在12月7日召開的“2019中國海上風(fēng)電工程技術(shù)大會”上，遠(yuǎn)景能源海上產(chǎn)品線總經(jīng)理謝德奎發(fā)表主旨演講，他認(rèn)為葉片和主軸承是目前中國海上風(fēng)機(jī)發(fā)展的兩大瓶頸。在當(dāng)前海上風(fēng)機(jī)供不應(yīng)求的特殊時段，整機(jī)商更要注重在可獲得供應(yīng)鏈基礎(chǔ)上為客戶提供可滿足投資收益的海上產(chǎn)品解決方案，助力中國海上風(fēng)電理性持續(xù)發(fā)展。
謝德奎回顧了歐洲與中國風(fēng)機(jī)葉片的發(fā)展歷程。1991到2015年間，中國風(fēng)機(jī)功率和葉片是跟隨者，但到2017年，中國出現(xiàn)了直徑171米的風(fēng)輪，超過歐洲直徑164米的風(fēng)輪。2019年，歐美推出直徑為220米的更大風(fēng)輪。就風(fēng)輪直徑而言，中國和歐洲幾乎站到一個平臺上，中國海上風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展以及整機(jī)設(shè)計進(jìn)入了無人區(qū)。
全球知名《科學(xué)》雜志指出，隨著海上風(fēng)機(jī)風(fēng)輪增大，風(fēng)能行業(yè)面臨空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)和水動力學(xué)三大挑戰(zhàn)，而這三個領(lǐng)域在基礎(chǔ)科學(xué)方面的研究已經(jīng)跟不上風(fēng)輪直徑的發(fā)展。相比百年航空業(yè)發(fā)展，民航飛機(jī)最大翼展也還沒有超過80米，不到四十年的風(fēng)電行業(yè)，風(fēng)輪直徑已經(jīng)達(dá)到200米。
謝德奎以此警示風(fēng)電行業(yè)在工程技術(shù)科學(xué)上要循序漸進(jìn)，穩(wěn)扎穩(wěn)打。他說，葉片長度增加要以材料和制造技術(shù)的突破為基礎(chǔ)，單純依賴舊有技術(shù)增加葉片尺寸無法支持海上風(fēng)電的進(jìn)一步發(fā)展。
支撐更長海上葉片必然要走向碳纖維材料這個“無人區(qū)”，這也讓中國風(fēng)電設(shè)計又回到了10年前，葉片設(shè)計需要license歐洲設(shè)計公司，核心原材料及工藝設(shè)備供應(yīng)鏈掌握在德國或日本企業(yè)手里。此外，大型模具投資額度大、時間長，工藝水平不成熟，超大葉片的加工效率也比主流葉片低3-4倍，在當(dāng)前中國海上風(fēng)電大規(guī)模搶裝的背景下，成為業(yè)主保障項目上網(wǎng)電價的巨大瓶頸。謝德奎強(qiáng)調(diào)，大型碳纖維葉片的設(shè)計、工藝、測試驗(yàn)證與供應(yīng)鏈把控都需要閉環(huán)驗(yàn)證的過程，如果沒有基礎(chǔ)科學(xué)層面的研究和突破，沒有在技術(shù)工程層面做循序漸進(jìn)的工程實(shí)踐與驗(yàn)證，做出來的大葉輪可能是一個巨大的俄羅斯賭博輪盤。
另外，鑒于當(dāng)前海上風(fēng)電大規(guī)模交付的情況，謝德奎在介紹遠(yuǎn)景海上大葉片技術(shù)開發(fā)特色時表示，遠(yuǎn)景的大葉片開發(fā)思路通常都是陸上成熟再往海上引進(jìn)。遠(yuǎn)景設(shè)立在中國的全球研發(fā)總部、丹麥的全球風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新中心和美國的空氣動力學(xué)與氣象研發(fā)中心等全球頂尖葉片開發(fā)團(tuán)隊，其開發(fā)過程引入航空航天的技術(shù)成熟度TRL和制造成熟度MRL，供應(yīng)鏈成熟度全覆蓋，且實(shí)現(xiàn)新技術(shù)、新產(chǎn)品和新工藝的測試驗(yàn)證以及供應(yīng)鏈能力閉環(huán)，保障交付可靠性，保證開發(fā)完成即實(shí)現(xiàn)批量交付。
