十三五末期，中國承諾節能減排目標即在2020年可再生能源節能減排的目標已定，彰顯大國責任。風力發電作為可再生能源主力的作用也已凸顯，以“新疆、甘肅”為代表的“三北”地區風力發電發展受限，資源開發技術的提升和精細化發展，以及“長跑”理念的風電戰，已經轉入“低風速”區域，即：轉入中東部和長江以南區域。“低風速”已成為風電十三五發展的關鍵詞。適用于類似中東部區域項目的低風速下風資源的風機，被稱為低風速風力發電機組，那么……
　　
　　低風速風力發電機組誕生意味著什么
　　
　　讓我們先看一個數據
　　
　　地  點：湖北桃花山
　　
　　風  速：年平均風速5米/秒
　　
　　小時數：年等效滿負荷利用小時數超過2000小時。
　　
　　機  型：GW115/2000Kw-HH85(輪轂高度)。 　　 　　
　　年平均風速在5.0米/秒的低風速項目，采用低風速風機解決方案后，項目年等效滿發小時數超過2000小時。湖北石首桃花山風電場就是典型的低風速風電場。不少業內、行業專家和政府能源部門也到現場進行考察和踏勘。
　　
　　據氣象局最新評估結果，中東部和南部地區風速在5.0米/秒以上達到經濟開發價值的風資源技術可開發量接近9億千瓦。而截止到2015年底，全國風電累計裝機1.45億千瓦，其中“三北”地區占71.7%，共1.04億千瓦。從這些數據來說，低風速風機的誕生將重新掀起一股風電發展的新時代，中東部和南方區域風電未來發展“可為”，低風速風機未來“可為”。
　　
　　大勢所趨：十三五風電發展將“百萬雄獅過大江”
　　
　　中國可再生能源學會風能專業委員會秘書長秦海巖，在中國能源報微信公眾號發表署名文章：《秦海巖：“十三五”風電發展規劃，應著重推進“中東部”開發》。文章觀點認為，“要實現我國風電產業在“十三五”期間的可持續發展，就要保證2000萬千瓦以上的年度增長規模，從而避免因市場大幅萎縮，致使一個具有良好發展前景的戰略性新興產業半路夭折；要保證到2020年實現2.5億千瓦的累計裝機，才能兌現我國應對氣候變化減排的承諾目標。這些就是要求我們必須調整發展布局，加大中東部地區開發力度”。文章中所說的“加大中東部地區開發力度”，就是要加大類似“湖北桃花山項目”的開發，更是要加大所有可技術開發的低風速區域項目開發。
　　
　　眾所周知，低風速項目開發，最重要的選擇之一就是選用適應低風速資源的低風速風機。低風速風機，是能夠將較低風功率密度的風能持續不斷轉換成合格品質電能的設備，在風電場中起著非常重要的作用。打個比方來說，“低風速風機”對于風電場，就好像心臟對于人類一樣，不斷將“電能血液”輸送到電網各個需求端。中東部區域風資源項目空間廣闊，不斷“敦促”和“刺激”各風電主機設備商推出不同系列低風速風機。對低風速資源和機型的系列研究和應用，金風科技一直走在國內外的前沿，不斷推出具備競爭力的低風速解決方案機型。正如金風科技董事長武鋼先生所說，“低風速機組技術是我們一直致力研究的方向之一。” 　　 　　
　　低風速風資源項目的建設是一個復雜系統工程。單從機組來說，大葉輪、高塔架和“葉輪額定風況下的最優跟蹤”等策略，會讓低風速風機“更有價值”。
　　
　　風能等可再生能源具有分布廣、密度低的特性，極為適合就近開發，就近上網使用。中東部的氣候（沿海腐蝕、高溫、 高濕、 寒冷、 高海拔）、風資源（風速低，湍流大，瞬時風速變化）、局部地形（山地復雜地形、潮濕區域）以及經濟社會發展（不限電、好消納）等特點，不同于“三北”區域特點，這就要求低風速風機在設計環節上要精細化考慮，能夠最大化、最經濟利用低風速資源。
