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國內風(fēng)機技術(shù)趨勢:大葉片及一站式解決方案

發(fā)布日期:2016-07-08    作者:    閱讀次數:10456

  成立6年的Blade Dynamics公司,正在開(kāi)發(fā)一種新技術(shù)用以制造全球最大的風(fēng)機葉片,其號稱(chēng)長(cháng)度能達到100米,目前世界最大的葉片不過(guò)只有75米長(cháng)。

  風(fēng)機葉片是風(fēng)能技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵核心風(fēng)力機部件,其良好的設計、可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證機組正常穩定運行的決定因素。而更長(cháng)的葉片也可以配合大功率風(fēng)機的制造,時(shí)下這種趨勢越來(lái)越明顯。除此之外,在風(fēng)機行業(yè)中,還需要攻克高端零部件制造、如何提高單個(gè)風(fēng)機及整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的運營(yíng)效率等難題。

  葉片“大型化”

  雖然我國是風(fēng)資源的大國,但陸地超過(guò)50%的風(fēng)資源都被歸于“低風(fēng)速”資源,全年3/4以上的時(shí)間,風(fēng)速在每秒5~7米,無(wú)法達到每秒近10米的額定風(fēng)速。因此,要捕捉并充分利用低風(fēng)速資源、實(shí)現風(fēng)機滿(mǎn)負荷發(fā)電的話(huà),就得提高風(fēng)電葉片的捕風(fēng)能力,研制功率大、葉片長(cháng)的風(fēng)電葉片。

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

  隨著(zhù)我國風(fēng)機大型化趨勢的日益明確,大風(fēng)力葉片就逐步被看做是各個(gè)企業(yè)技術(shù)實(shí)力的標志之一。

  目前,國內的主要幾家風(fēng)電整機商都只是負責葉片的設計,而將制造工作外包給專(zhuān)門(mén)的葉片廠(chǎng)家。自主設計的國內最長(cháng)葉片目前有2兆瓦的56.5米低風(fēng)速葉片,由中國南車(chē)(601766,股吧)株洲研究所旗下的時(shí)代新材(600458,股吧)公司設計研發(fā),7月14日剛剛通過(guò)為期5天的靜力試驗考核。為了生產(chǎn)該葉片,時(shí)代新材也建立了多條制造線(xiàn),預計本月將簽下首筆的訂單。而中材科技(002080,股吧) 風(fēng)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(chǎn)大功率海上風(fēng)電葉片800套。它的生產(chǎn)基地及研發(fā)檢測中心項目,預計2014 年7月竣工投產(chǎn)。項目建成后,將實(shí)現3兆瓦的59.5米葉片批量生產(chǎn),研發(fā)制造亞洲最長(cháng)、功率最大的77.7米風(fēng)機葉片,并實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。

  海外也有較好的風(fēng)機葉片生產(chǎn)商。丹麥LM公司繼去年10月拿下遠景能源4兆瓦的海上風(fēng)機項目,量產(chǎn)長(cháng)66.5米、重19噸的海上風(fēng)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(fēng)電場(chǎng)安裝了長(cháng)73.5米(約24層樓高)的復合材料風(fēng)電葉片,來(lái)匹配5兆瓦風(fēng)機。西門(mén)子與維斯塔斯也在為風(fēng)機研發(fā)75米和80米長(cháng)的葉片在做沖刺。

  當然,一味追求特別大的葉片也沒(méi)必要。多家風(fēng)機生產(chǎn)商認為:葉片長(cháng)度的設計要全方位結合機組性能、載荷、發(fā)電量、可靠性及噪音等因素進(jìn)行考量,并不意味著(zhù)一味追求葉片的長(cháng)度。如在海上的風(fēng)機,需要葉片更加輕量化,還要有很強的抗臺風(fēng)能力。金風(fēng)科技(002202,股吧)的一位人士就稱(chēng),葉片的研發(fā)思路還是通過(guò)整體優(yōu)化設計從而達到度電成本的最優(yōu)。

  技術(shù)整合加一站式解決方案

  風(fēng)力葉片“大型化”是各大企業(yè)追尋的技術(shù)方向之一,風(fēng)電其他零部件制造能力、傳動(dòng)及控制技術(shù)、運維能力等也要考慮與突破。風(fēng)機包括不少零部件,無(wú)論低風(fēng)速市場(chǎng),還是海上風(fēng)電市場(chǎng),當葉片越來(lái)越大時(shí),對其他相關(guān)部件的要求也會(huì )提高,如旋翼葉殼、傳動(dòng)軸、平臺及塔罩。

  以海上風(fēng)電市場(chǎng)為例,雖然很誘人,但是國內外的風(fēng)電技術(shù)整合能力還沒(méi)有達到爐火純青的地步。

  “海上風(fēng)電的最大挑戰是風(fēng)險管理。”遠景能源CEO張雷說(shuō),“因為海上風(fēng)電使用的往往是大型風(fēng)機,傳動(dòng)系統的動(dòng)力學(xué)特性變得十分復雜,過(guò)往小兆瓦風(fēng)機的成功經(jīng)驗就不能有效利用,事實(shí)上海上風(fēng)機的主要失效也發(fā)生在這個(gè)環(huán)節。”

  在張雷看來(lái),以往各個(gè)廠(chǎng)商的競爭層面是在風(fēng)機報價(jià)上,不少風(fēng)電場(chǎng)投資商也愿意比較價(jià)格,但企業(yè)應該去關(guān)注怎樣提高發(fā)電效率,“價(jià)格差距不大的情況下,如果能把風(fēng)機的發(fā)電效率做到極致,這很有意義。”

  他說(shuō),若在葉片和風(fēng)機上裝雷達及傳感器就有意義。雷達可監測風(fēng)的流動(dòng)性、強弱,再經(jīng)過(guò)傳感器來(lái)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(shù)、數據分析專(zhuān)家系統、主動(dòng)性能控制和基于可靠性的決策算法等,來(lái)幫助發(fā)電效率提高。而這與GE近期推出的2.5兆瓦風(fēng)機有些類(lèi)似,后者的風(fēng)機也有儲能和數據驅動(dòng)系統,可幫助管理風(fēng)電的間歇性,實(shí)現平滑輸出和電力預測等功能。

  除了單個(gè)風(fēng)機之外,企業(yè)之間也在做對多臺風(fēng)機的智能管理嘗試。

  而遠景能源則希望所謂的“智慧風(fēng)場(chǎng)管理”系統,將風(fēng)資源評價(jià)、風(fēng)場(chǎng)設計及運維、資產(chǎn)管理等實(shí)現數字化與信息化,去做“全生命周期管理”。張雷自己說(shuō),與其別人把他歸類(lèi)在風(fēng)機公司,不如歸類(lèi)于智慧能源企業(yè)。



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