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中国海上风电“弯道超车”速度太快?

欧洲海上风电 | 传播全球海上风电咨询和前沿技术 2021/11/19 13:26

11月16日,中欧海上风电产业合作与技术创新论坛在盐城召开,远景能源海上产品线总经理谢德奎出席海上风电技术与创新分论坛,介绍 远景海上风电十年耕耘,推出的EN-200/7MW机组在江苏、山东、浙江、广西等广大中国低风速海域能平价、强交付、高可靠,助力海上风电再启新篇。

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江苏海域将会率先走向平价,产业链上下协同形成降本合力

离岸距离60-70公里,风速约7.8米/秒,平价目标电价为0.39元/度,这是江苏省管海域未来平价的典型场景。海上风机的成本占海上风电产业链的35%左右,因此海上风电平价需要产业链上下协同,合力创新降本。在上述典型场景指标下,远景对比不同容量、不同叶片的概念机型产品发现, 塔基、海缆、升压站施工若在“十四五”期间能实现20%-30%的降本,远景能源Model Y平台的EN-200/7MW这款机型,相比抢装前的价格能下降35%,达到4350元/千瓦以下,可以最大程度保障未来可施工性、供应链可获得性,协同实现在江苏省管海域内的平价。

对于国管海域的典型场景,除风机之外的BOP部分还需要再降价5%-10%,以一个假定概念机型11MW,叶轮直径为242米,价格要比抢装前下降40%,达到3900元/千瓦以下,可实现150公里以外江苏国管海域内的平价。

谢德奎表示:“江苏海上从资源禀赋、施工设备可获得性和本地供应链能力,都是目前国内最好的,考虑到储能配置要求、未来能源岛、制氢及绿电溢价带来的经济效应,无论是省管海域还是国管海域,江苏海上风电都大有可为。”

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海上风电“弯道超车”可能存在风险,掌握核心部件设计和稳健测试验证是关键

谢德奎认为,目前业界对于海上风机升级换代过于激进和乐观,缺乏扎实稳健的路线图。从中欧海上风电历程发展对比可以看出,欧洲海上风电机组发展具有明确路径,基本为4-6MW到8-9MW,再规划14-15MW,每个兆瓦区间都有足够测试验证窗口、安装量和运行时间,保证行业稳健有序发展。

目前中国海上风电的风险在于,抢装期内10GW的机组运行时间不到一年,且基本都是新型机组,平均功率从5MW直接跃升到10MW级别。 谢德奎指出:“以往机型定义是欧美带中国,现在迅速跨越到中国带欧美,测试验证和供应链准备时间因而被极大地压缩。”

同时,战略核心部件也“被”跨越隔代发展。 从今年发布的机型来看,海上叶片长度将从160米左右拉伸到200米以上;齿轮箱扭矩从5kNm直接跨越到10-22kNm,需要注意的是欧洲现在规划的最大只有18kNm;主轴承直径从0.8米档增加到2-3米档以上,无论从部件的测试验证,还是从批量工业化制造角度,都面临不小的挑战。

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远景Model Y理性降本的6个策略

面对“弯道超车”的风险,降低30%-40%的成本,以更低的价格,更可靠的性能交付市场,命题已经交给压力巨大的主机厂商。 谢德奎表示,远景能源用技术创新持续提升风电经济性,面向中国海上风电平价推出的Model Y平台提供6个应对策略:

一是平台模块化理念。产品货架可以实现跨功率和风轮的敏捷定制组合,保证 80%以上的组件最大化复用率

二是核心部件从进口到国产化到完全自主开发。目前远景实现了包括叶片、齿轮箱、发电机、主轴承和变桨轴承等 核心战略部件全自研,以及OEM代工质量深度把控 ,供应及时性与可靠性进一步提升。

三是价值最大化被验证技术和供应链,突破边界持续寻找最优方案。 谢德奎认为,不能单纯追求创新,所有创新都需要服务于技术经济性。 以海上单桩和分段式叶片的技术演进为例,单桩从一开始被认为只能适用不超过30米水深,到目前欧洲海上探索将单桩和导管架及漂浮式基础的切换经济点延伸到60米水深。类似情景,考虑到物流可运输性,当初行业认为长于150米风轮的叶片不得不使用分段式叶片,时至今日,超过200米的风轮叶片依然没有考虑分段式设计。因此,远景坚持在海上继续挖掘双馈+高速齿轮箱传动链的技术经济性价值, Model Y平台采用双馈高速技术路线。双馈曾经存在的滑环和轴承等问题在多年的应用中都已被解决,缺陷率下降90%。而远景针对海上需求进行了针对性技术创新,海上双馈发电机能满足15个月运维周期的需求,发电量特别是中高风速段发电量高,且稳定可靠,其已经沉淀了将近20年的供应链非常成熟且性价比极佳。

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四是轻量化设计创造系统最优。目前200米以上叶片依然遵循最大化被验证技术和供应链的逻辑,在当初行业认为超过140米风轮就应该使用碳纤维叶片的认知下,远景超过200米风轮叶片依然在使用非常稳定可靠供应的玻纤叶片技术,并可以做到跟碳纤相比,重量毫不逊色,甚至可以轻10%-20%,随着机头重量和整体机组载荷减轻, 远景Model Y机组重量相比行业平均水平轻量化10%以上,这一切都源自对系统载荷控制、部件设计和供应链的精准把握,而轻量化的整机加上先进的动态加阻控制算法又通过一体化设计进一步大幅降低塔基重量。

五是DFX工艺设计降低全生命周期的成本。远景的EPD集成开发流程确保在完成系统设计的同时,所有大部件更换的工艺工装方案全部完成,并同时在样机运行中完成实地验证。灵活的策略工艺使综合工程增效30%以上,大部件更换效率提升20%的同时可降低成本70%。

六是深度的台架测试和海量在役风机的现场验证。 远景能源江阴测试中心基于全球部署海量风机的伽利略平台,可以对设计可靠性进行多层级立体性验证 ,逐步达成部件子系统、整机系统“数字模型与物理实体”的一致性,解决具体的质量和安全问题,支持远景敏捷开发、迅速迭代产品。

新知达人, 中国海上风电“弯道超车”速度太快?

2008年远景成立之初,就在丹麦设立全球创新中心进行海上风机研发, 截至2020年在中国已经累计超过3GW的海上风机可靠运行业绩。 在解决了一些初期典型失效,包括叶尖腐蚀、环控、部件腐蚀及机械共振等典型问题后,劣质质量成本大幅下降了90%。最新推出的Model Y平台充分吸取了远景3GW运行和行业的经验教训,从EN-200/7MW和EN-190/8MW起步,平台模块化的设计保证未来基于该平台可以快速实现6MW功率跨度和40米风轮跨度的组合升级机型。

“深布局、控风险、稳规划,远景将坚定不移通过全线自主设计和深度测试验证,及提前供应链布局,降低产品跨越隔代开发带来风险。同时远景致力推动射阳零碳母港计划, 在现有供应链的基础上, 远景提供的风电、绿氢、储能及方舟系统,继续助力射阳打造零碳新工业体系,助力江苏海域加速平价化。”谢德奎说。

△ 视频:远景助力打造射阳零碳母港 

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