风机碳足迹与低碳发展报告2023©全球产品碳足迹与低碳发展系列报告之远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告1摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径参编单位中国机电产品进出口商会国家应对气候变化战略研究和国际合作中心深圳市计量质量检测研究院(粤港澳大湾区碳足迹创新技术委员会)环球零碳研究中心（排名不分先后）主编单位远景科技集团风能作为清洁可再生的能源，在应对气候变化、实现《巴黎协定》中1.5℃的温控目标中贡献巨大。尽管风力发电过程中不会造成碳排放，但考虑到风机全生命周期生产制造流程，加之风机装机容量成倍快速增长，其排放的温室气体对环境影响不容忽视。碳足迹（CFP）作为衡量产品温室气体排放的重要指标，在国际社会的关注度日益提升。发达国家正在以全生命周期碳排放为基础建立国际贸易壁垒，继电池、光伏的碳足迹要求之后，欧洲电力公司已明确需要风机主机厂提供风机碳足迹信息以纳入其采购决策。目前，全球尚未构建一个统一完整的、各国互认的产品碳足迹核算方法，更未出台明确的风机产品碳足迹核算标准。部分组织机构计算出的产品碳足迹达不到国际采购商要求，计算后陷入了没有参考值的困境。同时，公众缺少对风机产品碳足迹情况的了解途径。本报告比对分析主流的生命周期评价（LCA）方法，包括环境产品声明（EPD），国际EPD体系的产品类别规则（PCR）专用标准，意大利EPD体系的“PCR-风机”专用标准，基于ISO14067通用产品碳核算自定义标准。报告采取统一方法学全面精准地核算风机碳足迹数值，比较不同型号风机碳足迹，探究影响风机碳足迹的因素，以及为未来降低风机碳足迹提供参考路径。摘要摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告2摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告3·综合对比4种主流风机全生命周期评价方法学·收集100余份风机LCA分析/碳足迹分析及文献数据·比对76种不同机型风机碳足迹·跨越20年的风机发展趋势·总结7种风机低碳发展影响因素·归纳风机3大环节减碳路径本报告是首份关于全球陆上风机碳足迹以及低碳发展趋势的报告。报告明确与国际标准一致的风机产品碳足迹核算方法，比较不同型号风机碳足迹，探索风力发电碳足迹发展规律和主要影响因素，旨在填补风机碳足迹核算技术领域的空白，帮助读者全方位了解风机碳足迹情况。报告概述2000-2021年风机发展的情况，分析影响风机碳足迹的因素，明确风机产品减碳路径，以便各利益相关方了解全球陆上风机产品的碳足迹水平和碳减排潜力，助力风机产品的碳减排。本报告对比了国际主要风机制造厂商的测算风机生命周期碳排放的方法学，总结出一套较为通用的风力发电设施的全生命周期分析方法，主要涉及的生产和使用流程为原材料开采、风机零部件产品生产、风场建设与安装、风场运营与维护到风机废弃与回收五个环节。以风机单位电力碳排放作为评价指标，量化分析风机全生命周期碳排放的环境影响。通过统一方法学比较不同类型的陆上风机的碳足迹，分析影响风机碳足迹的因素，为风机的低碳发展提出可行路径。报告方法学亮点宗旨远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告4背景概况摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告5随着经济的发展和社会的进步，全球环境问题也日益凸显。煤、石油、天然气等化石燃料的广泛使用产生大量二氧化碳等温室气体，并产生温室效应。自工业革命以来大气中二氧化碳浓度就不断增加，到2021年大气中平均二氧化碳浓度达到近420ppm1。温室效应是导致全球气候变暖的主要原因，随之也引发了海平面上升、极端天气频现等重大环境问题。为应对和缓解气候变化，全球近200个国家在2015年的巴黎气候变化大会上签订了《巴黎协定》，旨在将全球平均气温较前工业化时期的上升幅度控制在2℃以内，并努力控制在1.5℃以内。随后，世界主要国家和地区均基本按照1.5℃的温控目标在制定相关政策，承诺最晚于本世纪中叶完成国家层面“碳中和”计划。以美国、欧盟、日本为代表的发达国家及地区提出拟在2050年前实现碳中和；德国、瑞典等国家已将“碳中和”列入法律。中国作为负责任的大国，习近平总书记在2020年第75届联合国大会上郑重宣布，中国力争在2030年前将二氧化碳排放达到峰值，2060年前实现碳中和。这一宣誓彰显了中国积极应对气候变化、走绿色低碳发展道路的坚定决心，也展示了中国作为负责任大国的担当。大力发展可再生能源成为减少化石燃料使用产生的碳排放，缓解气候变化的重要途径。近年来，世界各国纷纷制定能源转型战略，全球可再生能源规模不断扩大：年新增装机容量从2016年的163GW增长至2021年的306.3GW2，在全球发电总量中的占比达到28%。根据国际能源署（IEA）预测，到2026年可再生能源在全球新增发电容量的占比将逼近95%。其中，以风电、光伏为代表的新能源呈现发电效率快速提高、经济性持续提升、应用规模加速扩张的态势，在全球能源转型进程中贡献巨大。420ppm中国力争在2030前将二氧化碳排放达到峰值，2060前实现碳中和2021年大气中平均二氧化碳浓度达到近1“最新报告：2021年地球温室气体浓度创新高！二氧化碳浓度达近百万年来最高值！,”September2,2022.2顾洪宾;范慧璞;谢越韬;夏婷;姜昊;霍晶莹;,“双碳背景下全球可再生能源领域发展机遇展望,”国际工程与劳务,no.09(2022):22–25.远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告6风能是是可再生能源技术中最成熟、规模化开发条件最好、最具商业发展前景的发电方式之一。据IEA数据统计，风力发电是除水力外发电量最大的可再生能源发电方式，2021年全球风力发电总量已达1818.5TWh，呈现指数性上升的趋势3。在全球实现净零排放目标、倡导低碳可持续发展背景下，风力发电已经成为世界各国新能源发展的主要方向，也被世界能源理事会（WEC）视为满足未来电力需求的主要投资领域。未来风电规模还将进一步扩张。根据全球风能理事会(GWEC)的统计（见图1），2021年全球风电新增装机93.6GW，累计装机规模达837GW，同比增长12%。由于疫情影响，2021年全球风电发展势头有所减弱，但全球陆上风电新增装机容量72.5GW仍达到历史第二高的水平；全年海上风电新增装机容量创新高，超过21GW。据GWEC预测，在当前政策情景下，预计全球风电未来五年将增加557GW的新产能。1.1风力发电是新能源发展的主要方向3“GlobalEnergyReview2021”(IEA),accessedMay23,2022,https://iea.blob.core.windows.net/as-sets/d0031107-401d-4a2f-a48b-9eed19457335/GlobalEnergyReview2021.pdf.4夏婷;张木梓;陈杨;申新贺;朱明亮;,“全球低风速风电发展现状与展望,”水力发电,n.d.,1–5.