談到另一個瓶頸主軸承時，謝德奎稱主要來自于大軸承設(shè)計挑戰(zhàn)、供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)和安裝工藝挑戰(zhàn)。具體到海上大風(fēng)機(jī)主軸承供應(yīng)鏈瓶頸，謝德奎談到三點(diǎn)，一是大兆瓦主軸承軸圈直徑一般超過2m，與鑄件情況類似，超出了大部分市場上的主軸承機(jī)床的裝載能力；二是主流供應(yīng)商只有SKF和FAG兩家，至少提前一年鎖定產(chǎn)能；三是國內(nèi)主軸承供應(yīng)商短期無法具備此類軸承的設(shè)計和加工能力。
謝德奎還提到，雙TRB技術(shù)以及DRTRB技術(shù)，都存在對預(yù)緊力變化敏感、優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商稀缺、裝配容差要求高等問題。這兩種技術(shù)遠(yuǎn)景都在陸上做過測試驗(yàn)證并且運(yùn)行過的，我們認(rèn)為還需要一定的時間進(jìn)行測試驗(yàn)證。。
遠(yuǎn)景海上大軸承配置解決方案目前采用更為成熟的雙SRB技術(shù)，主軸承外徑在1.5米以內(nèi)，足夠支撐到5、6兆瓦，在擁有全球充沛的供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了本地供應(yīng)商的設(shè)計和生產(chǎn)。一個海外典型供應(yīng)商產(chǎn)能分析顯示，可全年生產(chǎn)3700套，相比之下，雙TRB技術(shù)要做到支撐6兆瓦以上，加工直徑要增加到2-3米，產(chǎn)能不足雙SRB技術(shù)的一半，而加工直徑3-4米的DRTRB技術(shù)產(chǎn)能只有350套。
即便中國海上風(fēng)機(jī)面臨葉片和主軸承兩大瓶頸，遠(yuǎn)景能源仍完全能夠在中國海域?yàn)榭蛻籼峁┛色@得投資收益的海上項目解決方案。謝德奎介紹，遠(yuǎn)景集成全球數(shù)據(jù)和技術(shù)繪制中國海上LCOE地圖，這個地圖不僅指導(dǎo)遠(yuǎn)景自己定義具有競爭力的風(fēng)機(jī)，還可以讓海上風(fēng)電開發(fā)商清晰地看見實(shí)現(xiàn)投資收益的項目分布，還會發(fā)現(xiàn)最好的收益率不在單機(jī)容量有多大，而在于LCOE。發(fā)電量是影響海上風(fēng)電的最關(guān)鍵因素，在海上全生命周期度電成本模型里，發(fā)電量的影響超過50%。
說到項目風(fēng)機(jī)選型，謝德奎強(qiáng)調(diào)，不同區(qū)域?qū)︼L(fēng)機(jī)兆瓦等級和風(fēng)輪直徑的組合需求不同，也就是說，圍繞LCOE最優(yōu)，針對中國不同海域定義不同風(fēng)輪和功率組合獲得最優(yōu)收益。和中國相比，歐洲北海風(fēng)速高，人力成本導(dǎo)致初始投資高，運(yùn)維成本高，這些因素導(dǎo)入LCOE模型，也就導(dǎo)向了歐洲大兆瓦小風(fēng)輪的機(jī)型策略。
基于中國海上風(fēng)電環(huán)境特點(diǎn)與歐洲存在巨大差異，遠(yuǎn)景選擇了以福建為代表的高風(fēng)速臺風(fēng)區(qū)域、廣西為代表的低風(fēng)速區(qū)域以及浙江為代表的中低風(fēng)速強(qiáng)臺風(fēng)區(qū)域做了LCOE敏感性分析。可以發(fā)現(xiàn)，在高風(fēng)速場景中，6-8MW等級的海上風(fēng)機(jī)可以獲得最優(yōu)的LCOE；在低風(fēng)速及中低風(fēng)速場景中，4-6MW等級便可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的LCOE。而風(fēng)速越低，則對風(fēng)輪直徑的需求更大，反之亦然。
同時，謝德奎提醒，與歐洲海上風(fēng)況相比，中國海上風(fēng)場布置更緊湊，風(fēng)速更低，且大氣更穩(wěn)定，尾流影響范圍大，在這些因素的共同作用下，中國海上風(fēng)場的尾流損失大大超過歐洲風(fēng)場。遠(yuǎn)景基于近1.5GW容量的風(fēng)機(jī)海上運(yùn)行和持續(xù)后評估，證明在某些排布密集的風(fēng)場，前期對尾流損失低估約2%。遠(yuǎn)景也在探索降低尾流損失的技術(shù)。在某風(fēng)場，我們通過實(shí)施場群尾流控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了3%-4%的電量提升。在未來一段時間內(nèi)，中國海上風(fēng)電場排布越來越密集，場群尾流控制技術(shù)的價值顯得尤為顯著。 文章來源：http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-12-8947.html
