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海上风电的中国之问
来源:中企网   发布时间:2017-09-22 08:50
  “第二届远景能源海上风电高峰论坛”在上海举行。这届论坛的精彩在于一个共识——发展中国海上风电须实事求是,就像中国特色的陆上低风速风电引领了中国风电一路向前,实现中国海上风电规模化发展,也必须走中国特色的创新之路。
 
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  这条必由之路是由中国海上风电所面临的现实挑战决定的。
 
  中国大部分沿海风速整体偏低,潮位复杂,地质情况相对较差,北部海域受海冰的影响,南部海域则受台风冲击,不但海上风电客观环境不给力,起步又比较晚,自主设计能力相对较弱、大直径单桩设计缺少数据支撑、打桩分析过分依赖国外单一软件、嵌岩技术滞后等诸多系列问题,导致中国海上风电成本居高不下,那解决的思路和办法在哪?
 
  中国海上风电行业缺乏协同是成本居高不下的一个主要原因。负责三峡集团海上风电技术的专业总工程师翟恩地博士认为,中国海上风电产业链中的开发商、整机厂、设计院、施工单位各自分段独立扮演角色,相互交流不充分,可能造成设计中载荷重复计算、安全系数冗余,且各方从维护自己利益的角度考虑问题,各个环节都存在增加投资成本的可能。
 
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  谈到实现海上风电一体化协同理念,翟恩地博士分享了三峡的行动计划,这家公司以连片开发战略稀释技术创新、专业装备所产生的费用,通过大直径单桩试桩及极限状态测试,为支撑结构设计提供精确的数据,尤其在项目前期引入海上风机基础一体化设计,以期最大限度地降低成本。这与海上风电欧洲先行者在战略方向及技术应用上不谋而合。
 
  恰巧,Peter Thorsted 先生分享的欧洲海上风电工程最佳实践案例支持了翟博士提出的一体化协同理念。Peter曾供职DONG能源这家全球海上风电最大的开发商,作为这家公司的EPC管理最高负责人,他具有非常深厚的EPC项目管理经验,Peter现为远景能源全球海上工程中心负责人。他提到“海上风电项目陆上建设”的概念,一体化协同的理念在他的分享里从设计延伸到施工管理,实现精益化的码头装配以及全面的码头测试与运行,通过智能每日进度系统以优化和利用海上所有安装资源,可逐步使风机供应商过渡到EPC,这对中国海上风电一体化协同发展具有借鉴价值。
 
  值得说明的是,翟恩地博士提到的基础一体化设计,也在Thong分享的欧洲海上风电基础设计案例中得到呼应。“DONG能源一直践行海上风电一体化设计理念,通过对风、浪、土壤等外部条件以及风机、塔筒、基础等结构的一体化建模,并在高度自动化和标准化的设计流程支持下,实现了支撑结构成本下降20%以上。”这位前DONG能源的专家,现为远景能源海上基础技术负责人,他还介绍了欧洲开展大直径单桩的最新成果,他判断随着施工设备逐步完善,单桩使用范围会得到更大拓展。
 
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  Thong先生的观点在他的中国同行这里得到呼应,龙源振华总经理李泽先生自豪的宣布,2017年1月在福建龙源的海上项目完成了国内第一台无过渡段嵌岩单桩的施工。“这是目前海上风电施工领域最先进的技术成果,嵌岩速度可达200至300cm/h。”他说,“这项技术施工效率高,施工成本大大降低。”不仅仅是基础技术,中国在海上升压站技术方面也取得重大突破。华东勘测设计研究院副总工程师赵生校提到,中国目前已完成7座海上升压站的设计和施工,其成本大幅优于欧洲水平。
 
  中国的自主创新的步伐和欧洲的先进经验相得益彰,但这并不表明中国可照搬欧洲的海上风电技术和工程经验。中国海上风速相对较低且有台风,与欧洲差异巨大,这决定了中国海上风电面临与欧洲截然不同的挑战。
 
  远景能源副总经理王晓宇博士举例,欧洲最新核准的典型海上风场其平均风速在9.7米/秒以上,而在中国除了福建邻近海域接近欧洲海上平均风速外,其他海域的平均风速均在6.5米/秒至8.0米/秒之间。这意味着中国必须走自己的路,开发真正适合中国海上风电的风机,理性的经济测算显示,欧洲发展的大兆瓦风机在中国大多数海域资源条件下面临无法获取合理收益的尴尬境地。
 
  国电龙源电力集团股份有限公司副总经理张宝全直言,在海上风机大型化进程中要求真务实、循序渐进,不可操之过急。国电集团龙源电力副总工程师陆一川强调,中国的风资源条件决定了我国海上风电对单位千瓦扫风面积、抵御超强抗台风成为适应中国海上风电开发的刚需,而某些国外品牌大功率机型技术在中国海上风电不具备现实的经济性。
 
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  可问题是,中国海上风机应具备哪些特点?王晓宇博士分享的测算是基于未来几年规模和成熟的供应体系下,介于4MW到5MW、叶轮直径在145米到150米之间的机组,会是中国大部分海上区域风电开发的现实选择。
 
  近些年,远景能源研制海上智能风机的历程可为海上风电创新之路提供启迪。前西门子风电技术总架构师、全球领先海上风电开发商vattenfall首席技术官、现远景能源技术开发体系负责人Kurt Andersen先生认为,远景海上智能风机优良的运行业绩是由风机产品本质可靠性决定的,久经考验的传动链设计、成熟可靠的供应链、基于历史失效的设计等基因,都在“远景海上智能风机4.X平台和6.X平台”上得到传承和优化。Kurt分享了远景海上风机和智能技术,他说,“远景单机智能框架使用了Digital Twin模型,智能监控框架从云端到风场再到风机,由单机、场站、云端的三级监控和诊断体系,覆盖不同时间和数据范围。”
 
  远景能源海上风电数字仿真模型负责人Loic Bastard先生分享了远景海上风机先进仿真及验证技术,他再次提到Digital Twin,强调了它对远景海上风机设计高可靠性和降低实际风机成本的价值。提及风机产品设计,北京鉴衡认证中心总工程师杜广平认为,所有的设计都需要闭环,尤其是第三方的闭环,无论对海上风机制造商还是海上风电行业,第三方认证评估都是不可或缺的。
 
  “千万不能让陆上风电发展早期的惨痛教训在中国的海上风电再次发生!”神华新能源江苏公司董事长李大钧给上升势头的中国海上风电提出警醒。海上风电场是海上风电产业链的终端,如何通过运维保证海上风电业主的收益是海上风电发展的重要一环。远景能源海上风电产品总经理谢德奎先生分享了中国海上风电运维面临的挑战和解决方案,他指出提升MTTR(从发生故障到维修结束之间的时间段的平均值)水平,优化大部件处理工艺和加强基于风机健康度的主动保养检修是关键,其中风机的本质可靠性是关键中的关键。
  责任编辑:xiaoming
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