华北地区风电发展及润滑需求分析

赵原松

中国石化润滑油有限公司华北分公司

随着低碳环保政策的深入人心，国家愈发重视环境污染和节能减排。风电作为近几年大力发展的清洁能源，深受国家政策的大力支持。华北地区是国内风电主要的发展地之一，2022 年累计装机容量约占全国的30%，是全国装机容量最大的地区。在我国累计装机容量前五的省市中，3 个属于华北地区，分别为位列第一、装机容量为4 216 万千瓦的内蒙古；位列第二、装机容量为2 732 万千瓦的河北省，以及位列第四、装机容量为2 296 万千瓦的山西省。全国前十装机容量的省份如图1 所示。此外，华北地区也是我国风电场龙头企业的聚集地，有多家企业的优胜风电场数量达10个以上，包括中国大唐集团、国家能源集团、国家电投集团、华润电力、中国华能、国家电力和中国华电等，为华北地区风电的发展提供了便利。

图1 2022年全国十大风电装机容量的省份排行

华北地区风电发展现状及风电场分布

目前华北地区主要的风电市场集中在内蒙古自治区、河北省和山西省这三大省份。三省作为全国装机容量位居前列的地区，不仅得益于先天的环境优势，也离不开近年来我国对于可再生能源的高度重视，下面将针对这三省目前的风电现状及风电场分布情况展开介绍。

内蒙古自治区

风电发展现状

在华北的风电发展中，内蒙古首当其冲。作为风能资源最为丰富的地区，118.3万平方公里的土地上，风能总储量达到8.98 万千瓦，风能技术可开发利用量为1.5 亿千瓦，占全国可利用风能储量的40%，目前是全国风电装机容量最多的省份[1,2]。截至2022 年底，内蒙古风电累计装机并网4 216 万千瓦，自2006 年以来持续位居全国首位。在2022 全年的节能减排中，风力发电贡献了78.94%，在内蒙古的可再生能源中排名第一。随着近几年的大力发展，内蒙古的风电装备制造已经形成电机、控制系统、叶片、塔筒等较为完备的产业链，主流整机制造商金风科技、远景能源、东方电气、明阳智能等均在内蒙古设立了风电制造基地，带动了内蒙古新兴产业的发展。但同时风电的高比例、高质量发展也面临着新挑战，带来较大的并网消纳压力，因此亟需构建以新能源为主体的新型电力系统[3]。

在碳达峰碳中和的目标下，内蒙古将进一步推动规模化、集约化风电的发展。同时作为我国北方重要的生态安全屏障，内蒙古也需统筹好生态安全屏障建设和可再生能源发展的关系，在国土空间开发保护与可再生能源之间谋求协同发展[4]。

风电场分布

内蒙古风速的季节变化规律明显，且地广人稀，平坦的草场居多，对于建设大型风电场十分有利。内蒙古风速较高的地区主要位于中部，大多数风场也都建立在中部地区，大型的风场分布情况如图2 所示。其中辉腾锡勒风电场曾经是亚洲最大的风力发电场，于1996 年建成，由于地处内蒙古高原，具有较高的海拨且又位于风口，因此风力资源非常丰富[5]。但之后由于生态原因，风场的部分风机被拆除。未来内蒙古风电场的发展重点是提高风电的消纳能力，进一步减少内蒙古弃风电量，同时会进一步加强与京津冀联网，实现内蒙古风电在区域内统筹消纳。另一方面，分散式的风电场以及智慧风电场建设将会是内蒙古未来风电场建设的重点发展方向之一。

图2 内蒙古自治区主要风电场分布示意

河北省

风电发展现状

河北省地处东部沿海和“三北地区”，风力资源十分丰富，具有可观的风能开发利用前景，陆域风能资源总储量为7 400 万千瓦。风电的发展不仅调整了河北省的能源结构，解决了资源的匾乏困境，对于经济的发展和人民生活水平的提高也具有重要的作用[6]。张家口、承德北部、承德东部、唐山沿海、沧州沿海5 个区域的风能资源是河北省风能最为丰富的5 个地区。根据《河北省风电光伏发电资源规划》可知，2020—2030 年间，河北省各市风电技术可开发容量约6 300万千瓦，其中，张家口占总可开发容量的27.14%，承德占总可开发容量的25.23%，两市总和占到可开发容量的半数以上，是河北省最适合开发风电资源的2 个区域；而定州、辛集则相反，是河北省风电资源最低的2 个区域。

风电场分布

河北省风速较大的地区集中在张家口和承德市的北部，是由于其西北地势较高，主要以山地、丘陵为主，而其他地区则主要由平原和沿海滩涂组成，因此河北省的风电场主要集中在张家口和承德市。主要的风场分布如图3 所示。其中张北风电场在冬奥期间利用风电将清洁电力并入到冀北电网，再输向北京、延庆、张家口3 个赛区。由于河北地区近北京和天津等经济发展中心，因此在并网消纳方面相较内蒙古更为便捷。未来主要的发展方向是加快张家口、承德坝上风电开发，开发建设沧州、唐山、秦皇岛沿海大型风电场，加速风能资源的开发利用。