謝德奎回顧了歐洲與中國風(fēng)機(jī)葉片的發(fā)展歷程。1991到2015年間，中國風(fēng)機(jī)功率和葉片是跟隨者，但到2017年，中國出現(xiàn)了直徑171米的風(fēng)輪，超過歐洲直徑164米的風(fēng)輪。2019年，歐美推出直徑為220米的更大風(fēng)輪。就風(fēng)輪直徑而言，中國和歐洲幾乎站到一個平臺上，中國海上風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展以及整機(jī)設(shè)計進(jìn)入了無人區(qū)。
全球知名《科學(xué)》雜志指出，隨著海上風(fēng)機(jī)風(fēng)輪增大，風(fēng)能行業(yè)面臨空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)和水動力學(xué)三大挑戰(zhàn)，而這三個領(lǐng)域在基礎(chǔ)科學(xué)方面的研究已經(jīng)跟不上風(fēng)輪直徑的發(fā)展。相比百年航空業(yè)發(fā)展，民航飛機(jī)最大翼展也還沒有超過80米，不到四十年的風(fēng)電行業(yè)，風(fēng)輪直徑已經(jīng)達(dá)到200米。
謝德奎以此警示風(fēng)電行業(yè)在工程技術(shù)科學(xué)上要循序漸進(jìn)，穩(wěn)扎穩(wěn)打。他說，葉片長度增加要以材料和制造技術(shù)的突破為基礎(chǔ)，單純依賴舊有技術(shù)增加葉片尺寸無法支持海上風(fēng)電的進(jìn)一步發(fā)展。
支撐更長海上葉片必然要走向碳纖維材料這個“無人區(qū)”，這也讓中國風(fēng)電設(shè)計又回到了10年前，葉片設(shè)計需要license歐洲設(shè)計公司，核心原材料及工藝設(shè)備供應(yīng)鏈掌握在德國或日本企業(yè)手里。此外，大型模具投資額度大、時間長，工藝水平不成熟，超大葉片的加工效率也比主流葉片低3-4倍，在當(dāng)前中國海上風(fēng)電大規(guī)模搶裝的背景下，成為業(yè)主保障項目上網(wǎng)電價的巨大瓶頸。謝德奎強(qiáng)調(diào)，大型碳纖維葉片的設(shè)計、工藝、測試驗(yàn)證與供應(yīng)鏈把控都需要閉環(huán)驗(yàn)證的過程，如果沒有基礎(chǔ)科學(xué)層面的研究和突破，沒有在技術(shù)工程層面做循序漸進(jìn)的工程實(shí)踐與驗(yàn)證，做出來的大葉輪可能是一個巨大的俄羅斯賭博輪盤。
另外，鑒于當(dāng)前海上風(fēng)電大規(guī)模交付的情況，謝德奎在介紹遠(yuǎn)景海上大葉片技術(shù)開發(fā)特色時表示，遠(yuǎn)景的大葉片開發(fā)思路通常都是陸上成熟再往海上引進(jìn)。遠(yuǎn)景設(shè)立在中國的全球研發(fā)總部、丹麥的全球風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新中心和美國的空氣動力學(xué)與氣象研發(fā)中心等全球頂尖葉片開發(fā)團(tuán)隊，其開發(fā)過程引入航空航天的技術(shù)成熟度TRL和制造成熟度MRL，供應(yīng)鏈成熟度全覆蓋，且實(shí)現(xiàn)新技術(shù)、新產(chǎn)品和新工藝的測試驗(yàn)證以及供應(yīng)鏈能力閉環(huán)，保障交付可靠性，保證開發(fā)完成即實(shí)現(xiàn)批量交付。
談到另一個瓶頸主軸承時，謝德奎稱主要來自于大軸承設(shè)計挑戰(zhàn)、供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)和安裝工藝挑戰(zhàn)。具體到海上大風(fēng)機(jī)主軸承供應(yīng)鏈瓶頸，謝德奎談到三點(diǎn)，一是大兆瓦主軸承軸圈直徑一般超過2m，與鑄件情況類似，超出了大部分市場上的主軸承機(jī)床的裝載能力；二是主流供應(yīng)商只有SKF和FAG兩家，至少提前一年鎖定產(chǎn)能；三是國內(nèi)主軸承供應(yīng)商短期無法具備此類軸承的設(shè)計和加工能力。
