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风能展独家直播:风电机组技术发展趋势和海上风电发展技术趋势

北极星电力会展网 来源:北极星电力网 2012-11-15 03:47:52
关键词: 风能展  CWP风电机

  2012年11月15日-17日,北京国际风能大会暨展览会(以下简称CWP)在中国国际展览中心(新馆)隆重举行。时间如梭,转眼间,CWP已度过了五年春秋,迎来了她的5岁生日。作为由中国可再生能源学会风能专业委员会、中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会、全球风能理事会和国家可再生能源中心四家国内外行业权威机构共同打造的国际风力发电行业高端展示平台,CWP亲眼见证了过去五年中国及全球风电行业的成长、壮大,并逐步走向成熟。为了能够全方位的展现本次大会,北极星电力网三十余路记者将全力为大家呈现本次大会的全程直播。以下为加勒德哈森集团董事长Andrew Garra的致辞,全文如下:

  Arthouros Zervos:我说的是一些比较个人的经验,因为施主任和我是25年的老朋友了,我非常荣幸能够担任中国第一届国际风能暨展览会的组委会副主席,20多年前我们就认识了。那个时候施主任比现在多得多,我当时的肚子也小得多,当时中国几乎没有什么小汽车,当时环境比现在还要好。现在是20多年过去了,我站到这里跟大家讲技术方面的问题,讲技术及技术发展的问题。大家谈到技术一般会谈到风机,但是我想跟大家讲清楚的一点是,在这方面我们其实除了风机还有其他的很多技术方面。技术意味着很多事情,比如说风怎么进来,怎么利用风,你怎么样把风通过风机转换成能量。当然大家刚才提到,或者说刚才我们丹麦的人提到怎么样并网,怎么样进行预报预测,这些都是技术,我们面临最大的障碍就是并网的问题。

  我不想具体谈并网的问题,这是我们面临巨大的障碍,我们大家都知道怎么做,我们大家都知道必须去并网,这是别无选择的事情,我跟大家稍微谈谈风的事情。我们知道在这里我们有三类不同风能的发展,路上风能发展,这是比较传统的。还有潮汐间风能发展,还有海上风能发展。中国的一些风场发展结果并不尽如人意,有一些问题更多,有一些来自风期,有些来自并网,很大的问题来自风力资源的分析,我们这里能够看到的是从80年代到现在的气候情况。我们在这张图上,还要给大家加上我个人的一些注释,我自己在风能行业的经验或者参与的情况,这个路线图非常清楚,在过去10年当中,我们在数据方面大幅度增加,主要通过卫星观察获得的数据。我们知道这意味着我们有非常好的信息,通过这一系列的数据我们可以对长期的风速进行估计,在过去的10年当中,我们突然一下子就有能力来了解风所处的位置,通过这些长期数据的分析,来得出相关的预计。我们可以看到这是对风场风力资源的一种预测。现在我们对卫星数据的依赖性比以往大大增加,这并不意味着我们就需要自己在现场进行观察或者数据的收集。

  我们觉得后者其实也是非常关键的,而对卫星数据的恰当使用可以帮助我们对于长期在风场能量的产出进行更好的预计。我觉得对于风能行业来说最大的挑战在于使得风能更多的接近常规能源,我们需要设计我们的发电站,同时也使得我们的风能发电站也向常规电站一样的开展运作,我们知道这里面涉及到短期预测预报的问题,预测一下一个风场在下一个小时,第二天能够有多少的风能可以运用。

  我们知道这是一个非常大的问题,就是因为我们现在有更好的天气预报,另外一个原因,在过去20年当中我们计算机的工作能力方面有大幅度的提高,如果我们回顾一下历史可以看到这个风速的图,我们知道最近五年当中这一切成为可能,这意味着我们把这些风速的预测结果与风场的其他的技术结合在一起,我们就可以大幅度的改善风场相关预测结果,我们知道现在对于预测而言我们的工作是越来越智慧,越来越准确了。我们这里绘制了几条线,蓝色的线是代表了过去的预测,而红线表示的是实际的情况,我们可以看到这是提前一天进行的预测,我们可以看到按小时提前一天进行的预测。

