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中國風機大型化趨勢日益明確

中國風機大型化趨勢日益明確

【摘要】:

     風機葉片是風能技術進步的關鍵核心風力機部件,其良好的設計、可靠的質量和優越的性能是保證機組正常穩定運行的決定因素。而更長的葉片也可以配合大功率風機的制造,時下這種趨勢越來越明顯。除此之外,在風機行業中,還需要攻克高端零部件制造、如何提高單個風機及整個風電場的運營效率等難題。

  雖然我國是風資源的大國,但陸地超過50%的風資源都被歸于低風速資源,全年3/4以上的時間,風速在每秒5~7米,無法達到每秒近10米的額定風速。因此,要捕捉并充分利用低風速資源、實現風機滿負荷發電的話,就得提高風電葉片的捕風能力,研制功率大、葉片長的風電葉片。

  盡管也有人提出,較大的風機安裝和運行費用比小風機要高出許多,但不容忽視的是,大風機每千瓦電量的總生產成本,普遍會隨著風機的增大而降低。而在備受矚目的海上風電市場,也要使用功率更大的風機和更長的葉片,用來降低成本、提高效率。

  隨著我國風機大型化趨勢的日益明確,大風力葉片就逐步被看做是各個企業技術實力的標志之一。

  目前,國內的主要幾家風電整機商都只是負責葉片的設計,而將制造工作外包給專門的葉片廠家。自主設計的國內最長葉片目前有2兆瓦的56.5米低風速葉片,由中國南車株洲研究所旗下的時代新材公司設計研發,7月14日剛剛通過為期5天的靜力試驗考核。為了生產該葉片,時代新材也建立了多條制造線,預計本月將簽下首筆的訂單。而中材科技風電葉片有限公司也投資了15億元,新上了3兆瓦、6兆瓦的模具15套,年產大功率海上風電葉片800套。它的生產基地及研發檢測中心項目,預計2014年7月竣工投產。項目建成后,將實現3兆瓦的59.5米葉片批量生產,研發制造亞洲最長、功率最大的77.7米風機葉片,并實現產業化。

  海外也有較好的風機葉片生產商。丹麥LM公司繼去年10月拿下遠景能源4兆瓦的海上風機項目,量產長66.5米、重19噸的海上風電葉片后,又在國電龍源江蘇如東30兆瓦的海上(潮間帶)試驗風電場安裝了長73.5米(約24層樓高)的復合材料風電葉片,來匹配5兆瓦風機。西門子與維斯塔斯也在為風機研發75米和80米長的葉片在做沖刺。

  當然,一味追求特別大的葉片也沒必要。多家風機生產商認為:葉片長度的設計要全方位結合機組性能、載荷、發電量、可靠性及噪音等因素進行考量,并不意味著一味追求葉片的長度。如在海上的風機,需要葉片更加輕量化,還要有很強的抗臺風能力。金風科技的一位人士就稱,葉片的研發思路還是通過整體優化設計從而達到度電成本的最優。

  技術整合加一站式解決方案

  風力葉片大型化是各大企業追尋的技術方向之一,風電其他零部件制造能力、傳動及控制技術、運維能力等也要考慮與突破。風機包括不少零部件,無論低風速市場,還是海上風電市場,當葉片越來越大時,對其他相關部件的要求也會提高,如旋翼葉殼、傳動軸、平臺及塔罩。

  以海上風電市場為例,雖然很誘人,但是國內外的風電技術整合能力還沒有達到爐火純青的地步。

  海上風電的最大挑戰是風險管理。遠景能源CEO張雷說,因為海上風電使用的往往是大型風機,傳動系統的動力學特性變得十分復雜,過往小兆瓦風機的成功經驗就不能有效利用,事實上海上風機的主要失效也發生在這個環節。

  在張雷看來,以往各個廠商的競爭層面是在風機報價上,不少風電場投資商也愿意比較價格,但企業應該去關注怎樣提高發電效率,價格差距不大的情況下,如果能把風機的發電效率做到極致,這很有意義。

  他說,若在葉片和風機上裝雷達及傳感器就有意義。雷達可監測風的流動性、強弱,再經過傳感器來收集各項數據,匯總到云端計算分析。隨后,遠景有一套智能控制、測量技術、數據分析專家系統、主動性能控制和基于可靠性的決策算法等,來幫助發電效率提高。而這與GE近期推出的2.5兆瓦風機有些類似,后者的風機也有儲能和數據驅動系統,可幫助管理風電的間歇性,實現平滑輸出和電力預測等功能。

  除了單個風機之外,企業之間也在做對多臺風機的智能管理嘗試。

  而遠景能源則希望所謂的智慧風場管理系統,將風資源評價、風場設計及運維、資產管理等實現數字化與信息化,去做全生命周期管理。張雷自己說,與其別人把他歸類在風機公司,不如歸類于智慧能源企業。

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