2015-2020年，5兆瓦以上風(fēng)電機(jī)組開始在海上風(fēng)電項(xiàng)目中應(yīng)用，需要保證年均100-130萬千瓦的供應(yīng)能力。2020-2030，中國進(jìn)入海上風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)階段，5-10兆瓦機(jī)組主要用于滿足該部分市場需求，需年產(chǎn)2200萬千瓦。
　　2030-2050年，由于3兆瓦級以下風(fēng)電機(jī)組開始批量退役，屆時(shí)對于風(fēng)電機(jī)組的需求將會(huì)迎來新的高峰，3-5兆瓦逐漸取代3兆瓦以下風(fēng)電機(jī)組成為市場主流的風(fēng)電機(jī)組，年供應(yīng)能力要求達(dá)到3000-5000萬千瓦的年供應(yīng)能力，5-10兆瓦機(jī)組需達(dá)到500-1000萬千瓦的年供應(yīng)能力，深海風(fēng)電開發(fā)應(yīng)用要求10兆瓦以上風(fēng)電機(jī)組達(dá)到100-200萬千瓦的年供應(yīng)能力。 　　(2)風(fēng)電機(jī)組的研制
　　2010年，中國已有接近10家企業(yè)批量化生產(chǎn)2.5-3.6兆瓦先進(jìn)風(fēng)電機(jī)組，5兆瓦左右海上風(fēng)電機(jī)組樣機(jī)已經(jīng)下線。部分企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)已啟動(dòng)10兆瓦風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)計(jì)劃，預(yù)計(jì)在2020年后進(jìn)行樣機(jī)的開發(fā)。
　　今后應(yīng)順應(yīng)風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量大型化趨勢，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，逐步掌握大型風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)理念，科學(xué)的研究方法，開發(fā)適用于中國特點(diǎn)的大型先進(jìn)風(fēng)電機(jī)組。
　　從不同功率風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)方面考慮，2015年前，開發(fā)應(yīng)用3兆瓦以下風(fēng)電機(jī)組輕量化和環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)，優(yōu)化3-5兆瓦風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)，開展5-10兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研究;2020年前，實(shí)現(xiàn)5MW風(fēng)電機(jī)組的商業(yè)化運(yùn)行，完成5-10兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組樣機(jī)驗(yàn)證，并對10兆瓦以上特大型海上風(fēng)電機(jī)組完成概念設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研究。2020-2030年，實(shí)現(xiàn)5-10兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的商業(yè)化應(yīng)用，完成特大型海上風(fēng)電機(jī)組(10兆瓦以上)的樣機(jī)技術(shù)驗(yàn)證。
　　如何使整機(jī)系統(tǒng)更好滿足并網(wǎng)的需求是一個(gè)亟待解決的重要課題。2015年前，加強(qiáng)并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)性研究，優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組特別是雙饋型機(jī)組的并網(wǎng)能力改造方案，進(jìn)一步提高故障穿越能力及對電網(wǎng)的無功支持能力;2015-2020年，開發(fā)和推廣新型風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)和電網(wǎng)友好型風(fēng)電機(jī)組。2020-2030年，電網(wǎng)友好型風(fēng)電機(jī)組技術(shù)趨于成熟，并逐步得到全面普及。
　　未來中國海上風(fēng)電設(shè)備技術(shù)的發(fā)展應(yīng)從風(fēng)電設(shè)備的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境適應(yīng)性、運(yùn)輸?shù)谋憷砸约鞍惭b維護(hù)的便利性等更多方面綜合考慮其中，特別對風(fēng)電機(jī)組抗臺(tái)風(fēng)問題提出了很高的要求，為此，要重點(diǎn)研究海上風(fēng)電機(jī)組抗臺(tái)風(fēng)策略和采取的措施。
　　2關(guān)鍵零部件
　　隨著風(fēng)電機(jī)組容量不斷增加，應(yīng)根據(jù)風(fēng)電機(jī)組研制需求，大力加強(qiáng)葉片技術(shù)、傳動(dòng)鏈技術(shù)、控制系統(tǒng)技術(shù)和大容量變流器技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)品研制。在零部件供應(yīng)鏈上，著力做好如下工作：
　　一是調(diào)整零部件生產(chǎn)企業(yè)的投資結(jié)構(gòu)，加大對緊缺如主軸軸承、變流器等關(guān)鍵零部件的投入，逐步提升零部件的自給能力;
　　二是建立零部件生產(chǎn)與風(fēng)電系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步的銜接機(jī)制，提高零部件企業(yè)自身適應(yīng)研發(fā)技術(shù)更新的能力;
　　三是加強(qiáng)零部件生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制，構(gòu)建合格的零部件供應(yīng)體系。
　　(1)風(fēng)輪葉片
　　隨著風(fēng)電機(jī)組尺寸的增大，葉片將越來越長。在確保葉片大型化的同時(shí)，如何優(yōu)化載荷、減輕重量、提升環(huán)境適應(yīng)性、友好性和運(yùn)輸便利性將成為未來10年內(nèi)葉片技術(shù)發(fā)展的主要方向。