  我们可以看到这个风场它是星期五的时候,10点20分做的一个预测,我们觉得这确实是一个不同寻常的结果,他给我们表明虽然风电有波动有变化,但是我们也是可以预测出来的。这对我们有很大的帮助,来去使得风场越来越接近于传统发电场,这是其中一个例子给大家展示,我们科学家预测风场出力,风电场变得更加有价值,这是立竿见影的效果,而且并网更加容易。

  这一张表是非常非常重要的,决定我们未来风电的发展,不光是在中国也是世界其他地区,我们继续并网推进的关键。下面我给大家看一下我们的这些机械规模,可能大家很多人天天都要去风场,有些人可能不了解风场是怎么回事,我想除非你天天都在风场里,你很难去了解风电当中的整机或者它的叶片有多大,所以我先给大家展示一下。看一下上个世纪50年代的时候,风电刚刚发展到现在,大家看一下我们风机规模的发展,在过去二三十年当中,我的职业生涯贡献给了风电,它发展是如此之快我们看一下它意味着什么,这个图原来有其他的目的,我加上了一些内容,我们看到有世界上最大的我们所谓像怪物一样大飞机,我们用大飞机比一下我们风机显得很小,飞机在天上飞,但是跟我们风电一样,我们转子叶片在不停旋转,它每天得转一亿多次,它都要经历旋转电机的考验,这种风机是世界上最大的旋转电机了,我们突破工程方面的边界或者极限,我们看到这么大的风机,6兆瓦的,我们现在设计两个10兆瓦的风机,现在和未来的相比还是显得小,所以现在我们在工程方面付出了巨大的努力来实现这些目标。

  有的时候由于政治、商业、金融、融资方面的问题,我们为此焦头烂额,我们忘记了技术方面的投入,我们要制造出非常可靠的大风机,也是工程机构的风机,我们看一下它们跟生活有什么关系。车一直开九个月的话,实际上你开十年也就连续不停开九个月,风机有一个设计这样20年的寿命,实际上它真正运转只能达到15年。我们给大家看一下这个大众的高尔夫车型,把它作为我们新的工程单元,一个风机,单独风机寿命是20个高尔夫的寿命汽车行业要设计,他们也能设计就是说这个车连续开九个月之后,它自然就分解了分裂了,这是很聪明的一种设计。那么是非常高精尖的,但是我们现在做不到风电当中,这里面看到我们所说这是110米长转子风叶片。那么我们看一下到底计算一下到底有多少空气每秒钟穿过这个叶片,答案是116吨。我们怎么把它正常的话给大家表述出来,比如说还用高尔夫车,意味着空气的质量,也就是100个大众的高尔夫车,每秒钟会穿过100辆车,穿过我们的碟。

  我知道我这么说不是很好很聪明的展示,我想让大家明白这个东西多大,我们工程角度每天要面临么大的庞然大物,这是另外一个大的转子叶片,从窗外穿过,它正要经过你往一个风电场。绝大多数工程方面的工作都是花在制造更大的风机上,把它变得越来越大,这一个趋势是继续下去,对于海上风电是这样的趋势,但是对于路上风电不是这样的,我们绝大多数的工程努力,都是花在使得风机变得越来越好,质量更好。有一个很有趣很关键的问题,风机做得越来越大的时候,它是必须的,因为我们需要做这件事情。为什么?

