明陽智慧能源集團股份公司總工程師賀小兵在嘉賓演講環節發表了題為《適應中國環境要求的海上風電產品開發與應用》的演講：

 

　　大家好，我跟大家匯報的題目是《適應中國環境要求的海上風電產品開發與應用》，上午聽到一些專家匯報的內容，根據主機廠在產品開發中和實踐應用的一些情況跟大家匯報一下。分三個部分：

 

 

　　中國沿海的風資源跟歐洲不一樣，而且大家知道我們整個沿海的海岸線比較長，風資源分布事實上差別很大，就像我們中國陸上風機開發一樣的，從以前的陜北地區到中部、南部等等的環境差距很大，我們的海上風電也是一樣的。我記得上午說過現在比較好的資源還是在福建海峽。

 

　　大家可以看到我們目前中國和歐洲的風資源差別是很大的，基本上在歐洲北海的資源都是處于一類風電場，我們中國相對比較好的就是福建、臺灣海峽這一塊，平均風速也可能只有8-9米，能達到10米也是很少的，其他長江以北平均風速就是7.5米左右，廣東、廣西這些地方風速也會更低，但是還有臺風的影響。

 

　　這里說明在整個中國沿海的臺風對我們風機的安全性影響是很大的，所以我們在設計中國海上風機的產品必須得考慮到臺風的影響，當然根據不同的臺風登錄的概率大小，我們選擇的安全等級肯定是不一樣的。比如說在華南地區，廣東、浙江、福建、臺灣海峽、江蘇等等這些地方可能選擇的抗臺等級不一樣。

 

　　首先是風資源的一個影響，第二個其實地質條件對我們整個海洋工程的建設也是影響很大的，大家知道沿海地質條件比較復雜，對我們海工的工程影響、成本影響也是很大的，由于地質條件的影響，其實我們目前海上工程的建設成本的一大部分應該還是海工這一塊，如果海工這一塊成本能夠降下來，對整個海上的競價上網還是有很大的優勢。

 

　　當然根據不同的地質條件我們就要選擇不一樣的樁的形式，其實很多企業包括明陽也一直在從事相應的海樁基礎的研究，但是我要跟大家說，就像我們在陸上用基礎一樣，在海上要根據我們的地質條件、施工條件，根據窗口期應用不同的樁的基礎，來滿足我們整個地質條件的要求和施工的要求。就像以前上海院在他們東海大橋用的是高樁承臺，華東院用的單樁基礎比較多，明陽在珠海的時候用的導管架基礎應用比較廣泛。通過這些基礎形式的應用，其實也應該為我們海上風電打下了很好的基礎，因為這種基礎形式的應用能夠適應不同的海域情況。

 

　　第三個部分實際上我們還有一個環境條件的影響，其實我最早做中國風電場定制化研究的時候，除了對風資源特殊情況的研究，其實環境條件事實上對我們風機運行的可靠性影響也是比較大的，尤其海上在不同的環境條件下，比如說強鹽霧腐蝕、海浪沖刷等等，像張秀芝教授說的海浪沖刷我們研究的比較少，尤其是主機廠還有設計院獲取的相關數據不像相關研究機構這么多，這些綜合的極端環境對我們風機設備的影響，對基礎的影響，以及我們對海底電纜等等的影響，給海上風電可靠性帶來了很大的影響。所以我們都應該有一些專題解決方案，尤其是現在大家也知道主機廠針對不同的海域條件也設計了專門的技術條款和技術規范來適應這樣一個極端技術環境條件。

 

　　我第二個部分講一下海上風電的技術要求。

 

　　首先還是要說一下一體化設計技術，一體化技術其實是一個從風機以前只關注風資源對風機的影響，實際上就關注到海上不同的環境條件和外部條件，對我們的影響。其實大家都可以看到，影響風機的當然最主要的是風資源，其他的還有海文條件、海床地質條件、塔架結構、基礎形式等等，張老師說的還有洋流或者是海上水文條件對整個技術影響也是很大的。一體化設計實際上只解決了兩個問題，以前主機是主機，基礎是基礎，和設計院是分開設計的，帶來的要么就是安全性過高，要么就是安全性設計不足，通過海上一體化設計實際上是把設計院和主機廠整個設計方法和手段融合到一起了，這樣就可以避免造成我們兩家提出的過高或者過低帶來的安全性的問題，另外我們也能夠通過一體化設計降低整個基礎造價的成本。目前海上基礎的成本實際上在整個建設成本里面占到50%以上，還是比例比較高的。所以通過一體化設計實際上是解決了整個安全裕度的問題。