謝德奎還提到，雙TRB技術(shù)以及DRTRB技術(shù)，都存在對預(yù)緊力變化敏感、優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商稀缺、裝配容差要求高等問題。這兩種技術(shù)遠(yuǎn)景都在陸上做過測試驗(yàn)證并且運(yùn)行過的，我們認(rèn)為還需要一定的時間進(jìn)行測試驗(yàn)證。。
遠(yuǎn)景海上大軸承配置解決方案目前采用更為成熟的雙SRB技術(shù)，主軸承外徑在1.5米以內(nèi)，足夠支撐到5、6兆瓦，在擁有全球充沛的供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了本地供應(yīng)商的設(shè)計和生產(chǎn)。一個海外典型供應(yīng)商產(chǎn)能分析顯示，可全年生產(chǎn)3700套，相比之下，雙TRB技術(shù)要做到支撐6兆瓦以上，加工直徑要增加到2-3米，產(chǎn)能不足雙SRB技術(shù)的一半，而加工直徑3-4米的DRTRB技術(shù)產(chǎn)能只有350套。
即便中國海上風(fēng)機(jī)面臨葉片和主軸承兩大瓶頸，遠(yuǎn)景能源仍完全能夠在中國海域?yàn)榭蛻籼峁┛色@得投資收益的海上項目解決方案。謝德奎介紹，遠(yuǎn)景集成全球數(shù)據(jù)和技術(shù)繪制中國海上LCOE地圖，這個地圖不僅指導(dǎo)遠(yuǎn)景自己定義具有競爭力的風(fēng)機(jī)，還可以讓海上風(fēng)電開發(fā)商清晰地看見實(shí)現(xiàn)投資收益的項目分布，還會發(fā)現(xiàn)最好的收益率不在單機(jī)容量有多大，而在于LCOE。發(fā)電量是影響海上風(fēng)電的最關(guān)鍵因素，在海上全生命周期度電成本模型里，發(fā)電量的影響超過50%。
說到項目風(fēng)機(jī)選型，謝德奎強(qiáng)調(diào)，不同區(qū)域?qū)︼L(fēng)機(jī)兆瓦等級和風(fēng)輪直徑的組合需求不同，也就是說，圍繞LCOE最優(yōu)，針對中國不同海域定義不同風(fēng)輪和功率組合獲得最優(yōu)收益。和中國相比，歐洲北海風(fēng)速高，人力成本導(dǎo)致初始投資高，運(yùn)維成本高，這些因素導(dǎo)入LCOE模型，也就導(dǎo)向了歐洲大兆瓦小風(fēng)輪的機(jī)型策略。
基于中國海上風(fēng)電環(huán)境特點(diǎn)與歐洲存在巨大差異，遠(yuǎn)景選擇了以福建為代表的高風(fēng)速臺風(fēng)區(qū)域、廣西為代表的低風(fēng)速區(qū)域以及浙江為代表的中低風(fēng)速強(qiáng)臺風(fēng)區(qū)域做了LCOE敏感性分析。可以發(fā)現(xiàn)，在高風(fēng)速場景中，6-8MW等級的海上風(fēng)機(jī)可以獲得最優(yōu)的LCOE；在低風(fēng)速及中低風(fēng)速場景中，4-6MW等級便可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的LCOE。而風(fēng)速越低，則對風(fēng)輪直徑的需求更大，反之亦然。
同時，謝德奎提醒，與歐洲海上風(fēng)況相比，中國海上風(fēng)場布置更緊湊，風(fēng)速更低，且大氣更穩(wěn)定，尾流影響范圍大，在這些因素的共同作用下，中國海上風(fēng)場的尾流損失大大超過歐洲風(fēng)場。遠(yuǎn)景基于近1.5GW容量的風(fēng)機(jī)海上運(yùn)行和持續(xù)后評估，證明在某些排布密集的風(fēng)場，前期對尾流損失低估約2%。遠(yuǎn)景也在探索降低尾流損失的技術(shù)。在某風(fēng)場，我們通過實(shí)施場群尾流控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了3%-4%的電量提升。在未來一段時間內(nèi)，中國海上風(fēng)電場排布越來越密集，場群尾流控制技術(shù)的價值顯得尤為顯著。 文章來源：http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-12-8947.html
