葉片“大型化”
雖然我國(guó)是風(fēng)資源的大國(guó),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(dá)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(xiàn)風(fēng)機(jī)滿(mǎn)負(fù)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(zhǎng)的風(fēng)電葉片。
盡管也有人提出,較大的風(fēng)機(jī)安裝和運(yùn)行費(fèi)用比小風(fēng)機(jī)要高出許多,但不容忽視的是,大風(fēng)機(jī)每千瓦電量的總生產(chǎn)成本,普遍會(huì)隨著風(fēng)機(jī)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(jī)和更長(zhǎng)的葉片,用來(lái)降低成本、提高效率。
隨著我國(guó)風(fēng)機(jī)大型化趨勢(shì)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(biāo)志之一。
目前,國(guó)內(nèi)的主要幾家風(fēng)電整機(jī)商都只是負(fù)責(zé)葉片的設(shè)計(jì),而將制造工作外包給專(zhuān)門(mén)的葉片廠家。自主設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)葉片目前有2兆瓦的56.5米低風(fēng)速葉片,由中國(guó)南車(chē)株洲研究所旗下的時(shí)代新材公司設(shè)計(jì)研發(fā),7月14日剛剛通過(guò)為期5天的靜力試驗(yàn)考核。為了生產(chǎn)該葉片,時(shí)代新材也建立了多條制造線,預(yù)計(jì)本月將簽下首筆的訂單。而中材科技風(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(cè)中心項(xiàng)目,預(yù)計(jì)2014年7月竣工投產(chǎn)。項(xiàng)目建成后,將實(shí)現(xiàn)3兆瓦的59.5米葉片批量生產(chǎn),研發(fā)制造亞洲最長(zhǎng)、功率最大的77.7米風(fēng)機(jī)葉片,并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
海外也有較好的風(fēng)機(jī)葉片生產(chǎn)商。丹麥LM公司繼去年10月拿下遠(yuǎn)景能源4兆瓦的海上風(fēng)機(jī)項(xiàng)目,量產(chǎn)長(zhǎng)66.5米、重19噸的海上風(fēng)電葉片后,又在國(guó)電龍?jiān)唇K如東30兆瓦的海上(潮間帶)試驗(yàn)風(fēng)電場(chǎng)安裝了長(zhǎng)73.5米(約24層樓高)的復(fù)合材料風(fēng)電葉片,來(lái)匹配5兆瓦風(fēng)機(jī)。西門(mén)子與維斯塔斯也在為風(fēng)機(jī)研發(fā)75米和80米長(zhǎng)的葉片在做沖刺。
當(dāng)然,一味追求特別大的葉片也沒(méi)必要。多家風(fēng)機(jī)生產(chǎn)商認(rèn)為:葉片長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)要全方位結(jié)合機(jī)組性能、載荷、發(fā)電量、可靠性及噪音等因素進(jìn)行考量,并不意味著一味追求葉片的長(zhǎng)度。如在海上的風(fēng)機(jī),需要葉片更加輕量化,還要有很強(qiáng)的抗臺(tái)風(fēng)能力。金風(fēng)科技的一位人士就稱(chēng),葉片的研發(fā)思路還是通過(guò)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)從而達(dá)到度電成本的最優(yōu)。
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(yùn)維能力等也要考慮與突破。風(fēng)機(jī)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(dāng)葉片越來(lái)越大時(shí),對(duì)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(tái)及塔罩。
以海上風(fēng)電市場(chǎng)為例,雖然很誘人,但是國(guó)內(nèi)外的風(fēng)電技術(shù)整合能力還沒(méi)有達(dá)到爐火純青的地步。
“海上風(fēng)電的最大挑戰(zhàn)是風(fēng)險(xiǎn)管理。”遠(yuǎn)景能源CEO張雷說(shuō),“因?yàn)楹I巷L(fēng)電使用的往往是大型風(fēng)機(jī),傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性變得十分復(fù)雜,過(guò)往小兆瓦風(fēng)機(jī)的成功經(jīng)驗(yàn)就不能有效利用,事實(shí)上海上風(fēng)機(jī)的主要失效也發(fā)生在這個(gè)環(huán)節(jié)。”
在張雷看來(lái),以往各個(gè)廠商的競(jìng)爭(zhēng)層面是在風(fēng)機(jī)報(bào)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(yīng)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(jī)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(jī)上裝雷達(dá)及傳感器就有意義。雷達(dá)可監(jiān)測(cè)風(fēng)的流動(dòng)性、強(qiáng)弱,再經(jīng)過(guò)傳感器來(lái)收集各項(xiàng)數(shù)據(jù),匯總到云端計(jì)算分析。隨后,遠(yuǎn)景有一套智能控制、測(cè)量技術(shù)、數(shù)據(jù)分析專(zhuān)家系統(tǒng)、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(jī)有些類(lèi)似,后者的風(fēng)機(jī)也有儲(chǔ)能和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),可幫助管理風(fēng)電的間歇性,實(shí)現(xiàn)平滑輸出和電力預(yù)測(cè)等功能。
除了單個(gè)風(fēng)機(jī)之外,企業(yè)之間也在做對(duì)多臺(tái)風(fēng)機(jī)的智能管理嘗試。
而遠(yuǎn)景能源則希望所謂的“智慧風(fēng)場(chǎng)管理”系統(tǒng),將風(fēng)資源評(píng)價(jià)、風(fēng)場(chǎng)設(shè)計(jì)及運(yùn)維、資產(chǎn)管理等實(shí)現(xiàn)數(shù)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(jī)公司,不如歸類(lèi)于智慧能源企業(yè)。