創(chuàng)新引領(lǐng)平價時代新發(fā)展

王芳

創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)永不枯竭的發(fā)展動力，創(chuàng)新也是CWP永不落幕的主題?！笆奈濉逼陂g，風電行業(yè)將迎接平價上網(wǎng)的全面考驗。在CWP 2020上，來自風電整機企業(yè)、開發(fā)企業(yè)、零部件企業(yè)，以及相關(guān)機構(gòu)的代表，圍繞降本增效呈上最新的創(chuàng)新成果，涵蓋風能資源精細化評估、葉片設(shè)計制造及關(guān)鍵部件評估等。

風能資源評估，追求更精細

為了更好地捕捉風能資源，提升發(fā)電量，保障收益，測風與評估成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。來自風電企業(yè)和研究機構(gòu)的代表分享了針對風能資源評估這一世界難題的探索以及相關(guān)的創(chuàng)新做法。

在測量方法創(chuàng)新上，粒計算、不確定度等新的測量指標被引入風能資源精細化評估之中。融合雷達數(shù)據(jù)、中尺度仿真及短期觀測驗證于一體的組合測風技術(shù)，能夠更細致地了解測風對發(fā)電量的影響。在軟件應(yīng)用上，由法國美迪、美國國家大氣研究中心（NCAR）共同研發(fā)的御風系統(tǒng)，可為規(guī)劃與設(shè)計、智能運維、風電場運營及海上風電氣象預(yù)報提供全面支撐。

隨著平價時代的到來，新增裝機面臨著更高的降本增效要求。在微觀選址上，機位點的排布優(yōu)化變得更加重要。北京大學副研究員張日葵認為，高低塔筒混排能夠一定程度上提高風電機組在中低風速地區(qū)的輸出功率。

此外，研究人員還對風功率載荷軟件、特定風電場發(fā)電量的綜合折減系數(shù)、測風數(shù)據(jù)插補方法進行深入分析。

風電葉片設(shè)計，追求降本

圍繞葉片大型化中的氣彈穩(wěn)定性、噪聲、成本等問題，專家們從多個層面提出了下一階段的技術(shù)發(fā)展方向。

實現(xiàn)平價上網(wǎng)后，三、四類風能資源區(qū)的電價幾乎腰斬，通過優(yōu)化葉片的材料、結(jié)構(gòu)、制造工藝等降低成本，使項目具備開發(fā)價值，變得十分迫切。針對大型長柔葉片的氣彈振動問題，與會嘉賓從降低發(fā)電量損失和確保機組安全性的角度，介紹了葉片氣彈模型涉及的計算模塊、高比模量玻纖的應(yīng)用實踐。在材料上，有嘉賓認為要加強對碳玻混合、熱塑性樹脂等新材料，以及拉纖、纏繞等工藝的研究，并呼吁供應(yīng)商能夠配合下游企業(yè)，共同降低成本。

來自運達股份的團隊分享了他們圍繞智能機器人對在役葉片損傷進行檢測的創(chuàng)新成果，即用機器人搭載相控陣超聲成像、機器視覺，利用算法，實現(xiàn)對葉片裂紋的檢測。

此外，生產(chǎn)管理方式的變革也是降低葉片產(chǎn)業(yè)鏈成本的有效方式之一，用于代替人工、提高效率的組裝生產(chǎn)，成為智能制造的新嘗試。有葉片企業(yè)代表強調(diào)，要實現(xiàn)葉片與整機有機結(jié)合，做到系統(tǒng)性迭代；促進現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用的不斷成熟，同時要對新技術(shù)進行持續(xù)投入，保證業(yè)務(wù)不間斷地發(fā)展。

關(guān)鍵零部件，更好、更新、更緊湊

有專家預(yù)測，由于平價上網(wǎng)帶來的成本挑戰(zhàn)，風電機組的價格可能在2021年跌破3000元/千瓦。支撐整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展最核心的動力不僅僅是整機，更依賴于配套的零部件企業(yè)。

在塔筒方面，來自三一重能的技術(shù)人員展示了其在高柔塔筒技術(shù)方案研究方面的最新進展，比如，通過基于數(shù)字模型的壽命監(jiān)測來提高塔筒的安全性，降低成本。而國內(nèi)構(gòu)架式預(yù)應(yīng)力鋼管塔筒已經(jīng)突破160米，在安全性、經(jīng)濟性和適應(yīng)性方面表現(xiàn)良好。

來自維斯塔斯的專家總結(jié)了大部件全尺寸測試保證全生命周期可靠性的經(jīng)驗：與零部件企業(yè)進行聯(lián)合測試，提高集成工程師對問題的認識，并將其編寫成一部測試規(guī)程。同時，通過采集運行數(shù)據(jù)修正測試規(guī)程。

