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风电整机企业聚焦技术革新:岂止于大 大而不同

   2024-10-31 北京国际风能大会暨展览会CWP3770
核心提示:面对大型化和平价化的行业趋势,风电行业如何行稳“质”远,已成为一道行业必答题

近两年,中国风电机组单机容量迅速攀升,技术迭代加速,使风电成为最经济性的电力来源。然而,面对大型化和平价化的行业趋势,风电行业如何行稳“质”远,已成为一道行业必答题。在今年CWP2024展会现场,11家风电整机企业发布了多款重量级新品,直面这一“时代之问”。

“大”有所为

回顾我国风电过去几十年的技术攻关历程,基本是以机组大型化为主要脉络展开的。从20世纪70年代至今,我国研发、生产、投运的机组从小到大,走过了从10kW级、200kW级、750kW级到MW级、10MW级、20MW级等多个单机容量的关键性历史节点。与此同时,我国风电技术完成了由引进、消化吸收到自主再创新的一路进阶,在全球价值链中的角色也从跟随者、协同者转身成为当之无愧的引领者。

跨入2024年,“机组更大、叶片更长、塔架更高”依然是国内风电产业的关键词。在这场大兆瓦的竞赛中,中国在全球已无对手。行业数据显示,我国超大型风机整机国产化率达到95%以上,发电机、齿轮箱等关键核心部件国产化率更是接近100%,并且全球 60% 以上的部件和整机是由中国生产制造的。

这一趋势在近两年的CWP展会尤为明显。作为主流风电企业发布新技术的首选平台,CWP2024助力优秀能源企业“秀肌肉”,以最新最全最精的视角呈现风电领域最前沿的技术成果和最实用的综合解决方案,拓展全球视野,加强合作交流。

在CWP2024现场,鉴衡认证为东方风电25MW半直驱海上机组颁发了海上风电机组设计评估符合性证明。这是东方风电针对中国大部分海域平均风速高、盐雾腐蚀强、台风强等特点定制化开发的一款明星机组,单机容量涵盖20MW、25MW,机组轮毂中心高度达185 米。首台机组已于今年 10 月 12 日成功下线,是目前全球单机容量最大、叶轮直径最大的半直驱海上风电机组。

为实现“双海”战略,中国中车成功研发了全球最大功率等级漂浮式风电机组“启航号”,该机组可实现功率等级16MW-20MW全覆盖,有效降低整机成本。此外,超大功率陆上12.XMW系列风电机组平台是中国中车面向“三北”大基地中高风速区域研制的最优LCOE产品解决方案平台,平台功率等级可实现10MW-14MW柔性配置,风轮直径拓展超过240米。

中船科技旗下中船海装则在CWP2024现场发布了H305-25MW平台海上风电机组和H242-12.5MW平台陆上风电机组两款新品,为海陆中高风速市场再添大兆瓦“利器”,稳步推动中国风电行业迈入了更“大”时代。25MW平台海上风电机组平台风轮直径达305米,适用于水深30-60米、离岸距离30-130公里的浙江、福建、广东、海南等中高风速海域。12.5MW平台陆上风电机组是一款面向“沙戈荒”大基地研发的更大功率更大风轮直径风电机组,功率等级12-14MW灵活可调,可搭载240-260米级别风轮直径。

CWP2024开展首日,电气风电重磅发布了三款新品,包括海上新品——海神平台25MW海上风电机组,以及陆上新品——卓越平台EW6.X-220超低风速产品和卓越平台8MW级大风轮产品。其中,海神平台是为全新需求场景打造的新一代半直驱产品,风轮直径从上一代的270m提升至310m,单机容量扩展至25MW,设计年平均风速10m/s,极限风速可达57m/s。

为解决“风电大型化失速发展无法保障可靠“的质疑声,整机试验平台的存在与创新便显得更加重要。本届风能展上,三一重能重点介绍了其最新发布的全球最大风电机组检测平台。试验台由三一重能完全自主研发设计,采用100%国产供应链建设,是迄今全球可承载功率最大、还原度最高、验证最全面的风电整机传动试验台,可满足35兆瓦级整机全生命周期验证需求。