图3 河北省主要风电场分布示意

山西省

风电发展现状

山西省虽然拥有较为丰富的煤炭资源和较为发达的传统能源产业，但也面临着煤炭资源逐渐枯竭，产业结构单一和生态环境等问题。因此大力发展新能源对山西实现可持续发展、改善能源结构尤为重要。“十三五”期间，山西省建成晋北风力发电基地，有序开发了中南部低风速资源，风电装机年均增长了24.16%[7]。山西省风速的分布和地形地势有密切的关系，平均风速北部大于南部[8]。风能资源较好区域分布总体上可分为东部和西部，即以中部断陷盆地为界，西部区域风电技术开发量为502 万千瓦；东部区域风电技术开发量为790万千瓦[9,10]。上述地区主要为高山、丘陵地形，是山西风能最好的区域，也是风能开发的重点地区。目前山西省的风电装备产业链以“链主”企业太重集团为核心，牵引产业链各重点企业推进产业链建设，已初步形成以太重整机制造引领，发电机、齿轮箱、主轴、法兰、塔筒等配套产品同步发展的产业链体系。

风电场分布

山西省的风速整体不是很大，风速最大的地区位于五台山和神池附近，优质风能区分布于北部忻州、大同和朔州境内，处于我国的四类风能资源区。风电场分布也较为分散，目前最大的风电场是平鲁大山台风电场，位于朔州市平鲁区西水界乡,总装机容量约29.8 万千瓦。其他常见风场的具体分布如图4 所示。未来山西风电的发展将致力于形成配套完善的风电装备产业链，实现风电装备全生命周期闭环式的绿色发展。

图4 山西省主要风电场分布示意

华北三省 “十四五”政策支持情况

风电的发展离不开国家政策的大力支持，随着“低碳环保”的发展，国家在环境污染和节能减排上愈发地重视。作为清洁能源之一的风电，成为了国家政策重点支持的产业。下面将结合我国在“十四五”期间风电政策的相关情况，对华北三省的风电政策进行解读，通过了解“十四五”期间风电市场的发展趋势，为风电润滑的市场布局做准备。

内蒙古相关政策

内蒙古风能资源丰富，风电建设近年来发展迅速。“十四五”期间内蒙古作为装机大省将继续推进风力发电基地的建设，促进集中式风电的快速发展，计划在边境沿线布局风电基地2 000 万千瓦，打造蒙西、蒙东千万千瓦级新能源基地。一是要充分利用边境沿线地区丰富的风能资源，在阿拉善、巴彦淖尔、包头、乌兰察布、锡林郭勒盟等边境地区建设风电基地，集中连片开发打造边境清洁能源生产基地[11]。二是在风能资源优越、土地资源紧缺、靠近负荷中心的地区优先发展分散式风电，尤其是农村牧区等偏远地区。到2025 年，目标建成分散式风电项目400 万千瓦，风电累计装机规模达8 900 万千瓦。

在风电装备制造方面，计划形成年产800 万千瓦以上风电整机及其零部件。主要以包头市、通辽市、乌兰察布市、锡林郭勒盟等地区为重点进行集中部署，推进风电产业高端化、智能化发展。“十四五”期间，内蒙整体要在之后风电装备整机中重点发展5 兆瓦以上，具有高参数、高可靠性、低度电成本、智慧化的大型风电机组以及大功率的发电机。

河北省相关政策

“十四五”期间，河北省风电的重点发展地区是张家口和承德市。张家口是国内唯一的国家级可再生能源示范区，以此为契机，“十四五”期间要在其范围内建设容量更大的风电基地，并进一步提高能源利用率，目标到2025 年风电装机规模达到4 300 万千瓦。经统计，2020—2030 年间，河北省各市风电技术可开发容量约12 200 万千瓦，其中，张家口占总可开发容量的23.23%，保定占总可开发容量的13.44%，承德占总可开发容量的13.03%，沧州占总可开发容量的12.95%。此外，根据近期相关政策，河北省之后将进一步发展海上风电，合理利用海洋资源。未来将不仅要继续开发风电容量，同时要坚持以高端化、高效化、智能化为主攻方向，大力发展高端风电设备，提升省内风电发展水平，助力实现碳达峰的目标。

山西省相关政策

山西省作为煤矿大省，在近年碳中和碳达峰政策的引导下，“十四五”期间将逐渐适应煤电从主体性电源逐步向基础性电源转变的趋势。一是将利用风电和传统煤区的综合治理建设一批大型风电基地，探索大容量、高参数的先进煤电项目与风电等新能源项目一体化布局。二是依托“十四五”期间开工建设的外送输电通道，重点建设晋北风光火储一体化基地。预计到2025 年底，实现风电装机容量3 000 万千瓦。

