謝德奎回顧了歐洲與中國(guó)風(fēng)機(jī)葉片的發(fā)展歷程。1991到2015年間，中國(guó)風(fēng)機(jī)功率和葉片是跟隨者，但到2017年，中國(guó)出現(xiàn)了直徑171米的風(fēng)輪，超過(guò)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(guó)和歐洲幾乎站到一個(gè)平臺(tái)上，中國(guó)海上風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展以及整機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)入了無(wú)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(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)三大挑戰(zhàn)，而這三個(gè)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。在航空業(yè)的百年發(fā)展歷程中，民航飛機(jī)最大翼展也還沒(méi)有超過(guò)80米，而歷史不到四十年的風(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(shuō)，葉片長(zhǎng)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(wú)法支持海上風(fēng)電的進(jìn)一步發(fā)展。

 

       支撐更長(zhǎng)海上葉片必然要走向碳纖維材料這個(gè)“無(wú)人區(qū)”，這也讓中國(guó)風(fēng)電設(shè)計(jì)又回到了10年前。葉片設(shè)計(jì)需要?dú)W洲設(shè)計(jì)公司，核心原材料及工藝設(shè)備供應(yīng)鏈掌握在德國(guó)或日本企業(yè)手里。此外，大型模具投資額度大、時(shí)間長(zhǎng)，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(guó)海上風(fēng)電大規(guī)模搶裝的背景下，這些成為業(yè)主保障項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)的巨大瓶頸。謝德奎強(qiáng)調(diào)，大型碳纖維葉片的設(shè)計(jì)、工藝、測(cè)試驗(yàn)證與供應(yīng)鏈把控都需要閉環(huán)驗(yàn)證的過(guò)程，如果沒(méi)有基礎(chǔ)科學(xué)層面的研究和突破，沒(méi)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(lái)的大葉輪可能是一個(gè)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(kāi)發(fā)特色時(shí)表示，遠(yuǎn)景的大葉片開(kāi)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(guó)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(guó)的空氣動(dòng)力學(xué)與氣象研發(fā)中心等全球頂尖葉片開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，其開(kāi)發(fā)過(guò)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(cè)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(kāi)發(fā)完成即實(shí)現(xiàn)批量交付。

 

       談到另一個(gè)瓶頸主軸承時(shí)，謝德奎稱主要來(lái)自于大軸承設(shè)計(jì)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(guò)2m，與鑄件情況類似，超出了大部分市場(chǎng)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(guó)內(nèi)主軸承供應(yīng)商短期無(wú)法具備此類軸承的設(shè)計(jì)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(duì)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(wèn)題。這兩種技術(shù)遠(yuǎn)景都在陸上做過(guò)測(cè)試驗(yàn)證并且運(yùn)行過(guò)，還需要一定的時(shí)間進(jìn)行海上測(cè)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(jì)和生產(chǎn)。

 

       即便中國(guó)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(guó)海域?yàn)榭蛻籼峁┛色@得投資收益的海上項(xiàng)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(guó)海上平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）地圖，這個(gè)地圖不僅指導(dǎo)遠(yuǎn)景自己定義具有競(jìng)爭(zhēng)力的風(fēng)機(jī)，還可以讓海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)商清晰地看見(jiàn)實(shí)現(xiàn)投資收益的項(xiàng)目分布，還會(huì)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(guò)50%。

 

       說(shuō)到項(xiàng)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(jí)和風(fēng)輪直徑的組合需求不同，也就是說(shuō)，圍繞LCOE最優(yōu)，針對(duì)中國(guó)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(guó)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(guó)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(tái)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?gòu)?qiáng)臺(tái)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(chǎng)景中，6-8MW等級(jí)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(chǎng)景中，4-6MW等級(jí)便可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的LCOE。而風(fēng)速越低，則對(duì)風(fēng)輪直徑的需求更大，反之亦然。 

 

       同時(shí)，謝德奎提醒，與歐洲海上風(fēng)況相比，中國(guó)海上風(fēng)場(chǎng)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(guó)海上風(fēng)場(chǎng)的尾流損失大大超過(guò)歐洲風(fēng)場(chǎng)。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(píng)估，證明在某些排布密集的風(fēng)場(chǎng)，前期對(duì)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(chǎng)，通過(guò)實(shí)施場(chǎng)群尾流控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了3%-4%的電量提升。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，中國(guó)海上風(fēng)電場(chǎng)排布越來(lái)越密集，場(chǎng)群尾流控制技術(shù)的價(jià)值顯得尤為顯著。