  风电发出来的这个能量,它和它的就是直径是成平方关系,也就是说你的这个直径增加2倍,真正出力增加4倍,但是和重量是8倍的关系。所以工程师一直在挣扎一直在努力来去应用这样的一个关键的法则。并不是说更大更好,因为重要大了可能影响到它,这是它每天要进行的战斗。由钱资金不是工程方面所限定的,有一个风机大的叶片是一公里长,那它会倒的,从工程角度来说这个不是一个问题,规模不是一个问题。我们到底找什么样一个尺寸,并不是越大越好,我想大家在涉及未来风机设计发展考虑这个问题,我们看一下风机的配置。你可以在各处都看到风机有三个叶片,25年前,有不同,叶片数字不一样,配置不一样,但是今天呢,99%的这些风机都是有三个转子叶片。为什么呢?

  一部分是因为三个叶片的风机,它能发出更多的能量,所以能效更高。另外不好的一点是它不好安装,主要的原因是人们不愿意看到,就是说在一个风机当中叶片特别特别多,多叶片不好安装,三叶片更好一些,看上去更加赏心悦目。而且实际上装机也更容易。当然我们也可以说是两个叶片三个叶片更便宜,我们可以进行这方面的讨论。但是我们一到海上风电场看,很多这些限制因素改变了。那么我们那里就只能用三个叶片出力更多,两个叶片更好安装。那么在欧洲现在海上风电我们还是能看到,基本上还都是三个叶片的风机,我想未来可能有变化,大家可能要记住,我们有一个中国制造商做很大规模两叶片的风机,他们已经做到了。我们想这个叶片数目的变化在近期就会出现,大家也激烈的讨论了。就是设计当中的每一个部件的表征,在左边我们看到的是转子叶片,右边是可靠性。绝大多数这方面的努力还都是花在,我们动力总程方面。

  我们看一下风机,不同的风机,它们外表看着都差不多,但是你到里面一看你会发现有很重要的差别地这张幻灯片给大家展示的,是很老的一张幻灯片,五年前就有了,但是我们现在令人吃惊的是这些名字,现在还在有很强的相关性,没有太大的变化,我们看到很典型的配置,你看这里是齿轮箱、传动器,我们这里有很多齿轮,齿轮传动,在中间我们叫做一个混合装置,也就是放传动装置的。现在大家还在争论到底这里应不应该搁齿轮,我想在过去五年当中都在进行了很多这方面的讨论。大家讨论很多,也采取了很多行动,就是使用永磁发电机方面。我们是不是要安装永磁发电机,这不是工程方面的问题,是供应商供应的问题,中国有,中国现在有世界上最丰富的稀土的储量,是可以生产永磁发电机的,大家知道生产商中国不出口系统,大家看到供应的限制到其他地方找限制,现在大家还在讨论,是不是看一下有高温超导的发电。所以也有很多的这种优化功能,就是在我们动力总程方面是可以做的。

  比如说像汽车行业当中,你看不同的车,它们看着都差不多,但是实际上在细节当中有很大差别,你如果看风电当中,你也会发现同样很多的这种差别。我想这个智能风机应该是我们的未来。那么现在还没有,但是未来会引领我们的发展,从80年代开始我们的就是它是一个等于说很简单的一个被动式的电机,这几年当中那么有一些电脑方面的技术的发展,安装了更多的回馈双馈的这种,使得这些感性器更多得以安装在电机风机当中,你可以单独去控制每一个电子叶片,去控制它的负荷,就可以降低成本,延长它的寿命,这个可能图已经是五年了。在那个时候这种系统所谓智能风机从拖拉机开始的,现在我们也许喜欢买拖拉机,不愿意买直升机。

