的传感器技术，以智能化为手段，以分布式风电为中心搭建虚拟电厂和能源利用中心，实现与大电网互为补充备用，推动电力运营、交易和结算等商业模式的成熟，能源共享万物互联的理念有望走向现实，风电企业也将从制造走向运营和服务，风电产业的外延将不断打开。

　　健全风电全生命周期绿色循环产业，实现全产业链脱碳。风电设备退役后，大多数机组的部件可回收，包括基础、塔筒、齿轮箱和发电机等，但风电叶片由玻璃纤维复合材料、塑料和树脂加工而成，较难回收，将增加环保压力。研发具有替代性可回收材料的“零废风电机组”，推动实现上游金属原材料开采，下游运输、吊装、运维及设备退役处理全生命周期内的“零碳排放”将成为未来发展方向。

　　根据习总书记2020年12月在气候雄心峰会上提出的“到2030年非化石能源占一次能源消费比重达到25%，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上”的目标要求，“十四五”期间可再生能源将成为我国能源消费增量的主体。随着风电装机规模的不断增加和产业技术创新能力的持续提升，降低全生命周期的度电成本是规模化风力发电技术进步的主要方向。未来 5~10 年主要发展大型、高可靠性、高效和适应我国风能特点的风电技术，重点开展大型风电机组关键技术、深远海域海上风电关键技术、风电数字化设计与运维技术等。

　　风电机组继续保持向大型化、定制化和智能化方向发展，为把握世界风电技术前沿及发展趋势，应集中攻关超大型海上风电机组核心关键共性技术，重点研究整机设计技术、超大型叶片的气动及结构设计、中高速传动技术、中高速同步发电机、整机载荷控制、环境适应性等技术、全功率变流技术、控制技术等，为大型陆地风电场和海上风电场建设做好技术储备。

　　随着深远海开发提上日程，漂浮式海上风电技术将得到进一步发展和应用。将集中攻关深远海域海上风电开发关键技术，研究深远海域漂浮式测风、雷达测波、大型海上风电换流平台以及直流海底电缆的设计、建造、施工等关键技术，储备海上风电场柔性直流系统及成套技术、柔性直流换流站平台技术；掌握大水深风电机组基础结构整体耦合设计、振动控制与建造安装关键技术，建立支撑10MW及以上大型海上机组的施工及运维技术，探索深水区域漂浮式风电机组基础设计与施工建设技术。

　　风电机组智能化的关键是软件的开发应用，未来软件开发的投入将大幅度增加，开展风电机组整机和关键部件的设计工具研发，突破风电机组气弹耦合仿真关键技术，打破被欧美长期垄断用于设计研发的工程分析软件的局面，将有助于建立行业技术生态圈，培育系统成熟的风电技术，进一步降低度电成本，使我国风电技术具备国际竞争力。

　　风电数字化与智能制造、风电试验测试技术、风电场运维智能物联平台等也是前沿研究问题。推动风电产业链数字化、网络化、智能化，构建上下游协同研发制造体系，集中攻克自适应控制、风电场场群尾流控制、数字孪生等数字化风电技术，推动陆上风电精细化运维、海上数字化运维、智能故障诊断预警，以及全尺度地面传动链测试系统、海上风电测试技术实证基地建设，推动风电产业整体技术进步。

　　我国风电发展已历经二十余年，越来越多的风电机组将达到设计寿命，退役风电机组的处理与应用将对资源利用、环境保护、全生命周期成本产生较大影响。为此，应着重加强对叶片及永磁材料的分解回收方法研究，掌握低成本、低污染、高效率的风电机组零部件回收与再利用核心技术，突破叶片低成本破碎、有机材料高温裂解、玻纤再循环利用以及巴莎木循环再利用等技术，提升能源资源利用效率，推广风电机组回收再利用技术，大力发展循环经济。

　　新材料应用将成为风电行业突破的热点区域。基于目前相关材料在风电产业中的应用现状，需要加大材料国产化替代的关键技术研究，包括具有特殊性能的新型轴承材料，铸铁材料，永磁发电机高密度材料，高强度、低密度碳纤维材料，叶片前缘保护材料和热塑性复合材料等，将新的材料和工艺不断应用到风电设备制造中，实现高效、灵活、低成本地风能获取。

近年来，在“双碳”目标指引下，我国基本形成全球最具竞争力的风电产业体系和产品服务，并呈现大型化、智能、综合利用等发展趋势。展望“十四五”时期，我国风电科技将围绕技术创新、产业协同、智能化、低碳化的发展方向，重点突破关键技术，引领全球风电科技发展，进一步促进成本下降，支撑风电大规模高质量发展。

