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MNCAL董事长:海上风力发电机组的设计重点

2016-11-02  来源:中国风力发电网  [已有0人评论]  [有偿投稿]
核心提示:预测要在全国范围内得到改善,也要确保电网和政府能够理解,在基础的情况下提供基本的发电量,在中国还是比较低的,虽然中国在新装机容量上是领导者,但是基数还是比较小的。
中国风力发电网讯:2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。MNCAL(北京)工程技术有限公司董事长AntondeRoest在主论坛上发言,他表示可再生能源已经为我们产出了电力绝大多数的部分,满足了绝大多数的电力需求,风能在白天的时候更多,但是风能必须占比更大,才能够让风能有更好的发展。
以下为发言全文:
海上风力机组开发的方面,看到很多不同的运作的方式,今天我所关注的是如何去选择机器的尺寸以及目的是什么。我们主要的商业范围,主要是对空气、水、能源感兴趣,主要是关注能源,我们也会关注化石能源、核能、可再生能源,我们主要关注可再生能源和风能,今天更多的谈海上风能。
MNCAL要为风能提供最好的方向,这里所有的人都对风能感兴趣,我们的目标是确保风电在全国的电力市场消费中的占比是最大的。这就是关于我们的发电量的问题,过去只关注名义的发电量,事实上我们也要更多的关注实际的发电量,名义的发电量并不重要,实际的发电量更重要,要关注电网的载荷,电网载荷重要不在于发电量而在于发电的时间。
风能领域我们已经有了长足的进步,关键是在于不能满足电网的要求,因为总是要依赖于风能,而风能比化石能源、核能做的更加好,可以满足灵活的需求,我们已经看到从内蒙到东海岸都有很多的需求,欧洲在人们在不断的获得我们提供的电力,所以要在产业中做出更多的贡献。就是在人们需要的时候提供能源。
重点是在什么时候为人们提供这样的能源和电力,如果关注电力的消耗,看一下每一天的负载情况,就会看到在峰值和基准值之间有很大的差距,基准值并不是非常理想的概念,基准值不是基准值,因为也要关注我们是如何消耗电力的。
在晴天在欧洲和德国的时候,我们会看到白天的时候,可再生能源已经为我们产出了电力绝大多数的部分,满足了绝大多数的电力需求,风能在白天的时候更多,但是风能必须占比更大,才能够让风能有更好的发展,很重要的一点是要关注我们对未来的预测是怎样的。
如图,2015年5月份一周的情况,那一周的对于能源的需求是怎样的,绿色部分是风能、黄色是太阳能、灰色的区域是化石能源,我们要使用当时所有的信息,把这些信息延伸到四年以后,这样会看到在2020年某一周,在相同条件下化石能源,在某些时段根本不需要化石能源了,但是风能占比仍然不是很大,为了让风能占比更大,必须要确保风能是可预测的,风能是一种可变的能源,风能可预测性是很高的。可以想象在某一个区域风速是每秒十米,需要一天的时间才能让这种风走过超过一千米的距离,如果有一个风力发电厂,可以相互之间交换风速的信息,就可以很好很精确的预测由风能能够带来多少发电量。其中一个很好的激励的措施在于,很多的欧洲市场它们已经在13分钟的基础上这么多了,很多的企业都在产出、销售、购买能源在现货市场上购买能源,市场上很重要的一点并不在于今天发生了什么,而是在于未来发生了什么,如果可以预测未来发生的事情,就可以预测未来的能源价格。
现在有个固定的内蒙古的电价,它的电力的分配,海上的电价是0.5元,在未来可能不是这样的,因为是要取决于发电量的,而不是取决于每一个时间段风电的供给程度。
绝大多数的风速大概是4米每秒,而不是3米每秒,我们如何确保在很多小时数里面,3到8个小时中,我们能够产出多少的风能,能够做出怎样的贡献。IEC2的情景下,每秒风速是8.5秒,对IEC2和4风速非常的重要,因为必须要在低风速区域继续的发电。
关注累计的风能的供给,这是每秒4到7米的风速,这并不是名义的每年的发电量,只有这样才能确保风能能够在未来为我们发出更多的电力。IEC2和IEC3的情景,90%的情况下,风速就是7米每秒风速低于11米每秒的风速,平均是12米每秒的风速,它们的运行小时只占每年很少的时间,很多风力机都在发电,这是典型的发电曲线,可以看到名义的功率,意味着风速大概是每秒12米,在90%的情况下,基本上风速会在10米以下,这种情况下额定功率达不到。
不是所有的载荷是高荷载的情况,有时候是低风速情况下发生的。高风速的情况下,比如说50米以上,这个时候机器会出现问题,比如冷却系统出问题,还有极限载荷也会出现问题,这样将会决定我们的设计是怎样的,也会决定我们的设计到底有多么的强劲,也会影响到成本。
