2010年，随着上海东海大桥10万千瓦海上风电场投入运行和海上风电特许权的招标，海上风电开发在中国热了起来。一时间，海上风力发电机组的研发、制造成为中国各大风机制造商的重点。而在海上风机热潮未退之时，又一种新风机跃入人们的视野。

4月底，新疆金风科技股份有限公司(简称“金风科技”)对外宣布，该公司所研发的直驱永磁高海拔1.5MW风力发电机组(金风87/1500系列产品之高海拔机组)在青海锡铁山的高海拔试验风电科技示范项目已成功并网运行。项目总装机容量为3MW，年发电量可达600万千瓦时。

5月初，中国华能贵州乌江源风电项目正式开工。这个西南地区最大风电项目有6个风场，其中海柱风电场和祖安山风电场的66台风机将采用由南车株洲电力机车研究所有限公司制造的WT1500高海拔型风机。

而湘电风能有限公司也已开始高海拔风电机组的开发。研发高海拔风机似乎已成为国内风机制造商新的兴趣点。

新型风机

“主要是根据风机安装地点不同进行区分。高海拔风机是世界上一种针对高原地区的机型，其价格与普通陆上机型相差不会太多，但是其运输和吊装要求相对较高，因此在整机总体设计上也需要综合考虑。目前世界上只有风资源不好的少数地方进行了高海拔风机的开发和使用，比如瑞士、德国西部、丹麦，但是数量并不大。” 中投顾问李胜茂这样告诉《科学新闻》。在他看来，目前高海拔机组并不能称作是一种机型，只是类似1.5MW风力发电机组的细分产品。而金风科技推出高海拔机型，只是打了一张“技术牌”。

高海拔风机是通过细分市场而得，1.5MW直驱永磁机组的低风速、低温、潮间带、近海以及高海拔等机型迄今已经悉数成功并网运行。

在金风科技技术工程师孟庆顺记忆中，公司最早涉足高海拔风机可追溯到2007年，当时他还只是一个参与者。“当时国内风资源最好的区域已被国内的主要风电投资公司‘瓜分殆尽’，考虑到高海拔区域的风资源应用，金风科技便开着手相关研究。”

2007年以前，金风科技主打产品还是千瓦级风力发电机组，故最早项目为千瓦级高海拔风力发电机组，主要针对云贵高原地区。随着兆瓦级风机成为主打产品，金风就开始着手兆瓦级高海拔风力发电机组的研发。这时，孟庆顺已经是金风科技高海拔机组总体项目经理。

提到高海拔区域，空气稀薄、呼吸困难通常是人们的第一印象。而在孟庆顺和他的同事们眼中，高海拔区域带来挑战远远不止这些。

“高海拔区域气压低，空气密度小，平均气温低，紫外线强烈，而空气密度低影响了风功率密度，从而影响到风电机组的出力。同时，随着海拔的升高，宇宙射线的影响会越发显著，也需要特殊考虑。”金风科技负责高海拔机组电控系统方面的项目经理兼技术负责人马忠宝介绍说，海拔2000米往往是电器的一个“分水岭”，在高海拔区域电控系统的绝缘、散热和防雷接地等都是高海拔机组需要慎重考虑的方面。

金风科技从整机方面考虑，针对高海拔地区的环境特点全方位对机组进行了优化设计，包括叶片、发电机、主要结构件、电控系统、控制策略。

“我们对叶片进行专项设计，不仅通过加长叶片来增加叶轮扫风面积，而且通过优化叶片的气动外形，使其更适用于高海拔地区。针对高海拔电控系统的绝缘、散热和防雷接地等方面也进行了特殊强化设计。首先，通过零部件的选型、结构工艺加强设计，使其满足高海拔的绝缘设计要求;其次，专门针对散热系统进行了设计，部分零部件设计温度上限达到175℃，而实际运行的上限温度仅仅是100℃;此外，针对低纬度高海拔和高纬度高海拔地区进行特殊的防雷接地设计。为了保证高海拔电控系统的稳定性，金风科技的高海拔机组按照海拔4000米进行设计。同时还进行了人性化设计，标配电梯、药箱等。”马忠宝说。

除了风机的整体设计外，在高海拔的恶劣环境下，材料也面临着严峻考验。

“如果外表涂料脱落，叶片被风沙侵蚀的速度就会加快，就像肥皂在水中一样越来越薄最终断裂失效，钢制塔筒也会因此而发生锈蚀。”孟庆顺说。据了解，为了确保风机可靠性，所产样机被送至第三方进行连续12个小时的高海拔模拟环境检测。

“高海拔电控系统设计初期，没有合适的检测地方，只好将电控系统分开进行检测，带来的问题是不能够满足电控系统满负荷系统检测。现在，我们可以将风机整体放在一个篮球场那么大、四层楼高的试验室里进行检测，能够实现高海拔电控系统满负荷连续运行，掌握了大量的高海拔模拟运行的试验数据。”马忠宝告诉《科学新闻》，高海拔样机电控系统的模拟检测曾是早期遇到的一大难题。

目前中国的风力发电技术都源自欧洲，但是欧洲并没有高海拔区域，其技术设计也都以零海拔为设计条件。故在高海拔风机的设计上面，国际经验基本无可借鉴。

“目前我们已经将所有的成熟技术进行总结，集合高海拔设计经验和技术建立技术平台。利用现有的技术、材料针对不同需求制定不同的方案。”孟庆顺说，为了今后能够更快速方便地研发新产品，金风科技正在着手建立一个高海拔技术平台。

市场初显

青海锡铁山是金风科技高海拔机组的样机风电场所在地，这里海拔高达3000米，年平均风速6.5米/秒。孟庆顺说，之所以选在这里开展项目，是因为这里最有代表性。每次孟庆顺和马忠宝来到这里，他们都会拜访当地的风电投资公司，这些投资公司总会向他们打听一件事情：“你们的风机什么时候并网?”

目前在青海当地，各大风电投资公司已经摩拳擦掌准备开发风电。当地政府对于开发风电场也非常支持。

“有的地区连测风塔还没有立起来，就已有投资公司准备进入了。”孟庆顺说，表现出了中国高海拔风机的市场有着急切的需求。

中国当前已经开发的风电场项目，90%左右集中在非高海拔区域。而在海拔较高的云南、青海以及西藏等地区，则尚未实现装机或装机很少。有关数据显示，上述地区可开发风电场面积超过9000平方公里，预计风电装机容量可达4700万千瓦。

而针对电网对风电场发展限制的现状，金风科技告诉《科学新闻》：青海与内蒙古有所不同，青海省目前的风电机组装机量较少，因此风电对电网带来的负荷较小。与此同时，未来分布式发电也将给高海拔风力发电带来契机。

此外，对于长期制约中国风电大规模发展的并网问题的解决，近来也传出了新消息。

日前，国家能源局新能源和可再生能源司副司长史立山曾公开表示，国家能源局目前正在研究布局分布式能源发展，且内部已出台《分布式能源建设管理办法》。

据介绍，分布式能源系统是建在用户端的能源供应方式(区别于传统的集中式供电方式)，可联网或独立运行。

“一旦分布式能源系统建立起来，今后青海、云贵等地的风电发展就将更为迅速。”孟庆顺认为。