9月14日,明陽智慧能源集團(tuán)股份公司市場本部副總經(jīng)理葉凡在2017第十屆中國(江蘇)國際風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇作了主題報告,重點(diǎn)介紹了大風(fēng)機(jī)技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。他表示,風(fēng)機(jī)在不斷發(fā)展過程中產(chǎn)品是在不斷創(chuàng)新的,包括技術(shù)路線也是與時俱進(jìn)的。風(fēng)電技術(shù)路線有什么研發(fā)動向,特別是海上8mw級大型機(jī)組將會是誰的天下?
明陽智慧能源集團(tuán)股份公司市場本部副總經(jīng)理葉凡
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十年前我參與研發(fā)了1.5mw,70米風(fēng)輪的風(fēng)機(jī),到今天1.5mw風(fēng)機(jī)正在退出主流市場,當(dāng)前陸上3mw級風(fēng)機(jī)越來越多,風(fēng)輪直徑做到了145米。回顧十年,中國風(fēng)電的發(fā)展是不可思議的,技術(shù)的發(fā)展一路向前。也就是說,風(fēng)機(jī)在不斷發(fā)展過程中產(chǎn)品是在不斷創(chuàng)新的,技術(shù)路線也是與時俱進(jìn)的。十年前最多的是雙饋,后來直驅(qū)份額在增加的,到現(xiàn)在的3兆瓦、8兆瓦半直驅(qū)技術(shù)路線異軍突起。今天我主要談一下海上風(fēng)電技術(shù)路線有什么研發(fā)的動向,特別是海上7兆瓦大型機(jī)組是否還是傳統(tǒng)技術(shù)路線的天下。隨著時間的推移、技術(shù)的創(chuàng)新,行業(yè)也是一直向前走。
我今天主要講以大風(fēng)機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。講三個方面,第一個方面就是中國海上資源條件的基本分析,第二個是風(fēng)電機(jī)組一體化設(shè)計(jì),第三個是新一代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)的應(yīng)用。
首先,中國的風(fēng)資源和歐洲的確有很大的不一樣,是典型的低風(fēng)速。長江以南有臺風(fēng)風(fēng)險,而且好的風(fēng)資源就在福建、臺灣海峽。臺風(fēng)對中國長江以南的影響非常大。明陽智慧能源集團(tuán)是在南方海邊成長起來的企業(yè),從產(chǎn)品研發(fā)一開始就重點(diǎn)關(guān)注了南方的市場,所以不可避免要去深入研臺風(fēng)。比如說2013年威馬遜登陸廣西,包括妮妲和鲇魚,都對風(fēng)場造成了嚴(yán)重的影響。正因?yàn)檫@樣,我們開發(fā)產(chǎn)品的時候也特別注意,在海上我們有兩個平臺,一個是3MW平臺,抗臺風(fēng)風(fēng)輪直徑做到了121,一個是5.5MW的平臺,5.5MW抗臺風(fēng)可以做到155米,這也是目前世界上功率和風(fēng)輪直徑最大的抗臺風(fēng)機(jī)組。比如說在5.5MW-155海上風(fēng)機(jī)用于廣東、浙江等低風(fēng)速有強(qiáng)臺風(fēng)的海上風(fēng)上;5.5MW-18X是在江蘇、山東,河北等長江以北低風(fēng)速無臺風(fēng)區(qū);在福建,粵北海上風(fēng)場,年平均風(fēng)速8.5m/s以上同時有臺風(fēng)風(fēng)險的,海上基礎(chǔ)造價高,所以用單機(jī)功率越大的機(jī)組優(yōu)勢就越明顯。我們用很多風(fēng)機(jī)模型進(jìn)行了整體的模擬測算,采用大功率機(jī)組風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)少,整體造價低,目前海上風(fēng)電市場逐步向理性發(fā)展,對機(jī)組可靠性和發(fā)電量要求是越來越高了,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組本身越來越成熟,國產(chǎn)海上風(fēng)機(jī)價格優(yōu)勢明顯,海上施工成本也在急劇下降,未來海上風(fēng)場一旦成片開發(fā),整體建設(shè)成本都會大幅下降。初步推斷中國未來五年肯定是走向成熟和規(guī)模開發(fā)。