来源：全球风能理事会（GWEC）4装机容量（GW）增速（%）摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径63.854.9-13.9%-2.6%-5.2%20.0%56.7%-1.8%53.550.760.8293.6201520162017201820192020202112070%60%50%40%30%20%10%0%-10%-20%10080604020095.3全球风电逐年新增装机量和累计装机量（图1）远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告7陆上风机因充足的风力和土地资源，较低的成本以及巨大的市场潜力，一直是风电领域发展的主力。从2018年开始，中国超过欧洲成为全球最大的陆上风电市场，并一直保持市场领先位置。2021年全球陆上风机累计装机容量达到780.3GW，新增装机容量前三为中国(42%)、美国(18%)、巴西(5%)（见图2）。归功于风电产业技术进步、规模化带来的度电成本下降，我国在山地、沙漠、戈壁等地区大规模建设大型风电基地。从我国新增装机容量市场份额来看，2021年中国排名前5家的企业市场份额合计为69.3%。随着“双碳”战略的不断推进，风电仍然有着不可低估的潜力。按现有的风机装机容量计算，风力发电每年能够帮助世界减少超过12亿吨的二氧化碳排放，相当于南美洲一年的碳排放量。来源：全球风能理事会（GWEC）摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径42%18%5%2%2%2%18%中国美国巴西越南瑞典德国澳大利亚土耳其法国其他4%3%3%2021年全球陆上风机新增装机主要分布情况（图2）摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告85远景科技集团《2022碳中和行动报告》，2022.6“电力行业碳达峰碳中和发展路径研究”(中国电力企业联合会,n.d.),https://www.cec.org.cn/detail/index.html?3-305486.7WoodMac,“风电将如何实现全生命周期零碳排放？,”n.d.,https://m.bjx.com.cn/mnews/20210722/1165482.shtml.1.2风力发电生命周期碳排放不容忽视根据《远景科技集团碳中和报告》，在风机全生命周期中，原材料生产环节产生的二氧化碳占比最大，占风机全生命周期内碳排放总量的49.3%，其次是风场建设环节（40.1%），运维阶段占风机全生命周期总碳排放最低。通常以碳足迹衡量一个产品或活动在其生命周期产生的所有温室气体排放量。根据远景科技集团发布的碳中和报告（见图4），风机碳足迹仅为5—15gCO2-eq/kWh，远低于火力发电的碳足迹（2020年全国火电发电的度电碳足迹约832gCO2-eq/kWh）6，其中远景能源推出的EN-171/6.5风机碳足迹仅为5.56gCO2-eq/kWh，与火力发电相比，每千瓦时能减少826g的CO2当量排放。据伍德麦肯兹研究，预计2020年到2050年，全球风电装机容量将扩大五倍至3.7TW，风力发电生命周期内碳排放量将达到5500万吨二氧化碳。这一数字对比2020年所有火力发电产生的120亿吨二氧化碳排放量相形见绌，但距离碳中和目标仍较远7。EN-171/6.5风机全生命周期碳排放分布5国际典型风机碳足迹分布图（2011-2021）（图4）来源：《远景集团碳中和报告》数量（个）20862.7%2.4%3%2.5%0%0%49.3%40.1%尽管风力发电过程中不会造成碳排放，但考虑到风机从“摇篮”到“坟墓”的生命周期所有阶段，包括原材料获取、风机加工生产、风场建设、材料运输和最终处置等过程对材料和能源的消耗巨大，加之风资源利用将在未来的十几年成倍快速增长，其排放的温室气体对环境影响不容忽视。远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告9碳足迹作为衡量产品温室气体排放的重要工具，在国际社会的关注度日益提升。发达国家正在以生命周期碳排放为基础建立国际贸易壁垒，促使企业关注产品碳足迹以达到政策要求。欧盟将针对出口到欧盟国家的汽车零部件及整车设立碳足迹限值法规；欧盟《新电池法》也要求从2024年开始，电池制造商必须报告产品从原料提取到废物回收全过程的碳足迹；欧盟拟设立的碳边境调节机制（CBAM）将对出口到欧盟国家的钢铁、水泥、铝、化肥和电力等产品征收碳关税，未来或将扩大至对所有的高碳产品。美国、英国、加拿大等国家也在推进自己的碳边境调节税。因此，我国未来出口产品将面临更大的碳排放压力与挑战，企业为应对贸易壁垒不得不重视产品碳足迹的核算，并采取措施降低产品碳排放。我国也在大力推进碳足迹相关标准的制定。2022年8月，工信部等三部门联合印发《工业领域碳达峰实施方案》中，鼓励符合规范条件的企业公布碳足迹。国家能源局于同年10月关于印发《能源碳达峰碳中和标准化提升行动计划》，强调开展能源装备重要产品全生命周期碳足迹标准研制。碳足迹一方面能够使企业满足上游或监管的要求，维系与商业伙伴的可持续合作关系。比如欧洲能源公司Enel在招标过程中，要求供应商提供风机产品碳足迹信息，并将风机碳足迹水平纳入采购决策。在上游企业的减排压力下，供应链下游企业被推动开展碳足迹核算，针对性采取减碳措施，形成产业链的良性互动。碳足迹另一方面也是企业承担社会责任，提升产品竞争力和品牌形象的选择。越来越多的企业加入可再生能源倡议（RE100）、科学碳目标倡议(SBTi)等，并宣布净零排放目标以应对气候变化。基于全生命周期方法对产品碳足迹核算，不仅能够打造零碳产品，也能够降低产业链的碳排放。随着产品碳足迹认证正在得到社会各界的认可，企业通过公开产品碳足迹报告，彰显企业社会责任感，提高市场竞争力。1.3产品碳足迹的关注度不断增加摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告10目前市场上已公开的风机碳足迹值差异较大。一方面，不同型号的风机在设计、建造、运营过程中消耗的原材料和能源不同。另一方面，不同厂商采取测算风机碳足迹的方法学并不统一，不同的核算方法的计算边界不同，不同版本的软件工具的数据库数据不同，这些细微差异都会对风机碳排放结果产生影响。目前，全球尚未构建一个统一完整的、各国互认的风机产品碳足迹核算方法，也未出台明确的风机产品碳足迹核算标准。因此，运用统一的生命周期评价（LCA）方法，全面精准地计算风机碳足迹数值十分重要，这将有助于比较不同型号风机碳足迹，探究影响风机碳足迹的因素，以及为未来如何降低风机碳足迹提供参考路径。