　　全球风电机组单机功率大型化趋势明显。2020年全球新增海上风电机组的平均功率已经突破6MW，而新增陆上风电机组的平均功率也达到2.9MW。目前，西方主要风电机组正向10MW以上方向发展，西门子8~10MW风电机组、通用电气12MW风电机组乃至更大功率电机已经投入使用，140~170米高塔架也已规模化应用，最大风电机组叶片已达200米以上。未来十年海上风电机组的平均额定功率将翻一番，6MW以上机型占据海上风电绝对主导地位，8~10MW研发和投产速度加快。全球风能理事会（GWEC）预计2025年全球新增海上风电机组的平均功率将达到11.5MW，而新增陆上风电机组的平均功率也将增加到4.5MW，预计2030年海上风电机组的额定功率将达到20MW，风轮直径将达到300米。

　　全球风电机组主流技术路线为双馈型、直驱型和半直驱型。近50年来，全球风电技术经过了四个阶段的演变：定桨定速、主动失速、变桨变速+双馈、永磁+直驱+全功率，技术发展趋势是日趋简单、高效、可靠、友好。国外陆上风电已经全面进入4.X/5.XMW平台主导全球市场，并进入6MW时代。双馈技术路线起步最早，大面积应用于陆上风电且存量装机占比最大。直驱技术路线近年发展迅速快速成熟。半直驱技术路线起步最晚，装机占比目前仍较小但增长迅速。随着海上风电和大兆瓦化的发展，半直驱海上风电机组市场份额快速上升。

　　全球海上风电装机规模不断扩大。2020年底全球海上风电累计装机规模达到3520万千瓦，是五年前的三倍。根据GWEC的数据显示，5年来全球海上风电累计装机量呈现逐年上升趋势。从2016年的1450万千瓦上升至2020年的3530万千瓦，而中国的装机容量也达到了707万千瓦，占比达到了20%。根据彭博新能源财经（BNEF）预测，到2030年全球海上风电装机规模将达到1.54亿千瓦。

　　开展漂浮式风电和风电制氢技术示范，推动风电向深远海迈进。日前，欧洲风能技术与创新平台（ETIP-Wind）发布了《风能路线年间欧盟风能技术五个重点领域的研发优先事项，包括：并网及系统集成、运行与维护、下一代风能技术、降低海上风电成本相关技术和浮动式海上风电等。路线图指出了各技术领域面临的关键挑战和近、中、远期研发优先事项，明确了研发优先级。此外，美国和欧盟均提出了深远海海上风电和绿电制氢发展战略，加速推动海上风电产业的发展。通过示范项目，众多欧洲国家在国家层面大力支持深水风电的部署，计划将其从研究阶段部署到商业范畴。2020年全球宣布开发的绿色制氢项目规模达到5000万千瓦，澳大利亚、英国、德国、奥地利、荷兰、比利时纷纷布局海上风电制氢，壳牌公司计划到2040年达成1000万千瓦海上风电装机规模、年产80万吨绿色氢气的目标，实现领跑全球。

　　风电装备已形成较为完备的产业体系。我国风电经过20多年的技术引进、消化吸收和自主研发，风电装备已涵盖双馈、直驱和半直驱三条主流技术路线，形成适应低风速、低温、盐雾、台风、高原、海上等多种特殊环境的成熟产品体系。其中，我国自主研发的低风速型风电机组，已将可利用的风能资源下探到4.8m/s左右，这不但提高了低风速地区风电开发的经济价值，还极大提高了我国风能资源开发潜力，在全球处于领先地位。我国已形成较为完备的风电设备配套产业链，除风电变流器、主轴轴承仍然主要由国外品牌占据外，海底高压电缆、风电功率预测装置等风力发电相关附属设备逐渐打破国外技术壁垒，正加速实现国产替代，风电设备零部件国产化率达到95%以上，国内风电装机90%以上采用国产风电机组。

　　风电机组研发创新与国际总体保持同步。我国于21世纪初实现了600kW级和750kW风电机组的批量生产能力，国产MW级风电机组于2006年开始批量生产。经过十多年的发展，到2020年中国陆上风电场主流机型单机容量已提高到2.0MW~2.9MW（最大为5MW），陆上风电机组平均单机容量达到2.6MW，比2010年增长76%；海上风电场主流机型单机容量已达到5.0MW以上，10MW海上风电机组已开始试验运行，海上风电机组平均单机容量达到4.9MW，比2010年增长85%。截至2020年底，我国8家风电机组整机制造企业进入全球前15名，产能占全球风电机组整机制造能力的35%以上，2020年我国产业链产品占比达54%以上，成为全球最大的风电装备制造基地。2020年底，风电设备出口到34个国家和地区，已累计出口约2730台风电机组，（发运）容量接近640万千瓦。