　　為此，應(yīng)大力研發(fā)、應(yīng)用風(fēng)機(jī)葉片的監(jiān)測控制技術(shù)、新型結(jié)構(gòu)、碳纖維和高模高強(qiáng)玻璃纖維等新型材料。隨著海上風(fēng)電的發(fā)展，可以考慮采用更高葉尖線速度(至120米/秒)的葉片，開展相關(guān)的翼型設(shè)計(jì)研究和試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　值得注意的是，葉片退役后對環(huán)境造成的影響可能越來越大，采用可回收利用的熱塑性葉片樹脂基體等新材料、新工藝很可能成為風(fēng)電葉片技術(shù)的發(fā)展方向之一。
　　(2)齒輪箱
　　目前中國齒輪箱的結(jié)構(gòu)基本采用國外技術(shù)，對功率分流方式、均載型式等關(guān)鍵技術(shù)缺乏深入研究和成熟經(jīng)驗(yàn)。因此，未來10年需加強(qiáng)以上方面的研究，爭取在降低增速比、行星輪均載柔性軸設(shè)計(jì)和降低噪聲方面實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。采用軸承新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，以解決軸承壽命、承載能力、可靠性等問題。
　　(3)發(fā)電機(jī)
　　風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)技術(shù)的主要方向是改善并網(wǎng)性能、降低重量。風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)采用異步發(fā)電機(jī)或同步發(fā)電機(jī)。經(jīng)過逆變器并網(wǎng)變速運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，其對電網(wǎng)的支持優(yōu)于直接并網(wǎng)的異步發(fā)電機(jī)。隨著全功率變換技術(shù)的進(jìn)步和成本的下降，更廣泛地應(yīng)用通過全功率逆變器并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)，例如永磁或電勵(lì)磁同步電機(jī)。
　　隨著超導(dǎo)材料在技術(shù)和成本方面取得突破，未來中國可能在10兆瓦及以上的風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)中應(yīng)用高溫超導(dǎo)技術(shù)。中高壓發(fā)電機(jī)應(yīng)用也是未來一個(gè)技術(shù)方向，從目前的趨勢看，3-5兆瓦風(fēng)電機(jī)組將采用中壓發(fā)電機(jī)、而更高兆瓦級的風(fēng)電機(jī)組將普遍采用高壓發(fā)電機(jī)。
　　(4)變流器
　　風(fēng)電機(jī)組容量的增長要求變流器的功率密度不斷增加，同時(shí)各種風(fēng)場環(huán)境也要求系統(tǒng)有很高的可靠性和方便的維護(hù)性，需要采用功率等級更高的半導(dǎo)體器件和模塊。此外，隨著直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的大型、超大型化，需要考慮發(fā)電機(jī)和變流器的統(tǒng)一優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高電傳動(dòng)系統(tǒng)的功率密度和效率。
　　(5)塔架
　　目前塔架高度普遍為60米至80米，未來大型風(fēng)電機(jī)組的塔架高度將有可能繼續(xù)增長，從而增加發(fā)電量收益。塔架在進(jìn)一步加高的過程中，需要重新進(jìn)行更為縝密的載荷計(jì)算同時(shí)考慮其他可行的解決方案，如國外已有企業(yè)提出的混凝土下層結(jié)構(gòu)與鋼制錐管狀塔架相結(jié)合的形式。
　　此外，隨著海上風(fēng)電開發(fā)的進(jìn)行，位于潮間帶及近海風(fēng)電場的機(jī)組塔架的防腐性能將會(huì)受到更大的考驗(yàn)。需針對未來海上風(fēng)電建設(shè)方向和條件，完善風(fēng)電塔架和基礎(chǔ)防腐技術(shù)方案，延長使用壽命，達(dá)到20年以上的設(shè)計(jì)要求。
　　3關(guān)鍵原材料
　　風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)所需的原材料包括鋼、鋁、銅、混凝土、玻璃纖維、碳纖維、環(huán)氧樹脂、永磁材料等。相關(guān)研究和數(shù)據(jù)顯示，鋼材用量約占機(jī)組總重量的90%，碳纖維復(fù)合材料代表了未來葉片材料的主要發(fā)展方向，永磁材料需求將隨著直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組市場規(guī)模的的擴(kuò)大而快速增加，這三類材料的供應(yīng)應(yīng)得到更多關(guān)注。其他如銅、鋁、玻璃纖維等材料的占比和重要性較小，不會(huì)影響風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　(1)鋼材
　　2009年中國新增裝機(jī)容量達(dá)1380萬千瓦，以126.67噸/兆瓦的單位用鋼量測算，當(dāng)年風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鋼材用量約為175萬噸，僅占中國粗鋼產(chǎn)量的0.38%。假定中國風(fēng)電機(jī)組的單位用鋼量為126.67噸/兆瓦且保持不變，粗略推算，未來中國風(fēng)電機(jī)組所用鋼材需求量為：2020年239.4萬噸、2030年304萬噸、2050年627萬噸。可以判斷，未來很長一段時(shí)期，中國的鋼材產(chǎn)量能夠支撐風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　(2)碳纖維材料
　　隨著風(fēng)電機(jī)組葉片的大型化和輕質(zhì)化，未來中國在風(fēng)電葉片的生產(chǎn)中將更多使用碳纖維。以一臺(tái)葉片長度為50米的4兆瓦風(fēng)電機(jī)組為例，若采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂制造葉片，3片葉片重量之和接近48噸，據(jù)估算，碳纖維的用量約為4.8噸，則每兆瓦所需碳纖維為1.2噸。
　　假定2020年、2030年、2050年應(yīng)用碳纖維的風(fēng)電機(jī)組市場份額分別為22.16%、35.45%、61.7%，屆時(shí)中國風(fēng)電葉片制造業(yè)的碳纖維需求量將分別為0.53萬噸、1.02萬噸、3.67萬噸。
　　中國碳纖維的總體水平遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，不能完全滿足風(fēng)電葉片技術(shù)要求和國內(nèi)市場長期需求。因此，要根據(jù)各階段風(fēng)電葉片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，著力加大研發(fā)力度，加快碳纖維的生產(chǎn)供應(yīng)能力。