1.4研究目的及意义摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径开展对风机产品碳足迹核算，可以客观准确地评估风机全生命周期过程碳排放情况，了解风机节能减排潜力，为风机产品减碳路径指明方向。远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告11研究方法远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告128“PAS2050SpecificationfortheAssessmentoftheLifeCycleGreenhouseGasEmissionofGoodsandServices”(CarbonTrust,DefraandBSI,2008).全生命周期评价方法（LifeCycleAssessment，LCA）是一种对产品、生产工艺以及活动对环境的负荷进行客观评价的过程，它通过对能量和物质利用以及由此造成的环境废物排放进行辨识和量化，来评价能量和物质利用对环境的影响，以寻求改善的途径8。目前，LCA作为一种评估风机生产制造到退役过程中的能耗、排放情况的有效手段，已广泛应用于国内外风场项目的相关评价实践。本报告针对风机全生命周期阶段，构建全生命周期评价方法（LCA）方法评价体系，以风机单位电力碳排放作为评价指标，量化分析风机全生命周期碳排放的环境影响。该研究旨在识别风机节能减排潜力，为促进风机的绿色低碳与可持续发展提供科学依据。2.1生命周期评价方法概述摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径根据国际标准化组织（ISO）14040/44标准，LCA评价包括四个阶段：目标和范围（确定研究的对象和目标）1生命周期清单（对产品价值链上的质量和能量流进行投入/产出分析）2生命周期影响评估（评价环境相关性，如全球变暖潜力）3结果解释（基于结果提出对策）4远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告13LCA的系列计算标准（ISO14040系列），是基于环境管理体系ISO14001衍生出的计算标准。其中ISO14040描述了LCA的原则和框架，而ISO14044则明确了LCA的具体要求，并为LCA核算提供了指南。基于LCA计算标准的专业标准—第三类环境声明（ISO14025），明确了环境信息通过环境产品声明(EPD)的标准化的流程。ISO/TS14027对产品类别规则（PCR）制定提出了要求，它还就如何处理和整合环境信息提供了指导。除此之外，ISO14067仅涉及气候变化这一影响类别，是针对产品的碳足迹量化要求和指南。英国标准协会也发布了自身的产品碳足迹标准PAS2050。遵循ISO14040中定义的LCA标准化原则，环境产品声明（EPD）是提供基于生命周期全过程的量化环境信息的报告。代表本国或地区、行业，按照第三类环境声明标准（ISO14025）成立执行机构，执行产品的环境影响评估以及声明工作。目前国际上注册量较大的体系为国际EPD体系和意大利EPD体系。不同的EPD执行机构为确保其EPD体系有效运行及应用，会建立独有的《通用规则》（GPI）。EPD是全球首个细化到具体产品碳足迹的体系，并根据GPI制定特定产品种类的规则—产品类别规则(PCR)，是为了确保在评估相同种类产品时产生一致的结果。LCA系列标准均建立在ISO9001和ISO14001两套权威的国际管理标准的基础上。ISO9001是全球第一个质量管理体系标准，ISO14001环境管理体系是全球首个国际环境标准。基于这两套管理标准发展出一系列计算标准、体系标准。2.2LCA评价体系与标准摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径不同标准体系的关系(图5)EPD类别规则PCR（ProductCategoryRules)EPD体系标准GeneralProgrammeInstructions专业标准ISO14025与ISO/TS14027ISO14067PAS2050计算标准ISO14040/14044管理标准ISO9001/ISO14001远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告14目前围绕风机全生命周期开展温室气体核算、管理的标准法规主要包括通用LCA测算方法和风机产品专用标准规则。通用方法主要遵循ISO14067产品碳核算标准、PAS2050等，风机行业可以依据这些通用类标准，开展风机产品全生命周期碳排放核算量化工作；风机全生命周期碳排放专用标准，主要包括EPD国际的“PCR-电力、蒸汽和热水的生产和分配“（PCR2007:08-Electricity,steam,andhotwatergeneration&distribution）和EPD意大利的“PCR-风机”（PCREPDItaly013–Windturbines）等，不同EPD体系具有特有的PCR。本报告对比了国际主要风机制造厂商的测算风机生命周期碳排放的方法学（见表1），其中歌美飒（Gemesa）采用EPD国际的PCR专用标准，维斯塔斯（Vestas）依据基于ISO14067通用产品碳核算自定义标准，远景（Envision）依据EPD意大利的“PCR-风机”专用标准。不同厂商测算风机碳足迹时的涵盖范围略有不同，但均基于LCA方法学框架进行核算。不同风机厂商采取LCA方法分析的对比如下：2.3风机LCA评价方法对比不同风机厂商LCA方法差异部分比对（表1）风机生命周期阶段风场建设与安装风场运营与损耗尾端回收涵盖内容Gamesa｜PCR-EPD国际｜Vestas｜基于ISO14067的自定义标准｜Envision、Goldwind｜PCR-EPD意大利｜组装厂至安装地的运输安装地其他建设材料的运输风场建设所需能耗和废弃物数据风场建设所需建筑原材料风机安装地的运维能耗和辅材消耗风机发电能力评估、启动损失、传输损失风机材料回收涉及的运输和其他能耗考虑电力设施环境影响表示该阶段除了涵盖内容外，方法学额外考虑的能耗或影响拆除阶段包含恢复风场造成的土地影响，不同处理手段时产生的能耗；回收阶段将回收材料的碳排从整体风机碳排放中扣除将组装能耗纳入了工厂与风机相关的销售和服务产生的碳排放风场建设时的器械消耗的能源考虑人员活动造成的排放，以及不可抗力导致的风机零部件更换等情况摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告15在风机原材料开采和组装阶段，不同方法学均考虑到零部件原材料开采数据，零部件半成品加工能耗和废弃物数据，风机组装过程中使用的辅材开采数据及可能的能耗，风机在组装厂中的能耗和废弃物数据以及原材料辅料开采地至组装厂的运输的能耗。在风机安装建设阶段，不同的方法学均将与铺设地基、风机组装、铺设内部电缆、安装变电站、连接到现有电网相关的过程中材料消耗考虑在研究范围内。