通过技术创新推动风电行业转型升级
远景能源副总裁田庆军在致辞中表示,中国风电产业并网容量已经突破1亿千瓦,行业发展形势喜人,与在座的业界人士共同努力密不可分。但目前行业发展仍然存在着影响可持续发展的现实压力,例如,三北地区弃风限电形势日益严重、电价或将持续下降、前期可研工作精度不高导致项目收益率差、行业整体的创新能力有待提高等等。
“在这样的背景下,我们召开首届远景能源技术高峰论坛,共同探讨电价持续下调背景下的风电开发技术创新解决方案,号召业界通过技术创新来推动我国风电产业转型升级和可持续发展。同时,我们期待更多的业内人士了解远景能源,了解远景能源在风电技术创新方面的探索和引领。让我们为中国风电和新能源产业的发展共同努力。”田庆军说。
展望未来,远景能源有能力引领产业创新发展
远景能源副总经理、陆上风电产品线总经理王晓宇分享了远景能源对于“可再生能源的技术远景”的思考。人类所面临的环境问题、人口问题和能源需求的巨大压力,使可再生能源时代的大幕已经开启,远景认为:人类有望在2050年实现100%可再生能源的供应。实现这个目标的关键在于:有效地持续降低度电成本。
王晓宇表示,更好地了解、捕捉和利用风资源,是风电场运营中的关键挑战,而捕捉风的轨迹,靠的是技术。远景能源利用军事领域先进的激光雷达技术,结合先进的计算流体动力学(CFD)模型,可以将复杂的风模拟得一清二楚,进而预测湍流到达的时间、尾流对风机的影响等。依靠激光雷达建立的精确CFD模型,远景能源率先成功做到尾流控制,来自实践风场的数据显示,同样的风机在一个风电场,有尾流控制比没有尾流控制年发电量可以提高15%。
“远景能源基于智能传感网、大数据、高性能计算、物联网和云服务等技术,打造服务于整个行业的格林云平台,拥有精度达到100米×100米的全球四维风能资源图谱以及其他各项风电投资相关的全球数据库,可以实现高精度的产业宏观规划、项目宏观选址与测风方案设计、微观选址优化。基于格林威治的高精度的风场数值模型,Wind OS可以实施以能量可利用率为核心的资产评价体系,让资产的拥有者可以清晰地量化任何对风电场发电量有影响的因素,基于此有可能针对性地实施资产的理性维护,提升资产的能效。历史上正是由于我们依赖于不足以揭示问题本质的时间可利用率指标,导致目前整个中国风电能效水平低于国际先进水平10%以上。”王晓宇说。
而基于格林云的天气预报模式与高精度风场数值模型,格林云提供全球第一个完全物理过程仿真的风功率与发电计划预报功能。预期可以大大提升风功率预报精度,提升可再生能源在未来电网调度中的可计划性。以山西广灵风场为例,已实现等效满发小时数超3000h,排名山西省第一位。此外,除了在对“风”的精确捕捉和利用之外,远景能源还在风机关键核心技术和部件上,通过颠覆式的重大创新,非线性地降低度电成本。
王晓宇说,超导风机是风电技术的珠穆朗玛峰,被认为是通往10MW级别及以上的风电机组的唯一路径。超导体的零电阻特性解决了散热问题,提升了功率密度。远景能源的Eco Swing超导发电机定子线圈采用传统方式,而转子线圈采用独特的高温超导材料制成。这些转子线圈安装在真空环境中,使用压缩氦气控制在77K临界转化温度以下,实现转子超导状态。大幅度提高发电机功率密度和转矩密度,预计比传统永磁发电机提高至少50%,风电度电成本有望下降30%。此外,超导方案预计将减轻塔顶重量至少30%。在风机本体减重的同时,又极大程度上降低了平台成本。
作为风机中最关键的部件,风机叶片翼型设计相比航空航天领域还处于刚刚起步阶段,譬如在防风沙、防腐蚀、防霜冻方面,风机叶片与飞机机翼相比,差距较大,因此带来的叶片侵蚀、变形,不仅缩短了风机寿命,而且损害发电效率。远景能源引用航空技术,设计防风、耐腐蚀、耐脏的翼型,可以保持升力,减少发电量下降。目前全球范围内叶片的设计仍旧停留在二维水平,但远景的智能风机叶片开创性地采用三维设计,依据空气动力学,对叶片的8个剖面做了详尽分析,并成功大幅降低了叶片的疲劳载荷,提升了年发电量。