 

　　明陽也一直在開發平臺，以前我們設計風機可能關注的是空氣動力學，關注的是傳動鏈，關注發動機，但是到了海上之后我們就把相應的剛才說的這些邊界條件就納入到我們整個的開發里面。在做計算或者分析的時候，相應的所關注的邊界條件就更多了，就讓我們整個控制的環節就更加準確。大家知道以前我們做陸上風機的時候沒有其他邊界條件的時候我們可能更多的就加一個安全系數1.5倍或者多少倍，但是這些都是不準確或者不可靠的辦法來實現它。我們現在在海上通過一體化的方式，就把足夠影響到我們整個海上風機運行的外部條件都輸入進去，進行影響的載荷控制，包括軟件控制等等都放在里面做相應的分析，甚至電網的影響，我們都會放在里面做相關的分析。

 

　　另外機組技術發展，其實上午中車的數據就比較明白，隨著機組的大型化過后，現在技術路線越來越更多的走向半直驅，這個技術就是明陽現在在大機組這塊一直采用的技術，它采用的是直驅和雙饋的這樣一個中間路線，其實這個也符合中國人的傳統觀念，就是走的中庸之道，就是當直驅走到極限的時候，可能在它的尺寸，它的重量上受到一定的限制，雙饋機組可能在齒輪的制造難度上會更加加大，那么我們在2008年的時候選擇大機組的技術路線就選擇了半直驅，到現在已經十年左右了，到現在從整個運行來看，應該來說在行業內還是比較創新的一個技術路線。

 

　　目前明陽在這塊推出了兩個平臺，基于半直驅，一個是3/4兆瓦平臺，現在它的最大的功率已經做到4兆瓦156米了，講到這個平臺要說明什么問題？其實說明中國今后的風電的發展實際上就兩個地方，從規模化發展，第一個就是陜北地區，所以我們開發4兆瓦156米主要是為了今后的陜北地區，比如搞大基地開發，昨天我還在國家電投交流的時候，像烏蘭察布的600萬，我們可能要更大的機組滿足大型化，只有機組大型化之后才能解決規模化建設中所遇到的一些問題。

 

　　海上這塊我們根據中國沿海的風資源條件不一樣，大致就分成了三個機組，其實最早的我們6兆瓦，6.5兆瓦其實運行的時間非常長，在如東多海上試驗風場，當時是兩葉片，但是由于中國海上資源的變化所以我們現在已經升級成三葉片了，大家可以看到我們根據廣東、浙江、海南等低風速地區，臺風地區我們推出了5.5-155這個機型，另外在江蘇河北、長江以北低風速地區我們推出了更大的葉輪直徑。另外在福建海峽我們也將推出7兆瓦158米的高風速機組，我們也開始預研了8-10兆瓦半直驅機組。

 

　　在海上這塊今后的規模化將會更加大，大家知道最近廣東國家電投將招標有更大規模的，應該是中廣核一個是90萬的，另外一個是50萬，今后一個單體的風電場的機組單體的容量越來越將，單機的容量也會越來越大，將會對整個海上布局的影響，這一塊也是我們今后要重點考慮的，這個就不像我們在陸上風機怎么把資源利用的最好，能夠滿足我的經濟性，但是到了海上不光是經濟性的問題，由于風機的布局間距的問題，帶來的不光是發電量的降低而是風機的壽命或者風機的可靠性的降低，所以在這塊我們就做了相應的研究，通過布局的優化，讓我們的尾流降的更少更低，發電量和壽命提的更高。

 