Gamesa还将建设地基时机械所消耗的能源纳入考量。而Vestas在风机组装能耗阶段中纳入了工厂与风机相关的销售和服务产生的碳排。在风场运营阶段，相关方法学均考虑到运维辅材、能源消耗，以及风机发电过程中给启动和电力传输的损耗。Gamesa方法学在风场运营阶段考虑了不可抗力因素导致的风机零部件更换情况的材料能源消耗，以及人员活动的消耗。发电损耗部分，远景采用的EPD-意大利标准着重考虑了电力设施的环境影响。在尾端回收阶段，涉及与风机材料回收的运输和拆除的能源消耗。Vestas风机退役后，将废料重新熔化或加工成新材料，用于新风机的生产。由于退役风机材料的回收再利用，Vestas将尾端回收阶段减少的碳排放在风机原材料中予以抵消。本报告将统一风机LCA核算方法学，不对这部分的碳排放进行扣除。通过对不同的风机LCA报告进行方法学对比和分析，本报告总结出一套较为通用的风力发电设施的全生命周期分析方法，主要涉及的生产和使用流程为原材料开采、风机零部件产品生产、风场建设与安装、风场运营与维护到风机废弃与回收五个环节。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告162.4风机LCA评价界限与范围最初，钢、铝和铜等金属或其他原材料经过提取或加工被运输到风机生产现场；转子、机舱、塔架等风机关键部件在制造完成后被运送到安装地点；风机将在选定的风场地点进行安装，此外还包括电缆、道路等一系列设施的安装。风场运营和维护阶段包括发电、定期检查和更换设备。在陆上风机的使用寿命（约20年）完成后将退役，退役后的零件有些可以被运送到材料生产现场进行回收再加工，有些一次性材料或被运送到垃圾填埋场进行处置。原材料获取材料能源电力排放原材料的开采原材料至供应商......摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径拆除与处置拆除回收......辅料加工运输零件加工至半成品零件组装......生产制造部件运输至风场道路安装电缆安装......风场建设及安装能源生产检修更换运营维护......运营与维护风机LCA示意图（图6）远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告172.5生命周期评估研究的关键参数通常风机LCA报告中常用的功能单元（参考单位）是电力输出（如kWh）。本报告关注风机全生命周期在气候变化方面的影响，采用风机度电碳足迹作为衡量不同型号的风机在其生命周期评价中二氧化碳排放的关键参数，即gCO2-eq/kWh。本报告通过公开的LCA、EPD报告，收集到不同厂家、不同机型风机在生命周期各阶段的原料、能源消耗量，运用统一的LCA方法量化出不同型号风机的度电碳足迹。通过比较不同类型的陆上风机的碳足迹，分析影响风机碳足迹的因素，为风机的低碳发展提出可行路径。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径风机度电碳足迹计算公式如下：风机度电碳足迹（gCO2-eq/kWh）=单台风机全生命周期总碳排放（gCO2-eq）风机设计发电年限（y）年度发电量AEP（kWh）风机年度发电量（AEP）风机额定功率（kW）年度发电小时数（h）远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告18风机度电碳足迹评价结果及分析远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告193.1风机历史数据分析本报告通过公开的陆上风机LCA报告、风机EPD报告、风机LCA相关文献等，收集整理了从2000-2021年间，不同型号陆上风机关键参数，生命周期阶段能源消耗，碳排放等数据，并运用统一的LCA方法学测算出风机度电碳足迹。通过对风机历史数据分析，比较不同风机的度电碳足迹，探究影响风机碳足迹的因素，以归纳风机低碳发展路径。随着风机建造技术的发展革新，风机制造正呈现大型化发展趋势。根据历史数据显示，大型化体现在风机的功率、叶轮直径、塔架高度的提升。陆上风机的额定功率正逐年增加，如图7。近年来陆上风机4MW、6MW机型已经较为常见，在2022年招标主力机型均为4MW以上。目前，远景能源EN-192/6.7MW也已在内蒙、甘肃多地批量交付。根据风能专委会（CWEA）预测，到2030年陆上风电机组规格可能会达到7-10MW。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径风机额定功率随年份变化图(图7)765432101995200020052010201520202025额定功率MW9“风电回顾与展望2021,”2021北京国际风能大会暨展览会专刊(北京:北京国际风能大会暨展览会组委会,October2021),http://wbmngo.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/images/companyNewsImages/1635490675820.pdf.10北极星风力发电网,“超高风机，混塔至上,”October20,2021,https://news.bjx.com.cn/html/20211020/1182550.shtml.远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告20除了风机功率的变化，风机的叶片长度、塔架高度也在逐年增加。根据披露不同型号风机的LCA报告和EPD报告数据显示（如图8），陆上风机的叶轮直径增长近四倍，从十年前的不到40米，到2020年风机叶轮直径均值达130米。2021年我国陆上风机的主力机型叶轮直径达156米9。由于更大的叶轮需要更高的塔架来承载，风机的塔架高度与叶轮尺寸同步增加。陆上风机的塔架高度2000年的平均41米，而2021年全球陆上风机最高达230m10，采用了上部钢结构，下部混凝土的混塔技术方案。近年来风机的年发电小时数的变化趋势与风机关键参数的发展趋势一致，也呈逐年增长的特点（如图9）。同时，风机年发电小时数也越发分散。更高的风机发电量能带来更多的发电收益，风机制造参数的发展和风场的选址需要尽可能满足较高的年发电小时数。近年来，新开发风场不只局限于风力条件好的区域，中、低风速地区逐渐具备开发条件，使得风机的年发电小时数呈现越来越分散，并且也能维持较高的年发电小时数的特点。