　　
　　風機設計理念來自于貝茨理論和能量公式。我們就以能量公式為主線，通俗地解釋低風速風機，如何在“低風速”下讓項目發電更多，讓開發商有更多收益，創造更多的社會效益。
　　
　　能量公式： 　　
　　P是發電功率，單位W；
　　
　　ρ是空氣密度，單位kg/m3；
　　
　　V是來流風速，單位m/s；
　　
　　R是風輪半徑，單位m；
　　
　　Cp是風輪功率系數；
　　
　　η是機組效率，包含機械效率、電氣效率與自耗電效率。
　　
　　這里的ρ是空氣密度，一般是不能改變的。因而，通俗點說，低風速風機就是要讓機型的“R”，輪轂高度處的“V”，機型的“Cp”，以及機型的傳動“η”，都能綜合取值達到盡可能的大。當然是在保證機組的設計安全、運行安全和運行維護安全的基礎上。
　　
　　1 風機的“R”要“足夠大”，即采用較長的風機葉片，增加風機吸入風的能量
　　
　　增大風機葉輪直徑，就是增加掃風面積，我們這里引入“單位千瓦的掃描風面積”的概念，單位千瓦掃風面積衡量機組吸入風能的水平。例如，直徑是115米，單機容量是2000kw，那么該風機的單位千瓦掃方面面積就是5.190m2/Kw。如果某機型的單位千瓦掃風面積比這個小，說明吸入風能的能力比115-2000的機型差。當然，葉片直徑越大，機組的載荷和疲勞會受到較大影響，尤其是軸承、塔筒等承載力也會隨之變化，低風速風機必須很好的在設計上解決這些問題。
　　
　　2 輪轂高度處的“V”要足夠大
　　
　　“V”是風機輪轂高度處的風速。大家知道，根據風的形成機理，中東部南方區域的風速比較小，遠低于“三北”區域的風速。部分地方的風速會隨著垂直高度增加而增加較大，采用高的塔架來獲取較高的風速已經成為必然選擇。所以說，低風速風機配比的塔筒高度一般較高。目前，歐洲風機的塔架高度已經大于140米，主流技術分別為鋼塔架、混凝土和鋼的混合塔架和柔性塔架等三種。據統計，歐洲市場的裝配高輪轂塔架的機組已經超過15,000臺套。
　　
　　目前，國內風機的輪轂高度一般主流在85米以上，且120米以下。其中，90米到120米期間，主要是混合塔架（下段是混凝土，上部是鋼塔），柔性塔架技術主要用在120米以上。混合塔架的混凝土工藝分為預制工藝（用模具預制好之后拉到現場進行組裝，）和現澆工藝（在項目現場進行水泥澆灌）。國內后期，將采用多種混凝土高度和多種鋼塔筒高度，進行多種排列組合搭配的混合塔架，以及120米的柔性塔架的技術方案。高塔架的技術方案的成熟需要至少一年的安全迭代計算，才能確保機組的安全。如此才能最大化利用額定低風速下的風能，這就要求低風速風機不斷優化控制策略。具有較大裝機量的設備廠家在此會有更大優勢。
　　
　　3 機型的“Cp”持續最大，具有高的吸風效率
　　
　　持續“額定功率下葉片的最優跟蹤”，保證葉輪吸風效率持續最高，是低風速風機另一技術熱點。用通俗的話來說，讓風機在較長的風速段內保持最長且最高的發電時間。目前，直驅永磁全功率變流技術優勢非常明顯。
　　
　　美國著名咨詢機構FTI發布《全球風電市場2015年分析報告》，發布了全球TOP10機型，其中對“吸風效率”作了說明。報告說,“它在設計上實現了新的技術突破，采用了全新的設計概念“額定功率下最佳葉輪跟蹤”，顯著提升了吸風效率”。這里說的機型為GW115/2000kw機型。之所以會如此，一是直驅機組全功率變流的特征， 另一個是 GW115/2000 機組葉片技術的創新，這也是低風速風機必須采用技術之一。
