CWPC2020:中材科技李成良——《平價下葉片設計開發策略》_東方風力發電網
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CWPC2020:中材科技李成良——《平價下葉片設計開發策略》

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-08-08   來源:東方風力發電網  瀏覽次數:547
核心提示:2020年8月6日,第六屆中國國際風電復合材料高峰論壇于浙江省桐鄉市振石大酒店召開,本屆高峰論壇的主題為“提質增效,海陸并舉,迎戰平價 ”。主旨發言中,浙江恒石纖維基業有限公司產品研發部經理李成良做了題為《平價下葉片設計開發策略》的演講
  2020年8月6日,第六屆中國國際風電復合材料高峰論壇于浙江省桐鄉市振石大酒店召開,本屆高峰論壇的主題為“提質增效,海陸并舉,迎戰平價 ”。
 
  主旨發言中,浙江恒石纖維基業有限公司產品研發部經理李成良做了題為《平價下葉片設計開發策略》的演講。以下為發言實錄:


李成良↑
 
  尊敬的各位領導,各位專家,各位風電同仁,大家上午好,
 
  我今天報告得是風電平價下的開發策略,我盡自己的理解和行業的理解給大家一些建議,如果做得不好的地方,請大家多多批評指正,我的報告主要是三個方面的內容:平價下的風電形勢。葉片發展形勢和葉片發展策略。
 
  從2009年標桿定價上網,以及到2019年的平價上網整個風電價格在十年內一直在變動,從去年政策來看調低了陸上電價在2020年實現平價上網。從去年開始一直到現在搶裝達到了巔峰狀態,這是很瘋狂的狀態。
 
  為了應對搶裝以及陸上的平價上網,去年開始有一些大激勵項目,海上的特點有一個緩沖期,因為海上成本比較高,所以在未來的三到五年內,海上具備平價上網的條件在這種情況下,海上還有持續發展的迭代高潮。
 
  從整個來看,去補貼化的政策驅動了風電市場的充分競爭,也使得風電市場更加平穩有序地發展,也是風電能源發展非常關鍵一步。
 
 ?。≒PT圖示)中國風資源情況是,主要分布在新疆內部三北地區。隨著平價時代的到來,三北重歸了開發熱點,海上也將持續加快發展。
 
  機組發展的情況從全球發展情況來看,向大兆瓦發展,中國機組以2兆瓦為主,國際3兆瓦為主。從海上發展來看,國際是6到8兆瓦,中國是4兆瓦,所以促使風電平臺不斷地擴大,作為一個差異化競爭優勢。預計未來幾年陸上以2兆瓦平臺為主,海上以10兆瓦平臺為主,預計2030年以后,12兆瓦以上的份額將大幅度增加。
 
  除了全球和中國市場還有特殊的情況即低風速,我們直徑比國際上,功率相對小,但風速直徑一直在增大,在平價下如何在低風速開發更大的風輪和葉片有更大的挑戰。
 
  第二部分,葉片發展面臨挑戰
 
  主要是技術和降本兩個方面。
 
  目前葉片開發向大型化方向發展,比如設計尺寸大,成型面積大,制造精度高,現在批量開發85.6米葉片,隨著葉片長度的增加帶來了非常多的問題,主要有幾個方面:
 
  一、設計技術方面,葉片越長,運行環境越復雜,時速問題、噪音問題等都會影響發電量,如何保證葉片的驅動設計和發電量保持一致是非常重要的挑戰,隨著葉片長度的增加,結構的輕量化也非常重要。同時,隨著平價時代的到來,大批量的項目沒有那么多,更多是快速響應市場需求,開發出更多定制化的批量化應用,葉片在惡劣的環境下運行,除了有海上鹽霧、腐蝕等,在一些國際分布式造成很多問題。同時陸上大葉片面臨極大的挑戰,路上70米葉片還可以運輸,但80米以上運輸很困難。另外關于產品高可靠性的發展挑戰一直持續存在。
 
  二、持續降本方面,主要是發電量和成本,從度電成本構成來講,風電成本主要是三個方面:1、技術的成本。2、風電廠建設的成本。3、運維的成本。這三方面的成本各占1/3,葉片成本只占主機成本的20%左右,從低度電成本分析來看,敏感性最高是發電量AEP,其次是風電廠運維成本等。AEP越高,對低度電成本越大,所以結構設計要減重,對于主機來講,我們要和主機和原材料供應商一起進行優化迭代,以年發電量最大化,成本最小化來進行設計開發。
 