  但是现在到2012年我们可以做得更好,我们可以把它加上一个激光,变成了激光雷达,因为我们现在有一些风机,它现在已经有了激光雷达,它可以超前发出光,发出慢反射光,可以反射出朝它吹来风的状况,大家想一下这样我们可以预测风的状况,调整我们风机当中叶片的方向。我们还有很快的这样一个原来是喷气飞机上发出激光雷达预测风,这些都是非常复杂非常高精尖这样的系统。它们可以从风当中汲取更多的能量,原理是非常简单,但是要依依去,工程方面的努力,我想这种转变是令人激动人心的故事。我们的控制系统是我们风机这样一个神经中心。它一定要控制风机的行为,它的这种功率,它的寿命方方面面,我们知道任何一个部件,这个风机当中任何一个部件出现问题都会导致灾难,出现事故,所有事故都是控制系统失灵导致的,为什么风机会是这样的?我会告诉他,它们必须跟周玮环境有很好的结合,比如说如果是海上,边上没有任何可依托的东西。我们知道它实际上是说海上风机严重受到工程方面的影响和限制。但是比如说我们路上风电简单的多,它受到周围生活人的影响,真正路上风电是不一样的。

  目前为止我们现在的这些就是说路上的,我们只能把路上风机放到海上用,三个叶片,白色的。然后实际上没有太大差别这两种,真正的海上风机跟路上不一样,特别不一样。这里放的一张照片,就是我们第一次1976年的时候,国家地理杂志上放的这样一张照片,还上的风电,十年前大家觉得它看上去很愚蠢挺傻的,我们现在有一个公司,我们这个公司努力制作一系列的工程加工,就是所谓的漂浮海上风电,是两个叶片,不是像这个30多个叶片,这方面的工作我们现在对它非常的严肃认真,我们很严肃,因为海上风电的未来我不敢说就是这个意思我建议未来海上风电的风机应该和我们现在风机很不一样的,如果我们能够买一个兆赫三个兆赫的电机,或者是50个供应商当中买到,这样的一些设备,加在一起每一个一兆瓦加在一起是35兆瓦,甚至是105兆瓦,如果每个是3兆瓦的话,大家要记住这个规模。我还是要把A380放到这里跟大家比较一下,它是很渺小的,105兆瓦的风机在中国海上漂浮,这是在挪威,(英文)做的,它是大规模的漂浮的飞机,当然它从经济角度不能说很核算,但是这是一个起点,我们一开始做的,现在开始做很大的东西了。

  大家看到在底下有一个人,画圈这个人在右边,这个等于是地基,是一个6兆瓦的电机,他是我们项目经理,这个底座就是800吨重,这是每一个风机底座是这么大的。所以现在我们进行非常大规模的工程结构有很大重量工程结构项目的开展,我想要优化这些结构道路很漫长,我们知道有一个公司进行能够准确模拟整个风机的行为,要模拟出它的底座的重量,我觉得这些可以帮我们降低成本,我想让大家明白,大家发展未来领域是哪里,哪些地方可以做到高精尖,一方面控制系统,一方面控制规模尺寸,这张照片展示了规模,以及这么大规模给我们工程师带来的挑战。做结论我总结一下,我说几点。

  我认为我们现在确实对于风机的运行表现有了非常好的了解,有了非常好的数学模型,但是另一方面还是有挑战,那就是我们对于复杂条件下的风能资源,比如说在多山的地区,在小村庄里对风能的了解有挑战。虽然我们开发非常低成本高效率可靠性的风机,我们任重道远,路上风电没有走完全部的路,刚才给大家展示用到不同解决方案,我们有一系列不同的解决方案,表明我们可能设计方面没有达到最优的程度。而且从海上的风能看,我们是启动一个全新的行业,我们知道它确实是对路上风电的一种延伸,但是海上风能是完全独立的,在十年以后我们会看到完全不同的海上风能的解决方案出台。

  这里面最大的障碍我们全球风能面临的最大障碍还是并网。我知道在中国我们有机会向全世界展示怎么来做到这一点,但是我觉得最令人神往的事情,莫过于中国做事情的决心和速度,我觉得中国确实有能力把中国在西部多风的地区生产的风能,与东部需要大量的电力需求结合起来,可能这种结合在西方需要10到15年,在中国完成这一切只需要3到4年的时间,这些挑战是我们要面对的。但是我刚才谈了技术没有谈具体的挑战,我觉得我们不克服这些问题我们在商业上不可能取得巨大的成功,感谢各位聆听。

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