　　技术创新和规模效应加快促进风电成本下降。过去10年，通过高塔架、翼型优化、独立变桨、场群控制、环控系统优化、涂料改进和测风技术等技术创新，我国风电发电效率提高了20%~30%，发电量提升了2%~5%，运维成本下降了5%~10%。在技术创新、规模效应的双重促进下，我国风电设备价格降低了近65%，风电场开发造价降低了近40%，平均度电成本下降了40%以上，而发电性能和可靠性得到了进一步提高。在国家政策的指引下，我国陆上风电已实现平价上网，未来开发成本将低于化石能源，海上风电也将逐步实现平价上网。

　　为贯彻习总书记在气候峰会上重要讲线年风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上的决策部署，预测“十四五”末风电并网装机规模将达到5亿千瓦以上，2030年并网装机规模预计将达到7亿千瓦以上，风电整机和零部件制造、勘测设计、施工建造、运行维护、拆除回收等产业链各环节的市场需求均持续扩大，风电将迎来空前发展机遇与发展空间。未来风电技术的发展方向及趋势主要有以下几方面：

　　装备制造技术朝“大功率、高塔架、大叶片”方向发展。为破解土地资源约束问题和降低建设成本，推动“提质增效”，大功率、长叶片、高塔筒风电机组技术是主要方向。我国陆上新装风电机组单机已在3WM以上，海上风电单机容量也均已超过5MW，金风科技陆上8MW直驱永磁风电机组已完成吊装，东方电气10MW海上风电机组也已在福建兴化湾并网发电。大功率风电机组的应用，可大大提高风电开发建设的效率，有力降低开发建设成本，进一步促进风能资源的最大化利用。

　　开发建设技术朝“深远海、大漠、高原”区域发展。受到土地、生态等各项限制性因素制约和资源承载力限制，以及随着特高压技术的成熟和基础设施的完善，未来陆上风电在因地制宜开发中小型风电场的基础上，加强西部大漠、高原等地区的发展，形成规模化、基地化建设项目；得益于大功率风电机组技术、漂浮式风电技术和柔直送出技术的成熟，我国海上风电也将逐渐走向深远海海域。

　　运维管理技术朝“智能化、信息化、标准化、集群化”方向发展。目前，风电场智能化运维技术正在向着信息化、标准化、集群化的方向发展，主要包括风电机组和风电场综合智能化传感技术，风电大数据收集、传输、存储、整合及快速搜索提取技术，大型风电场群远程通信技术，以及风电场集群智能调控技术等。运维管理技术的进步，将大大提高未来风电场运维管理效率，并重新塑造风电场未来形态，推动大规模风电场集群及少人无人值守电站的普及。

　　风电综合利用技术朝“就近消纳、多能互补、融合创新”方向发展。分布式能源应用技术、柔性并网技术、储能技术以及微电网调控技术的发展成熟，将促进“就近消纳、多能互补、融合创新”能源利用的推广普及。此外，风电电源和传统电源、储能、负荷、其他新能源、充电桩和智能配电保护系统等都会产生更多元和深入的互动，在运行控制、信息交互和安全方面必将有广阔的技术发展空间。

　　“十四五”期间，我国将落实集中式开发与分散式开发并举、陆上风电建设与海上风电建设并举、就近消纳与外送消纳并举、单品种开发与多品种互补并举、单一场景与综合场景并举，并结合我国制造业转型升级的国家战略，积极推动整机设备和零部件出口。“十四五”我国风电技术发展的重点方向是推动风电机组向大型化、轻量化、智能化、数字化方向发展，加快大功率风电机组与高塔架、大叶片的技术组合迭代速度，借助信息化、集群化以及多学科的交叉融合，实现叶片、主轴承、控制元器件等关键核心技术突破，打造自主可控、安全高效的风电产业链供应链。

　　2020年9月，习总书记在第75届联合国大会上提出了我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的战略目标，对我国能源电力发展提出了新要求。据预测，为实现碳达峰、碳中和目标，到2030年，我国风电装机需要达到7~9亿千瓦；到2060年，则需要达到25~30亿千瓦。风电在迎来空前发展机遇与发展空间的同时，也面临诸多挑战，风电技术创新将成为应对这些挑战的关键因素。

　　加强技术创新，零部件制造国产化替代进程加速。国内风电机组原来以低单机容量为主，相关零部件制造技术的突破相对比较容易。随着单机容量的提高，作为风电机组核心部件的轴承、齿轮箱和控制系统等因为具有相对高的技术壁垒，国内市场的供应仍然存在瓶颈。未来风电产业国产化替代将加速进行，其中，超大型风电机组的核心零部件国产化进程决定了大型风电机组是否能够满足市场需求。

