维斯塔斯的理念与行动

作者:王玮 文章来源:维斯塔斯 发布时间:2012-09-25
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在中国正在如火如荼地发展大风机的时候,我们认为有一个方向值得关注,就是如何在风机越做越大的时候依然能够保证风机的寿命和安全性.

在中国正在如火如荼地发展大风机的时候,我们认为有一个方向值得关注,就是如何在风机越做越大的时候依然能够保证风机的寿命和安全性。

除风电机组本身外,维斯塔斯(Vestas)将专业服务融入为客户提供的能源解决方案中。在风电开发过程中,除了对于风电机组本身技术特性和经济性分析之外,风资源和电网兼容性更是开发商必须考虑的重要因素。维斯塔斯的专业技术力量除致力于风电机组本身的研发、改进和优化以外,也有着充分的技术力量储备,能够提供包括风资源、电网接入研究等贯穿风电全项目周期的专业技术服务。

维斯塔斯借助丰富的全球中尺度气象数据库,可以在项目初期帮助客户甄别适合进行风资源开发的区域,更可以对于特定区域进行精细的风资源与微观选址研究,在保证机组安全性的前提下,实现风场产能最大化。维斯塔斯的研发部门也积极与电网可研机构开展风电并网技术研究,以实现风电从不可控的“垃圾电源”向电网友好型风电厂的转变。维斯塔斯也针对风电厂运行维护提供了AOM(主动产能管理)解决方案,以精细化管理减少损失的发电量为目标,为风电项目带来切实收益,维斯塔斯认为全项目周期解决方案是风电服务未来的方向。

如何看待大功率风机的前景

维斯塔斯全球研发中心的负责人曾经表示,如果需要的话,维斯塔斯完全有能力很快造出更大功率的风机,但是这样做并不一定有意义。因为风机技术发展主要考虑的是进一步降低度电成本,而更大功率的风机不一定能够帮助降低度电成本。

维斯塔斯一直有研发大风机的能力储备,并早已经将7.0MW下一代海上风机的研发列入日程,样机预计于2014年在欧洲安装。维斯塔斯曾经放缓了7.0MW下一代大风机的研发脚步,因为作为一家企业,我们必须保证风机的批量生产日期与维斯塔斯目前的海上市场前景同步。2014年安装样机与维斯塔斯对海上市场前景的预计同步。

在中国正在如火如荼地发展大风机的时候,我们认为有一个方向值得关注,就是如何在风机越做越大的时候依然能够保证风机的寿命和安全性。随着风电机组向大型化方向发展,其高度及扫风面积的不断增加,机组运行条件也随之变得更加复杂。举例而言,对于较小的风轮而言,可近似认为其承受的载荷较为均匀;但对于跨度较大的大型机组而言(维斯塔斯7.0MW的风轮直径为164m),其整个扫风平面自下而上的载荷是不均匀的。这意味着,在大型机组的设计阶段就需要对愈发复杂的运行载荷进行优化控制,以保证机组在提高出力的同时能够抵御阵风、风切变等不利因素的影响。

在缜密的设计环节之外,还需借助完备的测试平台对核心部件及子系统进行高效的工况模拟,以对设计进行验证与进一步优化。通过一整套严格测试以及完成型式试验等技术手段,便可对大型风电机组的安全性和可靠性进行有效的验证。维斯塔斯的所有在售机型都委托国际权威认证机构进行了完备的型式试验,并获取了型式认证证书,从未间断的机组技术改进过程也从型式试验证书的更新中得到了体现。

提高风机效率的潜力还有哪些

在我们探讨通过风机技术提高风机效率时,往往忽视了一个重要的事实:中国现有的风场,很多风机的运行效能并没有得到充分发挥,而这往往并非风机技术水平的局限。越来越多的风电运营商意识到,单纯的基于时间考核的机组可利用率指标并不能完全体现机组的价值。假如正好在高风速时风机却因故障停机或者必须进行维护保养,其带来的电能损失与在低风速下停机的损失是不可同日而语的。

因此,维斯塔斯用LPF(损失发电量比率)来衡量风电厂的运行效能,如何科学地安排运维工作,如何进一步提升机组的可靠性是降低LPF的重点所在。维斯塔斯提供的模块化的AOM可根据客户的不同需要,以专业技术力量和丰富的运维经验助力风电厂的产能优化。