王晓宇表示,行业发展的痛点也是远景的关切。一直以来,远景能源坚持技术创新,分享在风电技术和产品领域里战略性的思考和对未来关键技术的展望,目的是要坚定业界的发展信心,通过技术创新一定能够实现风电产业的转型升级和可持续发展。远景能源有能力做风电产业技术创新的引领者。
降低成本、提升收益、管理风险
风电场全生命周期各环节深入优化的解决方案
风电行业面临上网电价下调的压力,如何在风电场全生命周期的的各个环节,通过远景的技术优势和强大的云服务平台来优化设计,尽可能消除在风电场开发中的不确定性,通过创新的技术和产品,提升发电性能降低客户整体投资成本,从而帮助客户锁定投资收益,这一直是远景技术创新的出发点和根本目的。
远景能源解决方案总监许峰飞在发表专题演讲时表示:“未来上网电价持续下行对IRR提出巨大的挑战。电价每降低2分钱,相当于资本金IRR降低1.12%~2.70%。简单依靠降低成本去保证IRR已经无法应对,必须深度优化风电场全生命周期中所有环节。”
远景多年来的低风速开发实践认为,低风速风电场离盈亏平衡点更近,要求更加精确的风资源评估,更强的“风险打包”管控能力。简单的依靠降低成本去保证IRR,已经无法应对,必须深度优化风电场全生命周期中所有环节。远景能源认为,风电场全生命周期中,各环节的深入优化,本质上可以归纳为三大种类:(1)降低成本(2)提升收益(3)管理风险(降低不确定性)。
首先,确保测风塔的有效性和代表性,对精确的评估风资源、降低风险、提升投资收益有着至关重要的意义。代表性不强的测风塔,会对风资源评估带来灾难性的影响。微小的风速测量数据的偏差,就可能带来巨大的发电量计算的偏差,进而带来投资收益预计的风险。因此,差异标准化测风数据的处理,确保测风数据的高质量和准确性。
远景能源创新研发的格林威治平台高精度的CFD模型,实现对风场的精确建模。基于超算中心的强大云平台计算能力,实现机位误差小于5%。通过格林威治平台后评估闭环设计后的折减系数,均值超过80%,显著的高于业内平均水平和相关国家标准。相当于通过针对EBA的后评估,显著的降低了影响发电量的不确定因素,提升的发电性能。
许峰飞更进一步解释说,采用远程集中监控,现场区域检修的少人值守风场,相比传统风场,减少升压站建设成本20元/千瓦,每年运维成本减少30元/千瓦。维护工作分散在5m/s以下小风进行,减少满发小时25小时。同时,通过智慧平台及其高级应用支撑,远景大部件高可靠性,状态维护可节省成本约100万。
“风电场的设计目标往往是多元的,但基于传统针对单一优化目标的设计方案,无法实现对多元的经济性复合目标实现最优设计。在远景丰富的风机产品线,和格林威治平台强大的云计算能力的支持下,可以容易的实现对多远复合经济型目标实现自动最优寻解,进一步提升收益。”许峰飞表示,“风场基于对EBA损失电量的深入分析,来实现对损失电量的闭环管理和解决。有效的提升风机可靠性损失,风机性能损失和场内外受累损失,进一步提升发电量。”
远景能源风机产品总监裴波,也从降低成本、提升收益、管理风险三个角度,分享了电价下行趋势下如何从风机的角度提供解决方案。
远景风机设计基于业内成熟技术路线和成熟的供应链体系,配合远景智能风机预防性维护/维修技术,从根本设计方案上就尽可能的降低了大部件更换带来的收益损失。同时,依靠平台化的开发,兼顾了产品设计的灵活性和开发的周期与复杂度,模块化设计可以大大缩短产品开发的时间,提升产品的竞争力,提高产品的质量和可靠性。远景智能风机通过系统级的控制优化和智能双模等技术,实现了更高的能量转换效率,相同条件下有效地提升了发电量。
裴波举例说,针对不同风场、不同机位下的塔筒和基础,根据实际风况来定制化设计,能进一步降低风场投资成本,提升收益。以远景灵璧风场方案对比的数据为例:10台风机塔筒和基础的投资可优化近200万RMB。“相对于占地面积大,设计周期长,造价昂贵的传统升压站,预装式升压站具有造价低廉,占地面积小,交付周期短等巨大的优势。同样以远景灵璧风场为例,远景通过预装式升压站技术,单个风场可降低投资成本300万以上。”他说。