同时也将大力发展风电产业链，因地制宜推进分散式风电的开发，主要是利用低风速风电技术和山地丘陵等土地资源，因地制宜开发风电，争取在2025 年底，实现新增并网分散式风电装机300 万千瓦，逐步打造成全国重要的风电装备制造基地[12]。

风电润滑需求分析

风能处于替代能源领域的核心地位，使得其细分市场也随之呈现快速增长的态势。目前来看，华北地区风电总体的发展都是朝着风电机组大型化、定制化智能化开发、大功率齿轮箱和百米级叶片部件的技术持续突破等方向进行，这势必带来风电相关产业的高速发展。能够保障风电正常运行的一大关键因素就是风电的润滑。

一般来说，风电机组通常会安装在偏远或沿海地区，所受气候、温差等影响较大，且不易维修，因此苛求润滑油性能均衡，具有兼顾风电生产效率和设备保护的双重功能。风机的润滑部位主要是主齿轮箱、发电机轴承以及偏航系统的轴承和齿轮等部位，其中最重要的是主齿轮箱的润滑，作为风机的“心脏”，其用油量最大，约占风机总用油量的3/4,多采用油池飞溅式润滑或压力强制循环润滑，需要齿轮油具有良好的极压抗磨性能、氧化安定性及黏温性能等，保证齿轮箱的正常运转并能延长其使用寿命；发电机轴承是发电机的主要润滑点，长期运转温度可达80 ℃，因此要求所用润滑脂具有良好的黏附性、极压抗磨性以及热氧化稳定性等，保证其在高温条件下也能正常润滑而不会流失；偏航系统的齿轮一般是开式结构，由于不像发电机轴承运转速度快，自身产生的热量相对较少，因此受环境影响较大，对于润滑脂的极压抗磨性能、低温性能和防腐蚀性等要求较高。目前，中国石化长城润滑油推出了风机润滑的全套油脂液产品，尤其是在齿轮箱润滑方面，所研发的专用齿轮箱油具有优异的抗微点蚀性能，能够有效防止轴承的磨损，延长风机使用寿命。此外，中石化的风机专用油品满足风机用户润滑和冷却的全部需求，并通过了众多挂机试验，获得南高齿、重齿、威能极等多个知名OEM（原始设备制造商）认证，与多家风电厂商顺利进行合作，是风机客户在选择油品时的可靠之选。

据了解，风电近30%的故障是由于润滑不良引起的，面对“十四五”期间风电发展的迅猛态势，风电的润滑油品只有与时俱进，才能更好地护航风电的发展。

◇要保证在不同地域条件下风电润滑的特殊需求。随着风电技术的愈加成熟，在更偏远、地形更复杂的地区也将有望实现风力发电，因此风电的润滑油品最基本要保证适应当地的气候条件，尤其是高低温性能方面。

◇要适应风电发展的趋势。随着百米级叶片的使用以及智能化、数字化的发展趋势，风电的润滑油品首先要具有更好的材料兼容性，不会对新材料的正常性能造成影响，同时能够保证材料正常的使用寿命。其次在极压抗磨性和防腐蚀性方面也要有进一步的提升，满足风机的正常运转，延长风机的使用寿命。

◇要满足日渐增长的风机换油服务的需求。随着风电的高速发展，普通的油品服务商和运维服务已基本不能满足风场的需求。专业的换油服务能减少风机的停机时间，提高运行效率，减少不必要的损失，这对于具有系统化的润滑油公司将带来更大的发展机遇。

◇要提升直驱式风机专用润滑脂的润滑性能。随着直驱式风机市场份额的不断提升，该机型使用的专用润滑脂在风机润滑油市场的占比也将逐渐增加，对于该专用润滑脂的需求和挑战也会逐渐增加，因此润滑油厂家可进一步提升直驱式风机专用脂的油品性能，以适应后期风电的发展趋势。

结束语

风电作为可再生能源中发展最成熟、最具规模开发条件的发电方式，是能源结构低碳化上的重要一环。在碳达峰碳中和的背景和国家政策和技术的发展下，风电行业已进入持续改善的时代，优良的指标、良好的效率和强有力的管理成为优质风电场的标杆。提高润滑水平，延长风机部件使用寿命，确保安全稳定运行，已成为风电企业降本增效的突破口。作为中国风电装机容量最大的地区，华北地区在经历了重重挑战之后，风电的发展愈加成熟。“十四五”期间在地方政策的积极响应下，华北地区的风电行业将会迎来更为辉煌的发展,由此也将带来润滑油市场新的契机，尤其是在国产化替代方面。目前，我国风电设备国产化率已超过95%，但润滑产品国产化率相对较低。加快风电润滑自主技术的研究与应用，对于降低润滑成本、提高风电整体效率、进一步增强风电竞争力都具有重要意义。中国石化长城润滑油作为我国国产润滑品牌的领军者，可在未来加快对于华北地区风电市场的布局，为华北地区风电的扩张提供有力支撑，为实现风电产业“中国制造”的高质量蝶变添砖加瓦。