以齒輪箱為核心業(yè)務(wù)的威能極的代表闡述了3項前沿研發(fā)應(yīng)用：滑動軸承技術(shù)在低溫、磨損、噪音上表現(xiàn)良好；三級行星技術(shù)具有齒輪更小、軸承更小、重量更輕、材料利用率更高的特性；混合驅(qū)動潛力巨大。

西門子歌美颯的專家介紹了66千伏交流系統(tǒng)在海上風電中的應(yīng)用：變壓器可在30天內(nèi)降解；采用真空滅火、潔凈空氣，使產(chǎn)品更加環(huán)保；安裝調(diào)試在工廠里完成，減少在海上的施工時間。

機組單機容量的快速提高對高效能電氣驅(qū)動鏈、電機效能帶來新的挑戰(zhàn)。來自上海電氣的代表在對大兆瓦機型的研究中認識到，優(yōu)秀高效的電氣驅(qū)動設(shè)計，要做到電氣驅(qū)動鏈內(nèi)部發(fā)電機和變流器兩個部件更深層次的協(xié)同優(yōu)化，包括協(xié)同容錯、短路協(xié)同保護等。

針對大兆瓦直驅(qū)機組冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計與實現(xiàn)，金風科技開發(fā)了自動排氣設(shè)計、結(jié)構(gòu)減振設(shè)計、浸沖式設(shè)計、部件的容錯和系統(tǒng)的容錯設(shè)計、水浸及電容傳感器的應(yīng)用等。

隨著長葉片、大兆瓦機型的發(fā)展，對輕量化的要求會越來越高。來自運達股份的專家從結(jié)構(gòu)智能仿真優(yōu)化技術(shù)、新材料、傳動系統(tǒng)一體化設(shè)計等方面，介紹了風電機組輕量化設(shè)計的最新進展。

在小部件方面，激光傳感器、深度學習已經(jīng)被用于螺栓狀態(tài)監(jiān)測。來自挪威、英國的企業(yè)代表還介紹了各自在海纜搬運與存儲、將PEEK（聚醚醚酮）功能塑料應(yīng)用于主軸上的經(jīng)驗。

正如有與會嘉賓所言，零部件企業(yè)要樹立雙贏思維，形成深度優(yōu)化。同時，要跳出當前思維定勢，大膽前瞻，形成合理的內(nèi)部成本分擔，助力整個機組競爭力的提升。

分散式風電，開發(fā)模式待創(chuàng)新

有專家表示，中東南部地區(qū)的風能資源未來技術(shù)可開發(fā)量接近10億千瓦，但現(xiàn)在僅開發(fā)了其中的11%。福建占比最高，也只有26%，未來發(fā)展?jié)摿艽?，近三年的總體裝機容量規(guī)劃已經(jīng)超過2500萬千瓦。

針對中東南部地區(qū)的風電開發(fā)，來自金風科技的專家表示，要加強負荷側(cè)的預(yù)測，使發(fā)電側(cè)與負荷側(cè)相匹配，盡量減少對電網(wǎng)的依賴，降低電網(wǎng)調(diào)度的難度，提高對弱電網(wǎng)的支撐能力。將箱變放置于塔筒內(nèi)部，升壓站采用工廠化設(shè)計，現(xiàn)場組裝，都可以進一步減少占地面積。針對分散式風電項目開發(fā)收益不穩(wěn)定等問題，該專家認為，在運營時可進行資產(chǎn)托管，提供基于發(fā)電量的風險擔保，實現(xiàn)風險兜底。

開發(fā)分散式風電項目，對機組的安全性、環(huán)境友好性要求更高，遠景能源研制的超感知智能風電機組，可對可能出現(xiàn)的故障進行趨勢預(yù)測，實現(xiàn)亞健康報警，并通過增大齒輪箱扭矩降低葉片轉(zhuǎn)速，減小噪音。

中國海裝在機組參與電網(wǎng)調(diào)頻時搭建了仿真模型，發(fā)現(xiàn)不同風況下，機組均可以在一定時間內(nèi)穩(wěn)定提高有功輸出，但若想在最大功率跟蹤控制模式下實現(xiàn)風電機組的調(diào)頻，則需要借助儲能設(shè)備。其研究認為，目前適合于風電機組調(diào)頻的主要儲能方法之一是壓縮空氣，它還可以與漂浮式海上機組結(jié)合。

針對中部低風速地區(qū)，高塔架技術(shù)將為平價市場提供很好的支撐。針于高柔塔架，運達股份提出快速穿越轉(zhuǎn)速的共振技術(shù)、塔架主動控制技術(shù)、動態(tài)推力消減技術(shù)和載荷最優(yōu)停止控制策略技術(shù)，以及通過運行模式的調(diào)整，達到抗渦激效果。

針對融資難問題，華能天成提出“村村通”“廠廠通”“路路通”模式，形成區(qū)域成片開發(fā)，其規(guī)模效應(yīng)可以有效降低項目成本，提高收益，提升資產(chǎn)的內(nèi)在價值。