  第三部分,葉片設計開發的策略方面。
 
  市場對葉片在技術、質量以及交付周期方面提出了更高的要求,葉片開發從多維度多角度進行思考。
 
  首先,氣動設計,這是比較難的方面,也是跨多學科領域的綜述。翼型的開發在國內比較緩慢,翼型開發又比較難,我們通用國際上的翼型,但后續平價時代不適用,要針對風廠進行開發,翼型開發主要高氣動效率、低粗糙敏感、低噪聲和高剛度。
 
  在低載高效方面設計也是很重要,是時下葉片與主機匹配最優性價比的關鍵,在設計的時候,都提出來CP越高越好,其實我個人認為CP不是越高越好,而是越優越好,選取最優的CP,使兩者之間的范圍更加寬廣,年均風速的Cp值是最優,在一段最大,而不是一個點最大,使葉片在風速中得到最大的發電量,我們做了對比,與傳統的設計和這種設計,發電量有3%的提高,載荷降低10%左右,使得主機的機組承載能力有更大的空間。如果進一步生產葉片還可以繼續增加發電量。
 
  對于葉片的發電性能,比較關鍵得問題是時速,這是近年來風場以及業主關注的問題,主要葉片運行過程中運行中失速的風險,進行增功設計,舉個例子,在標準空氣密度下設計的密度和在高海拔地區運行,在葉片氣動設計時要保證時速,可以安裝導流板等提升發電量。
 
  氣動設計主要考慮發電量,結構時間是實現葉片的輕質高強。在今年6月份,正式發布了IEC61400—5標準,提出了在葉片開發過程中進行更多的測試,包括原材料的測試、結構件的測試,葉片的安全系數可以適當地降低。如果理論測試和實際的偏差在非常小的范圍內可以采用1.1到1.05的安全系數,葉片凈孔減少0.8米,可以帶來葉片減重800公斤。同樣對于葉片來講,葉片開發周期越來越短,難度越來越大,葉片尺度越來越大,葉片系列化設計比較多,比如機組葉片設計時,通過重組葉片的葉根、甚至換葉中考慮平臺的適應性,有效地減少開發周期,認證也是支持的,通過測試和認證進行相似性的認證,只要在氣動設計、結構設計相似程度非常高,達到一定的比例,通過模擬分析對比加上前期的測試認證可以快速地獲得認證,通過測試可以快速地推出產品。
 
  在工藝裝備方面,模塊化生產是提高葉片生產效率的有效手段,近幾年來,在葉片的預制方面做了很多工作,比如后緣梁的預制以及模塊化的生產做了很多工作,可以大量地減少生產的時間,同樣一套模具在相同的時間生產更多葉片成本會大大降低,對于固件的預制,提到中速固化劑的開發,這對葉片生產效率有很快的提升,希望在這方面做出更多的推廣和應用。
 
  裝備方面,現在裝備自動化在整個葉片行業相對來說比較落后,但是在其他行業比如智能機器人、物聯網用得比較多。舉個例子,在飯店吃飯的時候,機器人送餐,葉片是勞動密集型產業,因為人工用得越多,成本越高,所以未來的發展方向一定是少人工化。這幾年在轉運車、自動吞吐、打磨等做一些自動化的設備開發應用,如果能夠大量地實現生產工序的自動化和生產的設備自動化,未來的成本會大大降低,同時有效地控制產品的質量。
 
  智能運維方面,經過二十多年發展,現在很多葉片進入了后市場服務時段,在這個階段葉片一方面更新換代,另一方面葉片早些年制造質量有很大的影響,現在質量提升之后要對葉片進行在線監測,主要在葉片上安裝傳感器監測其載荷和頻率,監測的數據在實驗臺上進行測試對比,如果葉片預測提前破壞可以進行及時維修,如果葉片在未來用了二十年之后還有壽命可以延長壽命,對整個風電成本的降低有重大的影響,尤其是對低度電成本可以有效地拉長周期。
 
  小結。進入平價時代后風電行業將面臨激烈的市場競爭,風電行業要持續發展關鍵要實現高質量發展,尤其要全產業鏈資源的整合,協同創新,從而實現產業共贏和良性發展,平價時代重點依托技術的變更和創新,風電的技術發展也有機遇和挑戰,任重而道遠,希望在座的各位一起迎戰平價時代的到來做出貢獻,謝謝大家!
 
 ?。▋热輥碜袁F場速記,未經本人審核,如有不妥請聯系修改)
 
 

 
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