远景中压风机和风电场集电线路方案优化方案,通过将输出电压提升到10kV等级并集成优化风场输配电线路,可以有效降低风场整体造价。以广灵风场为例,对比传统方案,可节省投资近600万。远景在业内最先提出了智能风机的概念,风机准确感知自身的状态和外部环境条件,从而优化调整控制策略和运行方式,以达到能量转换效率最优。并通过智能双模技术,在低风速段切换到感应电机的运行模式,提升了风机在低风速段的发电效率,进而提升了系统的发电性能。
远景海上技术:一体化集成设计大幅降低成本
远景能源海上风电产品负责人谢德奎在专题分享中表示,远景海上智能风机累计装机容量已经居国内前三,2014新增容量居国内第一。远景海上智能风机产品是站在欧洲海上风电文明的肩膀上,充分吸取了全球同类型产品的设计经验,和深度了解已知失效案例,基于成熟的设计方案和供应链体系,结合海外和国内顶尖设计团队合力打造的高性能高可靠性产品。通过业内领先的智能化传感、控制技术、优化发电量和载荷,实现智能诊断。远景整合海上一体化设计经验,进一步大幅降低中国海上风电造价。通过一体化系统集成设计,可实现基础整体造价降低25%。
谢德奎表示,根据如东风场实际运行数据,远景机组平均时间可利用率接近99%,比周边风场的机型高21%。排除风资源和可利用率的影响,远景的4MW海上智能风机有13%的发电性能优势。
行业知名专家点赞远景能源
中国风能协会秘书长秦海岩总结发言时表示,今年年底我国并网风机容量有望达到1.2亿千瓦,巨大的市场容量拉动了产业的发展和风机技术的进步.中国风电过去十几年快速发展,使国内的风机技术提升迅速,风机技术水平在很多方面都已经处在欧洲前列。
站在目前这个节点上,中国的风电行业面临着一个发展空间的问题.远景能源给我们介绍了很多振奋人心的风机技术。远景能源给我们描绘了一个非常美好的风电技术远景,从行业本身来看,风机企业还有很大的创新空间。
中国农机工业协会风能设备分会杨校生理事长高度认可远景能源的成长历程,和一直以来致力于行业发展承担的企业责任。他说,这次论坛开得非常成功,一方面远景介绍了对风电技术发展的方向和前景的展望以及远景能源对于风电深层次的认识,另一方面,主持人和嘉宾对于行业发展的政策和环境也做了很深刻的解读,具有非常高的政策水平。
“远景最初要做风电的时候,我们都是劝阻的,因为当时的情况,发电企业和制造企业已经初步形成的规模,远景可能有点晚.但远景稳步成长,逐渐变成了风电领域的黑马,我也非常欣慰。远景能源一直以来重视技术研发,高起点,高目标,打开了局面,站稳了脚跟;此后,远景又跟随中国风电产业发展导向,进入低风速地区,先吃了螃蟹,大胆创新取得成功。”他说,远景成立短短的这几年对风电开发建设和管理的理解和认识都达到了一个比较高的高度,此外远景继续探索前进,除了开发利用云平台之外,还探索前沿技术的研究,如海上风电技术和超导技术,这些也非常值得行业的关注和期待此外我们也了解到远景企业发展的发展理念和经营理念,包括企业文化和人才政策,经济效益和社会责任,这些都值得大家的学习和借鉴.今后希望远景把你们新的理念和技术方向更多地传播给行业,为这个行业的发展做出更多的贡献,承担更大的责任。
龙源云南公司现身说法,雪邦山风电场在运行管理、安全管理、安全培训、运检合一、标准化班组建设等标准化管理工作,显著提升了风场的管理水平。远景能量管理系统有效减少风场限电损失,并协助其对高海拔机组的控制策略进行优化,开展叶片防雷研究,并且通过风速仪风向标硬件改造进一步提升发电量。
中广核相关负责人表示,中广核风电与远景能源合作,通过格林威治平台对风场的后评估项目,不断提升尤其是复杂地形下计算模型精度,进而提升发电量预计准确性。“两化融合”,提搞了风电场的管理能效。
与会嘉宾普遍表示,远景能源此次技术论坛令人耳目一新,可以看出远景对于风电技术发展冷静的思考和认真的研究,以负责任的态度做足了功课。这次论坛是远景能源与行业交流的新起点,远景能源愿意将更多的思考与行业分享,共同推动行业的可持续发展和技术进步。