风机叶轮直径（左）、塔架高度（右）随年份变化趋势(图8)风机年发电小时数随年份变化图(图9)1401601801201008060402001995200020052010201520202025叶轮尺寸（m）1401601801201008060402001995200020052010201520202025塔架高度（m）01995200020052010201520202025100020003000400050006000风机年发电小时数（h）摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告21摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径2000-2021风机碳足迹分布区域(图10)3.2风机度电碳足迹分布05101520253035404520002007200920112012201320142015201620172018201920202021风机度电碳排放（gCO2-eq/kWh）本报告根据公开数据资料收集市场上不同型号风机生命周期不同环节的碳排放，并依照统一LCA方法学核算出度电碳足迹。风机在生产制造环节的碳排放最多，主要原因是风机生产制造涉及到叶片、塔筒等设备，往往会消耗大量的钢、铜、铝、树脂、二氧化硅等高能耗资源，而运营环节产生的碳排放较低。报告整理出风机度电碳足迹的年份分布图（见图10）。风机碳足迹总体分布在5-40gCO2-eq/kWh。2013年以前，不同厂家、不同机型的风机碳足迹差异较大，总体碳排放较高。从2014开始，风机碳足迹略有下降，此后风机碳足迹分布逐步趋于集中。远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告22摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径风机碳足迹分布趋于集中的趋势也体现出风机研究方法的演化。早期风机碳足迹由于核算方法多样，核算边界不明，数据与因子库使用不标准等原因，使得其分布呈现较分散特征。随着近年来核算方法的统一，核算边界的逐步明确，数据库、因子的规范使用，风机碳足迹的误差缩小。近年来风机碳足迹集中于5-15gCO2-eq/kWh。在70份公开报告中，本报告筛选出方法学清晰且一致的33组陆上风机数据，再次对风机碳足迹数据按年份进行排布，见图11。结果显示，风机的碳足迹的波动范围有所减小，进一步说明了方法学的统一能够减小风机碳足迹的差异，并且对于风机碳足迹的对比与核算十分重要。这些风机碳足迹并没有展现出随着年份增长而减小的趋势，而是在一定范围内波动。风机度电碳排放（gCO2-eq/kWh）33份方法学清晰的风机碳足迹分布(图11)201002468101214162012201420162018202020222024远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告23本报告梳理出对风机碳足迹产生直接影响和间接影响的相关因素。风机全生命周期总碳排放、风机设计发电年限和年度发电量直接影响风机碳足迹。除此之外，包括风机尺寸（额定功率、叶轮直径、塔架高度）、风机设计（建造材料）、风速等11因素会间接影响风机全生命周期总碳排放，进而影响风机碳足迹。风机全生命周期总碳排放对风机度电碳足迹有着正向影响作用。即在其他条件因素不变的情况下，风机全生命周期总碳排越小，风机度电碳足迹越小。而风机的年发电量和风机的设计年限均反向影响风机度电碳足迹，即其他条件不变，风机设计发电年限越长或年度发电量越多，风机度电碳足迹越小。本报告获得的陆上风机数据中，风机的设计年限均为20年，因此不再对此因素做具体分析。未来风机低碳发展，可以从减小风机全生命周期碳排放，延长风机的设计使用年限，以及增加风机的年发电量角度实现。根据风机度电碳足迹的计算公式，风机全生命周期总碳排放（gCO2-eq），风机发电年限，风机年度发电量AEP（kWh）是直接影响风机度电碳排放的因素（图12）。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径3.3风机度电碳足迹影响因素分析3.3.1直接影响因素单台风机全生命周期总碳排单台风机年发电量风机度电碳足迹gCO2-eq/kWh风机设计年限直接影响因素关系图(图12)11RamchandraBhandari,“LifeCycleGreenhouseGasEmissionfromWindFarmsinReferencetoTurbineSizesandCapacityFactors,”JournalofCleanerProduction,2020,9.远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告24根据数据结果分析发现，风机的关键参数以及风场风速会通过影响风机生命周期总碳排放、年发电量等因素间接影响风机度电碳足迹。不同的影响因素间也会存在交互影响（见图13）。风机关键参数中，叶轮直径与塔架高度的变化，会改变风机原材料的消耗，影响风机生命周期总碳排放，从而影响风机度电碳足迹。另一方面，风机关键参数的变化会改变风机的捕风能力，以达到更多的年发电量，也会影响风机度电碳足迹。风机的发展、关键参数的变化受到度电成本（LCOE）驱动，风机的关键参数间存在交互影响。图14中展示的叶轮直径与额定功率的关系。最初风机的叶轮尺寸与功率在稳定的同步上升，在这个阶段风机的叶轮直径还未受到材料成本约束在持续增加。但当叶轮尺寸增加到一定程度，叶轮增加带来发电量增加的红利无法抵消风机整机建设的成本的增加时，叶轮的增速也随之放缓。不过目前除此之外，叶轮受运输设备、成本和制造工艺等影响，功率增加，叶轮增长速率减缓。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径3.3.2间接影响因素间接影响因素关系图(图13)风机关键参数叶轮直径塔架高度额定功率风场风速单台风机全生命周期总碳排单台风机年发电量风机度电碳足迹123风机关键参数00123456720406080100120140160180叶轮直径（m）功率大小（MW）风机叶轮直径与对应额定功率关系图(图14)远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告25叶轮尺寸增加，塔架高度也会随之增加。因为更大的叶片需要更高的塔架来承载。关键参数中，风机叶轮扫过的面积与功率的比值称之为单位千瓦扫风面积，反应风机发电性能。风机发单位千瓦扫风面积保持稳定上升，让风机的捕风能力增强，以达到更高的发电量，降低LCOE，也有助于减小风机度电碳足迹。综合来看，风机尺寸大型化、单位千瓦扫风面积增加，能够增加风机全生命周期发电量，但增大风机尺寸同时也增加了风机生命周期总碳排放。由于风机的紧凑型设计，每增加一单位发电量的影响大于增加一单位的原材料碳排放的影响，使得风机的大型化发展方向会降低风机度电碳足迹。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径风机度电碳足迹与额定功率关系图(图15)02468101201234567风机度电碳足迹（gCO2-eq/kWh）额定功率（MW）风机的关键参数通过影响年发电量，进而影响风机度电碳足迹。图15显示的风机额定功率与风机度电碳足迹并无直接联系。可能由于风机功率增加，消耗材料中的碳含量随之增加，折合到风机生命周期度电碳排放并无明显影响。