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  • 三菱维斯塔斯 孙格伟:风力发电机技术发展的挑

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  北极星风力发电网讯:“未来在离岸风电大批量建制之后,电能可以源源不绝的产生,可以直接为客户所使用,剩余的电可以电解制氢,氢气可以直接使用,可以用于运输,也可以用于发电,用户将氢气制作成甲烷,甲烷也可以用于运输工具使用,这是非常好的能源转型的方案。”

  2020年12月4日至6日,由中国海洋工程咨询协会海上风电分会、中国南方电网有限责任公司、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、中国长江三峡集团有限公司、新疆金风科技股份有限公司等单位共同主办的“2020中国海上风电工程技术大会”在北京召开。

  三菱维斯塔斯海上风电公司亚太商务发展总监 孙格伟作题为“风力发电机技术发展的挑战与机遇”的主题报告。

  很荣幸代表三菱维斯塔斯参加此次盛会,但也感到非常抱歉,由于疫情的因素,我们只能通过录影视频跟大家见面,当然对我个人而言,这也让我获得第一次当直播主的机会,我感到非常紧张与兴奋。

  在此之前我先自我介绍一下,我是三菱维斯塔斯亚太区市场发展总监,我叫做孙格伟。我人在中国台湾,办公室座落在台北101旁,目前主要的工作或任务,就是协助公司进入整个亚太市场,包括韩国、日本、越南、中国台湾和中国大陆。其中最具挑战的,就是如何克服文化差异,与如何在亚洲建立品牌价值,这是我个人非常重要的一个目标。

  今天,我将从我们公司在欧洲离岸风电发展的经验,来分享风力发电机技术发展未来的挑战与可能的机遇。

  这是我今天的简报,由于初次来到中国,想必大家对我会相当陌生,所以我会先从介绍公司开始。

  三菱维斯塔斯这家公司在2014年成立,到现在我们仍是一个相当年轻的公司,充满了动力。但我们背后有两家从业领导厂商,一家是三菱重工,一家是丹麦的维斯塔斯。维斯塔斯在中国市场大家肯定不陌生,我们在中国也设有厂房与销售办公室,相信今天现场可能也有我的同事参与其中。目前维斯塔斯在全球有3500名员工,但大多数人在欧洲,我们公司非常在意单一离岸风电产品发展上,从设计、制造、安装与运维服务,都是公司一条龙服务。由于我们是一家跨国的合资企业,所以合作就是我们骨子里的血脉,不仅与客户合作,还与上下游供应链合作,甚至是中央地区的各利害关系者进行合作,创造出产品的最大价值。

  这张图表示我们全球的主机图,主要的触角以欧洲市场为主,生产基地也以欧洲为主,目前海外,最早的是台北的办公室,而我也是办公室招聘的第一位员工,负责建立这间办公室的主体,之后我们在美国、日本也相继成立了各个国家的办公室。

  接下来我要介绍一下我们公司的主要产品。刚刚提到主要是离岸风力发电机的OEM厂商,这是我们整个产品线的状况。我们的经验是在奠基在20多年风机技术开发商做延伸的,产品的容量范围从千瓦级的风机到兆瓦级的风机,而在应用层面上,从陆上往海上发展也是趋势。这张图可以分为两个区块,从正中间可以看到产品线有非常大的风叶,左边属于容量较小的风机,而在右边就是容量相对较大的风力发电机型。

  我先介绍较小容量的平台,较小容量的平台现在是4 biga(音)平台,有不同的直径以应对不同风场需求,达到达到转换的最佳化。各位先进可以发现,这是在维斯塔斯产品基础上做发展,从千瓦级到V8O、V90、VE12,也包括后来VE64、VE74,在这个漫长的研发发展中,让我们的技术发展获得了稳定,平台式发展逐渐扩大单机容量。利用原来的VEE23机组进行了多次改造,额定功率已提升到3.4兆瓦,我们也集中不同直径的3或4兆瓦的机组,来针对各种工况,不同状态进行优化。像这个平台在中国大陆我不是非常清楚详细的情形,但在中国台湾依据现场需求,依据客户需求,我们就有VE1003.6兆瓦的机组安装在陆上。

  接下来看9兆瓦风机技术平台的发展状态,VE64 10兆瓦,这个机组在2018年9月,在德国汉堡风能展做发布,是全球第一个两位数的风力发电机组,整个平台是基于具备认证10G的技术发展,现在已经超过200台风机安装并网。为了提高发电容量,在相关部件散热处都有相关的设计提升,这些设计提升就是为了确保风机可以在满功率发电的条件下维持25年的寿命。为了进入具有台风的亚太市场,我们也提升了风机耐风能力的要求,以满足国际认证IEC CLASS7的认证。在中国台湾我们还有地震的要求,在日本也是,所以我们同样将耐震的要求加入了风机设计上。而在业内的设计上,VE70的机组有一个新款的设计,预弯的应用与异型(音)气动力的设计,让我们的研发达到最大化。

  这张是9兆瓦平台整个发展的历程,在短短的4年间,从2014年到2018年,我们在验证可靠与具备商业化价值上,将机组从8兆瓦延伸到10兆瓦,而整个平台在2017年正式上市后,得到了当年度最佳离岸风力发电机组的殊荣,也印证了我们产品技术创新的成熟度与稳定度。

  这个风机到底有多大?这张图是与英国著名地标The London Eye摩天轮相比的示意图,风机的旋转面积是The London Eye摩天轮的1.8到1.9倍长,高度也简单和美国的自由女神像做比较,VE74机组的高度是自由女神像的2.1倍左右。所以可以想象未来的安装肯定是特别重的。为了确保产品的品质与可靠性,我们对风机做了相当仔细的认证和验证,包括功率曲线的验证,包括机械组展延的验证,包括叶片的验证,部件生命周期的检验等等。另外,主要部件的更换流程设计,其实也是整机设计的重点。

