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国内风机技术趋势:大叶片及一站式解决方案

编辑:苏州市太湖风机制造有限公司  时间:2016-01-21

 成立6年的Blade Dynamics公司,正在开发一种新技术用以制造全球最大的风机叶片,其号称长度能达到100米,目前世界最大的叶片不过只有75米长。

  风机叶片是风能技术进步的关键核心风力机部件,其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。而更长的叶片也可以配 合大功率风机的制造,时下这种趋势越来越明显。除此之外,在风机行业中,还需要攻克高端零部件制造、如何提高单个风机及整个风电场的运营效率等难题。

  叶片“大型化”

  虽然我国是风资源的大国,但陆地超过50%的风资源都被归于“低风速”资源,全年3/4以上的时间,风速在每秒5~7米,无法达到每秒近10米 的额定风速。因此,要捕捉并充分利用低风速资源、实现风机满负荷发电的话,就得提高风电叶片的捕风能力,研制功率大、叶片长的风电叶片。

  尽管也有人提出,较大的风机安装和运行费用比小风机要高出许多,但不容忽视的是,大风机每千瓦电量的总生产成本,普遍会随着风机的增大而降低。而在备受瞩目的海上风电市场,也要使用功率更大的风机和更长的叶片,用来降低成本、提高效率。

  随着我国风机大型化趋势的日益明确,大风力叶片就逐步被看做是各个企业技术实力的标志之一。

  目前,国内的主要几家风电整机商都只是负责叶片的设计,而将制造工作外包给专门的叶片厂家。自主设计的国内最长叶片目前有2兆瓦的56.5米低风速叶片,由中国南车(601766,股吧)株洲研究所旗下的时代新材(600458,股吧)公司设计研发,7月14日刚刚通过为期5天的静力试验考核。为了生产该叶片,时代新材也建立了多条制造线,预计本月将签下首笔的订单。而中材科技(002080,股吧) 风电叶片有限公司也投资了15亿元,新上了3兆瓦、6兆瓦的模具15套,年产大功率海上风电叶片800套。它的生产基地及研发检测中心项目,预计2014 年7月竣工投产。项目建成后,将实现3兆瓦的59.5米叶片批量生产,研发制造亚洲最长、功率最大的77.7米风机叶片,并实现产业化。

  海外也有较好的风机叶片生产商。丹麦LM公司继去年10月拿下远景能源4兆瓦的海上风机项目,量产长66.5米、重19吨的海上风电叶片后,又 在国电龙源江苏如东30兆瓦的海上(潮间带)试验风电场安装了长73.5米(约24层楼高)的复合材料风电叶片,来匹配5兆瓦风机。西门子与维斯塔斯也在 为风机研发75米和80米长的叶片在做冲刺。

  当然,一味追求特别大的叶片也没必要。多家风机生产商认为:叶片长度的设计要全方位结合机组性能、载荷、发电量、可靠性及噪音等因素进行考量,并不意味着一味追求叶片的长度。如在海上的风机,需要叶片更加轻量化,还要有很强的抗台风能力。金风科技(002202,股吧)的一位人士就称,叶片的研发思路还是通过整体优化设计从而达到度电成本的最优。

  技术整合加一站式解决方案

  风力叶片“大型化”是各大企业追寻的技术方向之一,风电其他零部件制造能力、传动及控制技术、运维能力等也要考虑与突破。风机包括不少零部件,无论低风速市场,还是海上风电市场,当叶片越来越大时,对其他相关部件的要求也会提高,如旋翼叶壳、传动轴、平台及塔罩。

  以海上风电市场为例,虽然很诱人,但是国内外的风电技术整合能力还没有达到炉火纯青的地步。

  “海上风电的最大挑战是风险管理。”远景能源CEO张雷说,“因为海上风电使用的往往是大型风机,传动系统的动力学特性变得十分复杂,过往小兆瓦风机的成功经验就不能有效利用,事实上海上风机的主要失效也发生在这个环节。”

  在张雷看来,以往各个厂商的竞争层面是在风机报价上,不少风电场投资商也愿意比较价格,但企业应该去关注怎样提高发电效率,“价格差距不大的情况下,如果能把风机的发电效率做到极致,这很有意义。”

  他说,若在叶片和风机上装雷达及传感器就有意义。雷达可监测风的流动性、强弱,再经过传感器来收集各项数据,汇总到云端计算分析。随后,远景有 一套智能控制、测量技术、数据分析专家系统、主动性能控制和基于可靠性的决策算法等,来帮助发电效率提高。而这与GE近期推出的2.5兆瓦风机有些类似, 后者的风机也有储能和数据驱动系统,可帮助管理风电的间歇性,实现平滑输出和电力预测等功能。

  除了单个风机之外,企业之间也在做对多台风机的智能管理尝试。

  而远景能源则希望所谓的“智慧风场管理”系统,将风资源评价、风场设计及运维、资产管理等实现数字化与信息化,去做“全生命周期管理”。张雷自己说,与其别人把他归类在风机公司,不如归类于智慧能源企业。

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