远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告26将不同型号风机的统计数据首先按照年发电量和风机生命周期总碳排进行排布，后按照风速高低进行区域划分，见图16，图中斜率为风机度电碳足迹。从图中可以明显看出，不同风速风场边界较为清晰。风场风速越低，风机度电碳足迹相对越高。风场风速会影响对风机机型的选择。一般当风场选址确定后，技术人员根据当地风速条件选择最适宜的风机，以确保风机在当地运行有较高的年度发电量。风场风速越低，所需的叶轮尺寸越大。根据现有数据统计高风速风场的平均叶轮尺寸约为116.5m，中风速风场的平均叶轮尺寸约为118m，低风速风场的平均叶轮尺寸约为129m。风速越低的风场通常需要更大的叶轮尺寸来捕捉足够的风力，消耗较多的材料造成较高的风机全生命周期总碳排放。尽管风机安装一般会选择在风资源好、风速高的地区，但近年来由于风资源条件好的陆上风场被开发殆尽，风场土地受限，导致风场建设逐渐向低风速区域开拓。综合考虑风场风速对风机全生命周期总碳排和风机年发电量的影响，高风速风场选址会降低风机的度电碳足迹。根据IEC的风力等级分级，风机在不同风速风场下的平均年发电小时数见表2。高风速风场年平均风速为8.5-10m/s，中风速风场为7.5-8.5m/s，低风速为6.5-7.5m/s。全球风场的风机平均设计年发电小时数区间约为3500-4500小时/年，风速与平均年发电小时数呈正相关关系。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径风场风速不同风速风场下风机平均年发电小时数(表2)不同风场风速进行投射(图16)风速区风速风机平均年发电小时数h高中低IECI8.5-10m/sIECII7.5-8.5m/sIECIII6.5-7.5m/s4473.224158.803999.950.0000.00100000.0001000000.002000000.003000000.004000000.00200000.000300,000.000400,000.000500,000.000低2010低2010低2017低2018低2015中2019中2015中2018中2015中2015中2020高2020高2017高2017中、高、低2011斜率：15gCO2-eq/kWh斜率：10gCO2-eq/kWh斜率：7.5gCO2-eq/kWh风机总碳排（gCO2-eq）风机总发电量（kWh）风机度电碳足迹影响因素敏感性分析(图17)远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告27本报告通过对公开的陆上风机LCA报告整理分析，收集各品牌风机从生产、制造、运输到回收，各环节的碳排放情况，运用统一方法学核算风机度电碳足迹。分析出风机度电碳足迹主要由单台风机全生命周期总碳排放和年度发电量直接影响。除此之外，包括风机关键参数（叶片直径、塔架高度、额定功率）、风速等因素会影响风机全生命周期总碳排放或发电小时数，进而间接影响风机度电碳足迹。不同影响风机度电碳足迹的因素重要性程度差异较大。根据数据可获得性，本报告仅针对叶片直径、功率、年发电小时数进行风机度电碳足迹影响因素进行敏感性分析，使每个因素波动10%，讨论对风机碳足迹的影响情况（见图17）。对风机碳足迹影响因素的敏感性由大到小依次为：年发电小时数，叶片直径以及风机功率。具体而言，在其他条件不变时，风机年发电小时数变化10%的，能够影响风机度电碳足迹变化25%左右；叶片直径变化10%，会影响风机度电碳足迹变化16%；提高额定功率能够影响风机度电碳足迹降低11%左右。为了降低风机生命周期的度电碳足迹,有必要提高风机年发电小时数，并大型化发展。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径3.4影响因素的敏感性分析叶片直径25%20%15%功率年发电小时数10%5%0%远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告28评价结果讨论与总结远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告29平准化度电成本（LCOE）是驱动风机演变的主要因素，也是风机降本考虑的核心。风机在追求低LCOE的同时，也能实现较低的度电碳足迹。未来风机度电碳足迹也可能成为主要驱动。不同的影响因素的变化也将对风机度电碳足迹产生不同程度的影响。追求更低的平准化度电成本（LCOE）是驱动包括风电在内的新能源行业发展的主要因素。而风机大型化发展，包括叶轮直径、额定功率、塔架高度的发展趋势，均是为了达到降低LCOE的效果。LCOE有三个核心变量：初始投资、运维成本、生命周期发电量。在风场选址建设时，一般通过总功率限定来匹配机型和台数，同时实现LCOE最小化。风机的发展以降低初始投资，进而降低LCOE。初始投资（CAPEX）是指风电场开发商必须投入的所有资产，不仅包括风机本身制造耗费，还包括基础设施（道路、地基、变电站等）和开发成本等。风机维持较高水平的单位千瓦扫风面积，能够减少风场建设的风机总台数，在基础、电缆、安装及运营上的投入都会降低。同时，加长叶片和更大功率可以提升单台风机的单位千瓦扫风面积，所需的风机台数减少，风机的紧凑和集成能够降低整个风场所需风机制造成本的耗费。风机的发展通过降低运维成本，进而降低LCOE。运营支出（OPEX）是指风电场业主为使风电场投入运行所需的费用。风机的大型化因减少了风机总台数从而减少运营支出，降低风机的度电成本。风机的发展通过提升风机的发电量，进而降低LCOE。在总功率限定的情况下，保持较高水平的单位千瓦扫风面积，使用较多台数的风机虽然能够保证更多的发电量,但会影响风场总体的耗资投入，此时就应在电量带来的盈利和风机LCOE之间做出取舍。总体而言，LCOE驱动叶轮、功率等风机参数的增加，维持风机单位扫风面积的稳定上升。大型风机会带来更多的原材料消耗，也会带来更高的生命周期发电量。在LCOE驱动下，风机大型的发展也有助于降低风机度电碳足迹。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径4.1度电成本驱动风机发展LCOE=CAPEX+OPEXlifecycle+其他AEPlifecycle其中，CAPEX：电场开发商必须投入的所有资产；OPEX：风场投入运行所需的费用；AEP：风机年度发电量摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径4.2度电成本与度电碳足迹发展目前度电碳足迹与LCOE发展规律一致。在降低LCOE的驱动下，风机制造维持单位千瓦扫风面积的稳定上升，不仅能够在初始投资、运营投资阶段降低成本耗费，又能够维持较高的年发电量从而降低风机度电碳足迹同时降低LCOE。未来度电风机碳足迹与LCOE的发展规律可能不同。