第二部分就是機(jī)組一體化設(shè)計(jì)。我們現(xiàn)在開發(fā)一個產(chǎn)品,可能跟五年前有很大不一樣。五年前可能就開發(fā)一個風(fēng)機(jī),告訴設(shè)計(jì)院和客戶風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)等級,然后就給我們的客戶,讓他們按照我風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)等級條件去用就可以了。而現(xiàn)在因?yàn)樾麻_發(fā)的風(fēng)場風(fēng)資源整體的向下走趨勢比較明顯,越是低風(fēng)速區(qū),風(fēng)的不確定度就越大,所以從客戶開始重視風(fēng)場投資的風(fēng)險了。從產(chǎn)品研發(fā)側(cè)考慮,最新的風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)過程中,從葉片開始到傳動鏈,再到塔筒和基礎(chǔ),進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。對關(guān)鍵核心大部件也進(jìn)行了精細(xì)化的優(yōu)化,新技術(shù)新材料的應(yīng)用,環(huán)環(huán)相扣的。我們自主研發(fā)了葉片和控制系統(tǒng),葉片是直接感受風(fēng)的能量,它將這些能量傳遞到下一級,然后我們的控制系統(tǒng)去調(diào)整控制策略,使得整個系統(tǒng)在全風(fēng)速段工作在最優(yōu)效率狀態(tài),一體化設(shè)計(jì)整機(jī)不會岀現(xiàn)短板。海上風(fēng)機(jī)一體化設(shè)計(jì)更加重要,主要是海床海況的條件復(fù)雜多樣。比如說江蘇沿海灘涂,一般會用單樁,但是到福建區(qū)域,就需要導(dǎo)管架或高樁承臺。而且隨著海水深度不一樣,基礎(chǔ)載荷隨著水深,浪載都有顯著的變化。在這種情況下如果還是采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法去建模的話,風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)造價偏差非常大。所以我們海上風(fēng)機(jī)一開始就一體化設(shè)計(jì)思路,整個結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化。在葉片自主做的過程中間,綜合考慮了載荷,不斷優(yōu)化葉型,主要是追求全生命周期的低度電成本。
第三部分,在技術(shù)路線上,目前世界上大功率的海上風(fēng)機(jī)采用半直驅(qū)技術(shù)的越來越多,半直驅(qū)技術(shù)就是在機(jī)組大型化過程中優(yōu)化后的結(jié)果,最突岀的優(yōu)勢是高可靠性,效率高,機(jī)組尺寸小,重量輕,大部件免維護(hù)。風(fēng)機(jī)的運(yùn)輸,吊裝成本大幅下降。而明陽MySE半直驅(qū)系列海上風(fēng)機(jī)是一個全密封設(shè)計(jì),整機(jī)內(nèi)外空氣完全隔絕,做到了真正的‘三防‘’設(shè)計(jì)。發(fā)電單元采用水冷設(shè)計(jì),散熱性能優(yōu)異,在海上環(huán)境適應(yīng)性好,大部件是25年免維護(hù)設(shè)計(jì),海上運(yùn)維成本低。MySE產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初大量借鑒了航空發(fā)動機(jī)的設(shè)置理念和方法,即核心部件經(jīng)過大量運(yùn)行和重復(fù)測試驗(yàn)證過的,精巧的結(jié)構(gòu)配合大量高可靠性冗余設(shè)計(jì),確保機(jī)組全生命周期的安全可靠。
最后講一下,海上項(xiàng)目全生命周期的資產(chǎn)管理,首先從海上的選址開始,到風(fēng)機(jī)的選型,再到海上風(fēng)場的運(yùn)維模的變革。從一開始就做對,對海上風(fēng)場運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集分類,篩選分析。通過海上風(fēng)電機(jī)組健康管理與故障預(yù)測技術(shù),實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)機(jī)基于狀態(tài)的運(yùn)維,確保產(chǎn)品全生命周期的低維護(hù)成本,終極目標(biāo)是降價降低度電成本。