  接下来简单介绍一下风机在陆上海上建制过程的相关工作。这张图展现了我们工厂内的能量,包括全功率的测试平台,包括叶片的应力与疲劳测试平台,对塔架的测试平台,还有整机的测试等等。我们能进行多项验证测试,来缩短设计的时长,也促进产业品质达到最优,因为我们知道在不同的阶段所创造出来的成本是完全不同等级的,例如如果这个工作是发生在工厂内,对我们来说这样衍生出来的成本相对便宜,如果发生在预组装区,衍生出来的成本就会高一些,如果这些工作发生在海上,所需要的人力物力资源都是相当的昂贵,因此我们的设计概念就是要在陆上完成大部分的工作。这可以让我们的安全和品质达到最佳的状态,也确保我们的客户拥有最佳的营收报酬。

  整个设计采用了级差自用概念完成的,风机级差是在产业全组装后再运出,而且这必须与电力有关系,完全一对一的对接。我们的塔架在预组装码头进行完整的组合,包括塔内的所有电器设备、机械设备、栅格设备等等,组合好才移到安装床上面去。叶片,直接从设计到工厂,并到工厂进行组织的吊用,我们让大部分的工作在陆上完成,仅保留少量工作在海上执行,这样可以让我们的资源最有效,也能够让我们的成本最低。

  接下来大致介绍一下我们在全球的时机。这一页是我们的10G,大多数的10G都是在欧洲,已经有1248支,总共43个项目,将近4.5G瓦的风机安装在海上进行并网发电。当然各位先进跟领导从这页的数据中不难发现,我们2兆瓦风机、3兆瓦风机,甚至是8兆瓦风机、9兆瓦风机平台,都已经有我们的10G经验。除此之外现在手边还有4点多G瓦的订单正在建设,另外1.3G瓦的有条件订单或优先供应订单,正在等候最后的谈判与签字。从这张表里可以发现,有些订单已经逐渐走出欧洲,未来将在亚洲做项目,包括中国台湾的项目、日本的项目。

  接下来的章节我想谈谈风力发电未来可能的机遇。浮动式风机,关键技术就是浮梯技术,对于风机本身挑战并不是那么巨大。在现在有相当多的概念形式,如图所示,浮动式扶梯的概念多种多样,好坏均在实际验证者。而浮动式工厂的建筑,将似的海上风电在世界各地新市场中更容易实现。如果我印象没错,中国政府也展开对浮动式风机的研究,欧洲第一个浮动式风力发电机组,总共安装了三台,至今运转状况相当良好。而浮动式风机将为资源丰富的地区打开再次运营生产的大门,让可建制的区域从浅水,甚至到水深超过60米的区域都可以进行安装,也大幅度提升未来离岸风电的可能性。

  这张照片是葡萄牙项目的安装过程,直接在码头将风机安装在浮梯平台上,利用拖船将其拉至定位处。前面说到9兆瓦平台风机尺寸相当庞大,在这一页的比例图也不难发现,浮动载体也是另外一个庞然大物,如何制作这样一个庞然大物?有几个点必须注意:第一,制作地点要临近港口,有足够的船坞制作这样的浮梯;第二,码头的承载力要足够,不管是浮梯还是风机,这些部件都是非常沉重的;第三,码头空间与周边基础建设也必须要非常完备,如周边的运输道路、吊装设备等等。这些都是一个个国家在发展浮动式风机必须先思考并规划完善的。

  另外一个离岸风机运用的潜能就是制氢,现在在欧洲和日本是一个相当火的议题,从这张图中可以发现,未来在离岸风电大批量建制之后,电能可以源源不绝的产生,可以直接为客户所使用,剩余的电可以电解制氢,氢气可以直接使用,可以用于运输,也可以用于发电,用户将氢气制作成甲烷,甲烷也可以用于运输工具使用,这是非常好的能源转型的方案。

  因此,目前在丹麦有一个北海风电中枢的计划,是相当吸引人的概念,这个概念就是在海洋上建造人工岛,在该岛上建造大型的变电站,并将电网与临近国家电网相连,形成一个电力中枢。而在人工岛周围将建造数以千计的离岸风电发电机组,在岛上绿色氢气借用电解产生而成,这些氢气利用管道做运输,听起来也许是一个荒诞的想法,但很可能成为欧盟在2050年实现0碳排放宏伟目标的关键因素之一。我印象上个月丹麦已经着手展开,要将计划付诸实施,丹麦选定北海和波罗的海两处建自己5G瓦的energy islands,而在北海的energy island确切的位置,预计在明年,也就是2021年的春天会将它选择出来。这个岛屿,风机对于产业的影响,或者是对于整个环境冲击等相关评估工作,也希望在2024年能够完成。

  北海的energy island规划,初期先建3G瓦的离岸风电,未来随着能源增长的需求扩充到10G瓦,这个想法从政策发起到后面监管机制的建立,资金的支持到技术解决方案,我想全面的需要国际来合作。这将为释放全球离岸风能巨大潜力,在能源高度需求下,应对气候变迁的大形势下,值得各个国家借鉴参考。

  最后,还是感伤没能到现场参加盛会。2020年是受到疫情干扰的一年,但疫情好像让人与人的社交距离疏远了,并没有疏远我们彼此之间的距离,反而借用科技深化了人与人之间另一个层次的交流。后疫情期待是新能源运用成熟的时代,是离岸风电带领能源转型的时代,期待以后的相会,也期待我们公司能与中国的企业,中国的供应链,一同在能源转型上同心并行前进,谢谢大家,谢谢!

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