同时,维斯塔斯机组的性能优化工作也从未停止,全球研发部门的持续改进团队不断地优化机组部件的性能,控制算法的更新改进,提高机组的运行效率,以提高机组的发电能力,降低机组能耗,提高综合性能。

漂浮式基座是在深水水域开发风能最具有潜力的解决方案之一。因为当海水非常深的时候,传统的打桩基础在技术可行性和经济性方面面临着巨大挑战,此时漂浮的海上风机平台是一个可行的方案。基于漂浮式平台的海上风机由于采用陆上组装和调试方案,项目的成本和风险将大大降低,它标志着海上风电新纪元的到来,使得高质量的风资源得以脱离水深条件的限制,得到充分开发。

但是漂浮的海上风机平台是一个比下一代海上风机更前沿的技术,我认为我们还需要好几年来调整这个技术让它变得更成熟。因为漂浮式的海上平台需要把电缆从海底拉到陆上,这中间的技术非常复杂,而且目前处理这些电缆的费用也非常高,目前这个布缆技术的经济性还未成熟。

维斯塔斯参与的首台安装在漂浮式基座上的海上风机已经于2012年6月28日在葡萄牙揭幕,充分证明了此项技术的可行性。然而,在中国的海上风电发展中,技术问题不是主要制约因素。政府职能部门间的协调,加强制定合理电价以保证投资者项目开发积极性,建立有效的评估体系,以及正确认识海上风电的投资风险等都对中国海上风电的发展起到促进作用。

客户眼中的优质风机是什么

双馈技术和直驱永磁技术是目前风机市场上的两种主流技术。维斯塔斯全球研发中心的负责人曾经表示,维斯塔斯并没有绑定任何一种技术。直驱技术的主要特征是没有采用齿轮传动系,而是否采用齿轮箱正是技术发展方向论证的焦点所在。

首先,我们企业自身就有发展直驱技术和制造直驱永磁同步电机的能力。目前我们在西班牙、德国和中国都制造我们自己的发电机,其中包括用于永磁同步发电机。

第二,为什么我们不能选直驱技术?LPF指的是风机实际发电量和额定发电量之间的差值。而这个值对客户来说是非常重要的一个参数,它为我们的成功给出了很好的解释。目前这个差值低于2%,如果回顾5~10年之前,这个数值比现在高很多。这个值是基于维斯塔斯对全球两万多台风机的监控得来的。因此我们为什么要抛弃现有的成熟技术而采用直驱技术呢?

现在,再从纯粹技术的角度来看,我们有几个常用标准。其中一个是传动系统的纯效率。当我们对比不同技术哪一个最高效的时候,我们对比每吨能生产多少MWh(即重量与产能之间的比例),非常简单的公式。齿轮箱技术的能量损失非常低。在高效的同时,齿轮箱技术在材料方面还具有很高的可持续性,这也很重要。当我们选择技术的时候,不能让战略性物资成为这个技术的关键决定因素,具体点说,就是很多(不是全部)的直驱技术里要用到大量的稀土资源。稀土资源的可用性和价格都是非常难以预测的,我们不能把客户置于这样的危险中,也就是说忽然有一天我们无法为他们提供与该资源相关的备件和消耗品了,这对于风能行业的客户来说是不可接受的情况,这也不符合我们的项目方案精准度的原则。可靠性是我们主要的着眼点之一,在选择这种或那种技术的时候,要考虑它是否更可靠。

有一个辩论的论调是直驱技术比齿轮箱技术更加可靠,但这样的论调还有待进一步通过实际运行检验,在权威第三方技术分析报告中同样也无法得到直驱技术可靠性更高的结论。因此基于目前情况,并不能得出齿轮传动技术和直驱技术孰优孰劣的结论。所以,总结一下,从客户的角度来看,是否采用齿轮传动系完全取决于可靠性和成本。

维斯塔斯在研发下一代的7MW海上风机时,我们曾在研发团队内分成了几个竞争小组,一个组专注于齿轮箱技术,一个组专注于直驱技术,还有一组专注于其他传动系统技术,并在上述技术方向之间进行了激烈的竞争,但是最后他们得出了共同的结论,就是从客户的角度考虑,齿轮箱是对于该机型更好的解决方案。维斯塔斯的7.0MW风机研发的第二个重要阶段是征求客户的意见,让客户也参与到风机的设计执行细节中。所以这款风机代表了客户的声音,没有客户说我需要齿轮箱还是直驱技术,他们说的是我需要可靠的、度电成本低的、可持续发展的风机,这些就是客户眼中最重要的标准。
 

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