运达股份认为,一旦沉溺于“惟大”“惟新”的发展思路,就可能陷入本末倒置的怪圈,如何保障风电机组的平稳运行,进而实现发电效率的最大化才是“破圈”的关键所在。基于此,本届风能展上,运达股份探海“利剑”——16-18MW漂浮式“海鹰”全新升级,将安全、可靠摆在科技攻关的显著位置,致力于保障风电机组在全生命周期内能够行稳致远。

作为中国首台大兆瓦直驱和海上风电大兆瓦机组开拓者,兴蓝风电此次向风电市场交出的最新答卷是“驭风高手”——陆上7.X超低速系列双馈风力发电机组及“捕风利器”——海上260-16.X中速永磁风力发电机组以及智能化的运维解决方案。

此外,华锐风电针对沙戈荒推出了LS12.X-242新型平台机组,该机组功率覆盖6.25MW-12.5MW,包括SL6.5-230机型。该新型平台可通过提升叶轮直径增加捕风能力,采用118m+碳纤维叶片、TRB+TRB轴承配置的齿轮箱低速端集成的驱动链、中压电气系统、滑动偏航系统匹配低磨损率的摩擦片及主动电网支撑技术,匹配了超感知和新型智能控制策略和高塔筒方案,具备“高可靠性,高智能性,高收益性”的三高特点。

“大”有可观

毋庸置疑,随着风电机组大型化进程持续加速,在单机容量、叶片长度、塔筒高度等维度均实现了里程碑式的跨越,大兆瓦机组在提高发电量、降低度电成本等方面成效显著。然而,“大型化”不可能永无止境。眼下的风电行业也开始反思——机组是否越大越好?大型化是否存在转折点?大型化过程中存在哪些风险?

正如金风科技股份有限公司副总裁陈秋华在CWP2024的企业家论坛上所言:“机组大型化,从1.5MW到2.0MW花了很长时间,但是从3MW到6MW只用了两三年就完成了过渡,叶片长度以前90多米,现在达到200多米,越来越大,很多机组问题并没有充分得到解决,大型化、降本,使得行业压力非常大。”

所想皆是问题,去做才有答案。10月17日,金风科技在CWP2024发布了全新一代海陆旗舰产品,用行动回答了行业高速发展进程中的时代之问,推动风电产品回归本质、聚焦价值。

近年来,在风电规模化发展的同时也衍生出一系列挑战:部件尺寸放大,导致运输与吊装等BOP成本持续上升;产品迭代加速,导致销售周期缩短至原本的五分之一;实验验证周期缩短、压力增大,导致叶片与整机运行风险提升等。面对以上挑战,金风科技综合比较常规性能大叶轮机组与更高性能小叶轮机组在发电量、度电成本等方面数据,采取回归发电本质、降低客户投资收益不确定性的产品开发策略,发布新一代陆上高性能旗舰机型GWH204 Ultra系列产品,叶轮直径204米,单机容量覆盖4-10MW。

类似“是继续增加叶片长度还是持续提高叶片性能”的问题,远景也已思考良久。结论是:单纯加长叶片带来的发电性能提升并不显著,成本却指数级增长,提升综合效率的最优解应该是设计和制造高性能、长度合理的叶片,目标直指大幅提升平均风速到额定风速区间的发电效率。为此,远景历经近2年的深度研发和充分测试验证,在CWP2024上发布了全新海陆智能风机平台Model T Pro 和Model Z Pro,采用第五代叶片气动外形设计和全新碳叶片加强结构拓扑,充分发挥碳叶片高刚度、轻量化的特性,并与整机控制优势深度整合,达成了风机叶片性能的革命性突破。

为了突破风电成为主体能源的瓶颈,明阳智能将目光聚焦创新应用领域,展示了针对多种复杂应用场景的风电解决方案,方案涵盖了平原高切变、超低风速区域,沙戈荒大基地,东南沿海台风区域,海上大场景,深远海漂浮式风电,综合能源立体融合开发,西藏超高海拔区域等多个应用场景。

风机是长周期、高价值的重资产。风电产品的每一次创新,都应该坚守价值导向,为市场负责,为合作伙伴负责。CWP将一如既往携手风电企业,以创新为支点,秉持求真务实的长期主义精神,集中呈现新理论、新工艺、新材料、新部件,为行业提供高可靠、高性能、高收益的解决方案,推动风电行业行稳“质”远,在御风前行的征程中交出精彩答卷。

 
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