在碳关税等绿色贸易壁垒下，追求低度电碳足迹可能成为主要驱动，但同时追求低度电碳足迹，比如厂商采用新材料以降低碳足迹也可能造成风机制造成本的上升；除此之外，风机大型化达到一定程度后，再扩大风机尺寸或功率，尽管也能降低风机度电碳足迹，但会显著提高风机造价。未来在考虑风机发展时，将取舍度电碳足迹和LCOE的重要性。远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告30远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告31摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径4.3总结在全球环境问题日益加剧的大背景下，新能源已逐步取代传统能源，风电行业的发展也呈现快速扩张的态势。尽管风机发电过程中没有碳排放，但其全生命周期的碳排放也不容忽视。LCA方法学能够全面精准地核算产品全生命周期中各环节的碳排放，形成高标准，可比较，全方位的碳足迹数值，并在此基础上指出影响产品碳排的关键因素，为产品减碳指明方向。目前市面上风机的度电碳足迹相较于早年有下降的趋势，在一定范围内波动。度电碳足迹的稳定波动同时也体现出核算方法学的进步。风机的度电碳足迹受年发电小时数，以及风机全生命周期总碳排放的直接影响。同时风机的关键参数（风机叶片直径、塔架高度、额定功率）以及风场风速均会间接影响风机的度电碳足迹。其中，风机的年发电小时数对度电碳足迹影响最大，未来风机低碳发展可以追求更高的年发电小时数。风机在降低LCOE的驱动下，向大型化方向发展。额定功率逐年增大，与之对应的风机叶片直径、塔架高度都会持续增大。目前，追求低LCOE的同时的发展趋势也能减小风机的度电碳足迹。但未来，由于碳足迹的关注度持续提升，厂商可能需要在追求低度电碳足迹或是低LCOE之间做出取舍。维持风机单位千瓦扫风面积稳定的上升是风机大型化考虑的主要路径，也是降低LCOE，度电碳足迹的主要方式。未来考虑到风机大型化，各部件的增大可能对运输条件、成本耗费提出挑战，风机继续增大会存在瓶颈。为了降低风机的碳足迹，风机制造大型化，风机材料轻量化、风机运行智能化三方面能够取得一定效果，并且也是未来风机发展的趋势。同时企业运用碳盘查全面掌握温室气体排放；建立碳管理体系精确供应链碳排放；采用抵消手段中和企业无法避免的碳排放等方式，是企业可行的产品减排路径。新兴的零碳产业园模式、智能物联操作系统以及新型电力系统是产品产业链未来发展趋势，也是远景积极践行“为人类可持续未来解决挑战”的方式。远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告32未来风机低碳发展路径远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告3312AmirR.Nejadetal.,“WindTurbineDrivetrains:State-of-the-ArtTechnologiesandFutureDevelopmentTrends,”WindEnergyScience7,no.1(February21,2022):387–411,https://doi.org/10.5194/wes-7-387-2022.13MohamedBashirAliBashir,“PrincipleParametersandEnvironmentalImpactsThatAffectthePerformanceofWindTurbine:AnOverview,”ArabianJournalforScienceandEngineering47,no.7(July2022):7891–7909,https://doi.org/10.1007/s13369-021-06357-1.14“风电材料产业深度研究报告：行业景气高涨，关键材料国产替代加速,”December25,2021,https://finance.sina.com.cn/stock/stockzmt/2021-12-25/doc-ikyamrmz1116475.shtml.15“TimberTurbineBladesGainMomentumWithNewPartnership,”November18,2022,https://www.world-energy.org/article/27780.html.保持风机单位千瓦扫风面积的稳步上升能够提高风机的年发电小时数和年发电量。尽管大型风机制造过程中会耗费更多的原材料，提高造价，但在更大的年发电量情况下，风机大型化也能降低风电的度电成本。同时大型化风机使得机组数量减少，在基础、电缆、安装及运营上的投入都会降低。风机发展受土地面积限制，大型风机让风资源较差地区建设风场成为可能，同时也能缓解风机点位不足等问题。更大的风机叶片可以在单位时间内捕获更多的风力，即使在低风速地区也能保证足够的发电小时数。随着风资源较好的风场已逐渐被开发殆尽，风场开发向着低风速、风资源较差的地区发展，也导致风机发展趋向大型化。轻便紧凑的材料可以减轻风机质量和运输、维护等成本12。风机叶片一般采用复合材料；机舱主要由钢和铜制成13，而塔架则由钢和混凝土制成。伴随着风机大型化发展，风机各部件重量也会不断增加，会对风机运输、安装过程提出新的挑战。以叶片为例，风机叶片制造材料从最初耐久性不足的木材，到加工难度大的金属，直至树脂这一高分子复合材料的应用，才在一定程度上做到了性能、成本与可靠性兼顾。为降低叶片重量，各风机制造商纷纷开始研发高密度叶片材料。当前市场上的风机叶片基本都依赖于不同体系的聚酯树脂，有的风电厂商使用热塑性材料，使得叶片可以回收利用，环氧树脂是风机叶片生产过程中最为核心的原材料之一14。目前一些欧洲厂商通过使用可持续木材开发的叶片，使叶片将变得更轻，同时减少对化石燃料开采的依赖15。复合材料创新应用在风机轻量化方面起到很重要的作用。一方面，可以使得叶片更长、更轻、性能更优；另一方面，也能改善风机荷载，提高发电量，降低度电成本。为适应叶片大型化发展趋势和成本逐年下降的行业挑战，需要行业企业从材料迭代、工艺改进的角度探索研究复合材料，提升材料的性能、降低生产成本。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径5.1风机设计环节减碳路径在“碳达峰，碳中和”愿景下，风机低碳化转型迎来新的机遇。通过分析影响风机碳足迹的因素，对于风机产品设计、风机产品生产阶段可以采取针对性的减排措施以降低风机度电碳足迹。同时远景能源作为全球领先的绿色科技企业，在风机低碳生产、风机产品碳足迹测算，产品碳减排等方面具有丰富的经验。本报告结合远景集团全球运营减排措施和经验为产品减碳路径提供可行的借鉴。1.风机制造大型化2.风机材料轻量化3.