　　推进产业链协同，实现风电装备“大功率、高效能、智能化、低成本”。提高效能、降低成本是促进风电产业持续大规模发展的重要措施，大功率风电机组在减少土地占用、降低投资成本和提高风能资源利用效率方面有巨大优势，是未来风电装备制造发展的趋势，未来更大功率、更长叶片、更高轮毂的风电机组将陆续出现并大规模应用。另一方面，为构建智慧型能源系统，提高风电场运营管理效率，借助先进的传感器技术，具备全感知能力的风电机组将成为未来主流。

　　应用智能化技术，推动风电产业衍生新业态。具备全感知能力的风电机组推动基础设施智能化革命，重塑能源生产和社会分配方式，实现绿色生产、交易、传输、使用全过程的智能化。借助先进的传感器技术，以智能化为手段，以分布式风电为中心搭建虚拟电厂和能源利用中心，实现与大电网互为补充备用，推动电力运营、交易和结算等商业模式的成熟，能源共享万物互联的理念有望走向现实，风电企业也将从制造走向运营和服务，风电产业的外延将不断打开。

　　健全风电全生命周期绿色循环产业，实现全产业链脱碳。风电设备退役后，大多数机组的部件可回收，包括基础、塔筒、齿轮箱和发电机等，但风电叶片由玻璃纤维复合材料、塑料和树脂加工而成，较难回收，将增加环保压力。研发具有替代性可回收材料的“零废风电机组”，推动实现上游金属原材料开采，下游运输、吊装、运维及设备退役处理全生命周期内的“零碳排放”将成为未来发展方向。

　　根据习总书记2020年12月在气候雄心峰会上提出的“到2030年非化石能源占一次能源消费比重达到25%，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上”的目标要求，“十四五”期间可再生能源将成为我国能源消费增量的主体。随着风电装机规模的不断增加和产业技术创新能力的持续提升，降低全生命周期的度电成本是规模化风力发电技术进步的主要方向。未来 5~10 年主要发展大型、高可靠性、高效和适应我国风能特点的风电技术，重点开展大型风电机组关键技术、深远海域海上风电关键技术、风电数字化设计与运维技术等。

　　风电机组继续保持向大型化、定制化和智能化方向发展，为把握世界风电技术前沿及发展趋势，应集中攻关超大型海上风电机组核心关键共性技术，重点研究整机设计技术、超大型叶片的气动及结构设计、中高速传动技术、中高速同步发电机、整机载荷控制、环境适应性等技术、全功率变流技术、控制技术等，为大型陆地风电场和海上风电场建设做好技术储备。

　　随着深远海开发提上日程，漂浮式海上风电技术将得到进一步发展和应用。将集中攻关深远海域海上风电开发关键技术，研究深远海域漂浮式测风、雷达测波、大型海上风电换流平台以及直流海底电缆的设计、建造、施工等关键技术，储备海上风电场柔性直流系统及成套技术、柔性直流换流站平台技术；掌握大水深风电机组基础结构整体耦合设计、振动控制与建造安装关键技术，建立支撑10MW及以上大型海上机组的施工及运维技术，探索深水区域漂浮式风电机组基础设计与施工建设技术。

　　风电机组智能化的关键是软件的开发应用，未来软件开发的投入将大幅度增加，开展风电机组整机和关键部件的设计工具研发，突破风电机组气弹耦合仿真关键技术，打破被欧美长期垄断用于设计研发的工程分析软件的局面，将有助于建立行业技术生态圈，培育系统成熟的风电技术，进一步降低度电成本，使我国风电技术具备国际竞争力。

　　风电数字化与智能制造、风电试验测试技术、风电场运维智能物联平台等也是前沿研究问题。推动风电产业链数字化、网络化、智能化，构建上下游协同研发制造体系，集中攻克自适应控制、风电场场群尾流控制、数字孪生等数字化风电技术，推动陆上风电精细化运维、海上数字化运维、智能故障诊断预警，以及全尺度地面传动链测试系统、海上风电测试技术实证基地建设，推动风电产业整体技术进步。

　　我国风电发展已历经二十余年，越来越多的风电机组将达到设计寿命，退役风电机组的处理与应用将对资源利用、环境保护、全生命周期成本产生较大影响。为此，应着重加强对叶片及永磁材料的分解回收方法研究，掌握低成本、低污染、高效率的风电机组零部件回收与再利用核心技术，突破叶片低成本破碎、有机材料高温裂解、玻纤再循环利用以及巴莎木循环再利用等技术，提升能源资源利用效率，推广风电机组回收再利用技术，大力发展循环经济。

　　新材料应用将成为风电行业突破的热点区域。基于目前相关材料在风电产业中的应用现状，需要加大材料国产化替代的关键技术研究，包括具有特殊性能的新型轴承材料，铸铁材料，永磁发电机高密度材料，高强度、低密度碳纤维材料，叶片前缘保护材料和热塑性复合材料等，将新的材料和工艺不断应用到风电设备制造中，实现高效、灵活、低成本地风能获取。