海上风机也是有规律的上市过程中,有一些机器是我们做了一些研究,刚开始左侧对于5到8兆瓦的风机,可能会考虑3到6兆瓦的风机,到后面150到155米直径的时候,主要会考虑360瓦每平米的密度趋势,如果要用这些低风速的情况,比如黄海和江苏沿海地区和广西广东这些环境下这样的风速,可能要用IEC3类的机器,这种情况下,要低于300或者低于250,我们应该怎么做呢?
我们也考虑了以上问题,当我们出售风机的时候设计寿命大于二十年,设计这个风机的时候,上市前我们要有市场寿命,应该是销售十年以上。每年在设计新的风机的时候并不是所有的东西在十年后还可以销售,所以要确保它的经济性,必须是在二十年内都有这样的经济效益。
在中国的海上风机设计建议大家选择比较大的叶轮,还要调整我们的设计,不止是考虑额定功率和成本,还要适用于低风速的空气动力学,比如非常低风速的情况下,还要选择低额定功率的设计,因为这样的功率是电网可以消纳的功率,还要选择低额定功率的设计,因为如果功率是6兆瓦,但风速满足不了相关的条件,这种情况下要降低功率,比如5兆瓦的,因为很多的荷载很多时候是根据5兆瓦的情况来设计的,这样可以降低成本,风轮的尺寸也要适合5兆瓦的设计,在这样的情况下,也要选择低的切除风速,这样会有比较大的扫风面积,也能够决定机器的尺寸。
这种情况下也要考虑低风速时的电力损失,有空气动力的损失,要在叶片设计的时候考虑这样的问题,也有机械损失,要考虑使用智能的设计减少机械的损失,还有其他方面的问题,比如偏航系统、齿轮等等都要尽量的减少机械的损失。机械的损失有时候会达到8%,8%的发电量代表着非常大的经济成本,电气损耗会更加的严重,可以达到额定功率的20%。
系统的电力自耗也是非常重要,在冷却、通风、控制系统、偏航都会消耗非常多的能量,这种情况下我们可能要去使用智能的系统改善系统的自耗,比如电气、叶轮,我们用IEC2和3、4的电气风轮,它们会更加好一些,2017年开始欧洲IEC2的风轮会被禁止,必须是更高的风轮,这样可以减少系统的能量自耗。一方面要去减少损耗,另一方面也要减少系统的自耗。
还可以在设计上做很多的改善,要去考虑并选择永磁电机代替双馈电机,还要选择比较好的架构,来减少温耗和其他方面的损耗,在选择驱动链的时候要去覆盖所有的要素,比如效率、材料和运营维护的成本,之前的发言人马先生和其他几位都提到了降低成本的问题,这是非常关键的要素。
很多的投资人在选择风机的时候主要考虑前期的成本,很多OEM制造商,他们都非常的关注这些成本,如果看海上风电的投资的话,我们在选择和设计风机的时候要减少运营维护的成本,因为这个成本是可以做出比较大的改善的地方,无论是从零件的供应商还是其他一些方面,我们都可以去运维的费用和成本。
从经济效益上讲,它是完全看运维的成本,如果说轴承坏了,成本必然会上去,还要看人工材料和设备,人工是比较小的一部分,材料和设备占到了绝大部分,我们要有船只运输到相关的地方,来完成安装,还有发电量的损失和运维是息息相关的,因为不可能永远都达到最满意的效果,因为有时候还要靠天吃饭,还要看船只的可用性和相关其他的条件,它可能会增加运维的成本,这些都要密切的关注。
风电也是波动性比较高的,但是我们同时也可以预测风能,随着中国不断的发展分布式的发电,我们也不断的继续利用海上发电的产能,这是非常好的前景,我们可以利用高风速的资源也可以用高压的电网,加也就是说风的资源总能够很好的利用起来,还要去利用风机的数据来更好的预测风电,在运行一段时间后准确的预测风力发电的情况,可以帮助我们在财务上得到很大的改善。
电网调度的应对,电力消耗的预测还有生产这块的预测等等,预测在经济这块是非常重要的环节。
我一直非常注重低额定功率的风机、大叶轮的风机,因为可以减少成本,也可以确保增加风机的数量,改善各种基础设施的情况,也可以确保有最大的扫风面积,因为风和太阳能是非常相似的,我们收集风力资源的面积决定了发电的量,还要考虑风轮的直径,还要降低维护成本,提高可靠性,在需要运维的时候也要尽可能的去提供运维。预测要在全国范围内得到改善,也要确保电网和政府能够理解,在基础的情况下提供基本的发电量,在中国还是比较低的,虽然中国在新装机容量上是领导者,但是基数还是比较小的。
还要提高可靠性,因为只要预测准确了才能确保可靠性,一旦化石能源退出以后我们会面临着非常多的不确定性,所以一定要确保风机的相关的性能和表现。

 
 

(来源:能见APP)

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