风机材料低碳化远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告3416李丽旻;,“风机叶片回收市场升温,”中国能源报,October17,2022.17“化石替代需求强烈，生物基材料市场空间广阔,”November21,2022.18樊昂;李录平;张世海;欧阳敏南;文贤馗;陈尚年;,“大型风电机组塔筒动力学特性与寿命损耗研究进展,”发电技术,no.03vo43(2022):421–30.摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径生物质材料具有稳定性好、低温阻尼好、材料可再生、成本低的优点。在此基础上还具有原料可再生、产品可回收、成本可竞争的优势。使用替代的生物用于风机材料制造，实现对石化基产品的替代16，在风机使用寿命到期后，能够全部分解并实现回收。生物质材料源于植物的聚合物与合成材料复合而成的新材料，从碳排角度来看，与石化材料相比，目前生物制造产品平均减排30%~50%，未来潜力将达到50%~70%17。生物质材料的收缩程度小，在风机制造过程中避免了树脂材料固化过程的过热反应；与复合材料叶片相比，则减少了加工时间，更具有市场竞争能力14，也将成为未来风机替代材料的优选。近年来，风机的制造材料中的钢占比略有上升，主要体现在塔筒中的钢含量提高。随着风电机组的大型化，塔筒的高度尺寸随之增大。目前流行的塔筒结构形式有锥筒型钢制塔筒、混凝土塔筒和钢-混复合型塔筒。相比钢制塔筒，钢-混复合型塔筒具有更好的抗压能力18。焦炭炼钢不可避免会产生碳排放，随着风机制造的大型化，这部分排放占风机全生命周期的比重会越来越大。国内外正在积极推进氢能炼钢，电力价格的下降也将导致绿氢成本的大幅降低，将显著提高基于氢气的炼钢路线未来的成本竞争力。绿氢炼钢将会是绿色炼钢的主流，使用绿氢炼钢也将为降低风机度电碳足迹做出巨大贡献。风机智能化可广泛应用于风机开发建设、运维管理等环节，能够极大地提升风机的发电效率和可靠性，智能风机的成熟将加速风机规模化发展。智能化监测风机周围环境影响最大限度地减少停机时间，从而实现可靠的全生命周期电力产出。通过设计风机关键部件，使得风机能够不断地感知和响应周围的环境条件，尤其是风速和风向。通过内部智能化系统调节风机各部件的工作，以调整每个单元的角度和位置，以尽可能接近并捕获更多的风力资源。同时，通过风机的传感数据，结合人工智能模型，实时还原所在机位的风信息，并对比实际运行情况与设计的差异，能够对风机进行不断的精细调整。4.风机设计智能化远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告355.2风机生产环节减碳路径在风机生产过程中，企业通过碳盘查确定排放边界和排放源，有利于对风机生产不同部件排放的温室气体进行全面掌握。通过采集、计算、跟踪风机生产运营的能耗和碳排放数据，覆盖水、电、气直接消耗和外购电力、蒸汽的间接排放，计算产品碳足迹，能够为企业制定碳减排策略与实施低碳项目提供数据依据，明确产品减排的目标和方向。同时也可以将风机生产环节产生碳排和中和碳排放的数据都接入云端，实时更新，跟踪风机生产制造过程中的能耗和碳排放数据。因此碳盘查帮助企业摸清碳排放家底，识别企业碳排放风险和机遇，提高企业的行业竞争力并提前规划履约路径，展示企业绿色低碳相关成绩。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径1.依托碳盘查识别风机生产环节排放热点在风机生产制造过程中，风机制造企业通过搭建完整的数字化碳管理体系，能够更加高效、精准的进行能耗、碳排放的管理。数字化管理系统包括采用能碳管理系统、供应链管理系统、产品碳足迹管理系统等多种手段，对风机各生产环节进行能碳监控，精确定位产品生产过程和原材料碳排放，从而提升碳排放数据的精准性与时效性，改善风机碳排放管理效能。企业可利用物联网、云计算、大数据、区块链等先进技术，对其生产运营的能耗和碳排数据以及产品碳足迹进行实时采集、计算、跟踪、分析和风险预警，实现能耗管理全程化、预测需求精准化。能够有效优化传统产业结构，提高企业绿色发展效能。2.依托数字化手段提升风机生产环节能效管理风机生产过程中的降碳，优先采取减排方案，如制造过程采用自发绿电、厂房采用暖通优化等手段，减少直接或间接碳排放。针对无法通过短期行动减排的剩余排放部分，风机厂商可通过购买绿色电力权益、碳汇等方式进行减排。企业可通过智能物联网管理工具，连接可再生能源资产，应用物联网、云计算技术，确保绿证采购全流程可追踪、可溯源，一站式采购经济最优，品质最高的绿电、绿证、碳汇，实现碳中和闭环。3.依托绿色权益使用实现碳中和闭环远景科技集团风机碳足迹与低碳发展报告365.3未来产品减碳的创新路径“新能源+新工业体系”的零碳产业园模式，成为中国应对气候变化的引领方案，也是应对产品产业链减碳的有效措施。零碳产业园将绿色能源的生产和消费将有机结合，是能源生产和使用分离的工厂模式的巨大飞跃，也是工业领域脱碳和培育新工业体系的重要途径。鄂尔多斯零碳产业园的创新实践引起了国际社会的广泛关注，法国、英国、西班牙等国希望远景引领打造国际零碳产业园。依托“零碳产业园模式”，在历史上首次做到将可再生能源生产与可再生能源消费相结合，有助于各地未来缓解能源危机、实现碳中和目标和驱动绿色经济与高质量发展。在零碳产业园生产的产品从源头使用绿电、通过能碳管理系统，以及购买绿电、绿证和碳权益抵销，实现闭环管理，实现零排放。园区可通过智慧能碳管理平台，基于物联网通信技术接入所管辖区域内各类企业主要用能数据，实现对于区域内企业能耗指标及用能效率的实时高效监控、有序引导、科学决策，进一步促进园区碳排放降低和能源高效使用，助力零碳产业园实现智慧能源转型。嵌入零碳产业园的零碳数字操作系统能够对园区内产品进行全生命周期碳排放监测与碳足迹测算，并完成中和，最终为产品形成可追踪溯源、符合各类国际标准、经过权威机构认证的“零碳绿码”，保证“零碳贸易”在全球畅通无阻。在“双碳”目标的背景下，旧有的能源系统已经不能满足碳排放要求，构建新型能源系统已经成为必然趋势。关注新能源波动性，避免长期风光短缺导致电量不足成为新的挑战。新型能源系统从单纯电力电量平衡转变为电能氢能等综合能源的平衡，弥补了新能源在灵活性和抗干扰性上付出的成本。新型能源系统通过数字化技术实现发电侧实现“可观可测可控可调”，同时实现需求侧的灵活相应减少发电侧波动对电网的影响，从而降低电网系统成本，推动可再生能源的消纳。在零碳产业园的实践中，通过智能物联网技术能够实现新型能源系统协调这一目标。在发电端，通过智能化软件能够对可再生能源发电量实现精准预测。在用电侧，对用电设备装配传感器以及控制系统，不仅可以精准掌握能耗，还可以灵活随机根据发电曲线实现需求侧响应。助力产品产业链从生产源头到制造完成零碳。摘要报告亮点/宗旨/方法学背景概况研究方法风机度电碳足迹评价结果及分析评价结果讨论与总结未来风机低碳发展路径1.零碳产业园模式—绿色新工业的载体2.零碳数字操作系统—双碳治理的抓手3.新型能源系统—绿色能源供给的保障深刻洞察产品碳足迹加速全行业低碳转型全球产品碳足迹与低碳发展系列报告