　　
　　簡單地說，就是國內的機組產品只能從 4～5 米 / 秒的風速向上最優跟蹤，而 GW115/2000Kw的最優跟蹤風速往前可以延伸到 2.5 米 / 秒的風速區域， 覆蓋了其他機組在切入風速 2.5 米 / 秒到4 米 / 秒之間無法最優跟蹤的區域； 同時， GW115/2000 到 9 米 / 秒 風 速 就達到額定滿發狀態， 不需要最優跟蹤了， 也覆蓋了其他一些額定功率 10米/ 秒的機組 在 9 米 / 秒到 10 米 / 秒之間無法最優跟蹤的區域。
　　
　　4 選擇機組的技術路線使得“η”盡可能大
　　
　　機組效率，是指風能吸收后，通過機械或電氣的損耗后，風能轉換成電能的效率。目前，市場的“全功率”、“永磁”和“直驅”的兩兩組合技術的“機型”的機械等效率，會大于傳統的雙饋感應型風力發電機組。無齒輪箱的機組的機械效率傳遞會高出3%～5%以上。低風速下，兩者表現更為明顯，這已經是行業共識。
　　
　　此外，由于低風速區域的環境復雜性，使得低風速機組葉片的結冰處理工藝設計和控制策略優化、瞬時風速變化導致機組安全以及控制策略優化等，成為低風速機型必須解決的問題。不同廠家也采用不同方式和思路來解決這些問題并達到最優。總結來說就是“高”、“大”、“直”。 　　
　　說了這么多，讓我們看看市場上的低風速風機的發展。
　　
　　眾所周知，1998年成立的金風科技可謂是中國風電發展的縮影，對于低風速和低風速風機的研究始于2008年，一直走在理論研究，風機制造技術的前列，從GW1500和GW2500，再到GW2000。
　　
　　GW93/1500 機型使年平均風速在 5.5 米 / 秒的風電場具備開發價值， GW121/2500 機型使年平均風速 6 米 / 秒以上的風電場可以獲得較好收益， 尤其是一些風速較好、 機位點相對較少的風電場。目前推出的 GW115/2000 機型，則再一次將風能資源的捕捉區域下探到了風速 5.2 米/ 秒的范圍，這樣可以讓南方市場增加幾千萬千瓦的可開發容量， 大大提升國內南方地區的可再生能源的利用。同時， GW115/2000 這款機型適用于 6.5 米 / 秒以下風區， 與金風原有的 GW93/1500、 GW121/2500 機型形成了針對低風速區的產品系列，豐富了國內客戶在低風速區的產品選擇。可根據風資源區域特點以及投資收益的要求滿足客戶的個性化需求， 通過“混合單機容量、混合輪轂高度、混合葉片直徑”等排列組合方式，可“精準”地確保可開發區域項目的經濟性保障。GW115/2000 機型的輪轂高度也非常豐富，分別有80米、85米、100米和120米。正如文章開頭提及的湖北石首桃花山項目就使用的GW115/2000機型。 　　
　　低風速風機在未來必然“拳腳大開”。不斷迭代演進的低風速風機，投入到中東部區域，意味中國風電發展迎來一個暫新的“低風速技術”時代。中東部和南方區域風電未來發展“可為”，低風速風機未來“可為”。從另外維度來說，只要國家制定支持政策，按照設計節奏來解決棄風限電等問題，通過這些低風速風機的來開發對應的可開發容量，我國的2020-2050國家戰略以及對國際的碳排放承諾是可以兌現。
　　
　　按照每年2000萬的建設容量計算，到十三五末期，低風速區域將會為社會效益貢獻的增加值，不少于為社會節約標煤7，256萬噸，減少二氧化碳排放約20，941萬噸，減少二氧化硫排放12.08萬噸，減少氮氧化物16.37萬噸，社會效益可觀。