　　抗臺這塊我就不做多做介紹了，抗臺有幾個，我把它組織成三句話：一是結構性抗臺，二是控制性抗臺，三是管理性抗臺。什么叫控制性抗臺？就是臺風來了并不是一動不動地站在那兒，而是需要讓我的風機處于最小的載荷狀態，比如我要控制我的風機，根據臺風的路徑，臺風的方向，控制風機的迎風面積最小來保證風機受的載荷最小，其實現在張老師沒有做具體的分析，其實我做很多破壞性的臺風對風機的影響，其實大部分的風機破壞的時候不一定是臺風的風速大，而是更多的時候臺風在某一個機位點風向變化大，造成了整個風機的變化，它跟蹤不了載荷的變化，就造成了葉片或者塔筒的斷裂。

 

　　海上風電機組更重要的是風機對基礎等等鹽霧的腐蝕，對我們25年的壽命帶來了很大的考驗。其實風機防腐這塊要分成幾個，一是本身基礎結構包括塔上這塊的結構性防腐這是一方面，我相信這方面如果我們能夠把海洋工程，其他相關行業的防腐技術拿到我們這個技術應用的話，應該是很快會解決這個問題，所以其實我們風電技術是一個吸納各個其他行業的一些先進技術的產業。

 

　　二是指我們機組的防腐，這個防腐實際上是對我們提出了更高的要求，因為這個里面不是單一的結構性防腐，里面有電器元器件，有液壓元器件，有齒輪，還有很多運動的部件，那么我們就設計了一個比較創新的技術就是我們像所有的傳動部件，電器與元器件它的環境條件里面，是跟整個海洋的環境條件不直接進行空氣交換，相對于是兩套系統，整個風機的內部系統是一套空氣循環系統，外部大家可以看到裝了一個很大的冷卻包，實際上就對我內部的空氣再進行一個不進行空氣交換的一個冷卻方式，這種方式應該是說目前做起來還是比較先進的，這樣的話就不可能把外間的鹽霧帶進去了。

 

　　海上風電成本的分析。

 

　　海上風電的成本影響其實就兩個方面，就是它里面可能發電量是一塊，另外一個就是整個的運維成本，包括建設成本，所以在這塊的話我們如何提升發電量，降低我們的運維成本和建設成本，這將是我們整個收益里面的兩個最關鍵的指標。

 

　　實際上在整個發電能力那塊，剛才講我們要提高我們的收益，發電量是首要因素之一，我們可能在整個氣動效率、傳動系統效率、臺風期發電量、最佳Cp值等等，包括掃風面積，其他的可能是一些輔助手段。

 

　　在我們整個海上機組里面，剛才講了跟機組數量有關的有哪些，一是機組這塊占的成本目前大家可以看到，其實我機組目前占的成本不到40%，38%，所以大家可以看到剔除主機這塊大量的海工部分是最快，所以我認為我們要有更多的海工方面的建設單位或者相關單位進來，如何研究這方面的成本降低將是最大的一個課題。

 

　　這里拿明陽的風機做了經濟成本的比較，大家可以看到從3兆瓦到5兆瓦，因為機組原來用的單機容量越來越大過后它的收益率越來越高，不一定發電量高，為什么？因為機組大了過后，相應的基建成本低了。現在一般的建設成本大概是1.7-1.8萬一個機組左右，在現在的海上電價情況來看，它的收益率是非常高的。

 

　　更重要的在運維過程中我們需要更多的比如大數據、智慧化，包括數字化等等這一塊，實際上我們進入海上風場真的要做到無人職守或者少人職守，就是要做到我們現場通過相關的像云計算、大數據技術進行現場風機的管理。

 

　　當然相應的狀態運維等等這些我們也必須要做得到才行。我就不展開講了，因為可能大家會講的很多。

 

　　其實還要跟大家匯報一下最近我們在興化灣運行的明陽的兩臺5.5/7.0兆瓦平臺機組。并網發電以來，總發電量達到1619.93萬千瓦時。10月最新數據顯示，兩臺機組發電量再創新高，達到462.70萬千瓦時,可利用率達99.92%。

 

　　（發言整理自現場速記，未經本人審核）