埃斯倍風(fēng)電總經(jīng)理江顯平：5.0MW-10MW海上變槳技術(shù)研究與實(shí)踐

2017-10-19 15:31:13 能見　點(diǎn)擊量：評論 (0)

2017年10月16日-19日，2017北京國際風(fēng)能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在本次大會的海上風(fēng)電技術(shù)分論壇上，埃斯倍風(fēng)電科技(青島)有限公司總經(jīng)理江顯平先生做了《5 0MW-10MW海上變槳技術(shù)研究與實(shí)踐》的報(bào)告。他

2017年10月16日-19日，2017北京國際風(fēng)能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在本次大會的“海上風(fēng)電技術(shù)”分論壇上，埃斯倍風(fēng)電科技(青島)有限公司總經(jīng)理江顯平先生做了《5.0MW-10MW海上變槳技術(shù)研究與實(shí)踐》的報(bào)告。他在演講中表示，給這個(gè)發(fā)電廠提供準(zhǔn)確的風(fēng)翼測量，也變向的降低了風(fēng)機(jī)的度電成本，這是未來的變量趨勢。如果做不到這一點(diǎn)，我們風(fēng)電行業(yè)還是PK不過火箭、核電。

以下為演講實(shí)錄：

江顯平：各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專家和各位風(fēng)電同仁，大家下午好。非常榮幸能夠代表埃斯倍（青島）科技有限公司來給大家分享我們在海上風(fēng)電的經(jīng)驗(yàn)和我們領(lǐng)先的技術(shù)。我分四方面來介紹我們海上風(fēng)電的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，首先是我們公司的簡介，第二是海上業(yè)績，獨(dú)有的漿葉風(fēng)模型測量系統(tǒng)，第四是海上大兆瓦變槳設(shè)計(jì)及案例。

SSB是一個(gè)德國公司，創(chuàng)立與1972年，全球風(fēng)電電動變槳，第一套變槳就是這個(gè)公司發(fā)明的，所以這個(gè)公司稱為“電動變槳之父”。這個(gè)就是我們電動變槳之父，1992年他發(fā)明了電動變槳，在全球的風(fēng)機(jī)上面分為兩條技術(shù)路線，一條就是液壓變槳，一條是電動變槳，絕大多數(shù)采用電動變槳。SSB在全球安裝超過三萬套的變壓系統(tǒng)，接近一千套的海上風(fēng)機(jī)。我們是全球唯一一家提供變槳系統(tǒng)，又提供所有變槳系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。那么我們有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，青島有50位，德國有50位，全球有一百多位頂級專家。

經(jīng)過我們多年的變槳應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)絕不能用普通工業(yè)的部件用在變槳上一定要有專有的定制，一定要考慮到風(fēng)電特有的非常惡劣的環(huán)境，振動、溫度，尤其是它的電網(wǎng)波動，一定要有專有的設(shè)計(jì)。否則既影響可靠性，影響發(fā)電效率，同時(shí)又極大的損害安全性。

埃斯倍在全球海上風(fēng)電，我舉了一些例子，我們安裝有超過500套，接近一千套的變槳系統(tǒng)，從最早的海上1.5兆瓦，那么現(xiàn)在最大已經(jīng)到8兆瓦，10兆瓦都已經(jīng)開始在設(shè)計(jì)了。

這是其中的一個(gè)實(shí)例，國內(nèi)東海大橋3.6兆瓦表現(xiàn)十分穩(wěn)定。

下面我介紹一下整個(gè)風(fēng)電行業(yè)，剛才我看報(bào)紙上提到風(fēng)電期刊提到說大家都在提到智慧型風(fēng)機(jī)，數(shù)字化。短板在哪里，應(yīng)該說如何給每臺風(fēng)機(jī)時(shí)時(shí)準(zhǔn)確的測量它的風(fēng)況，是目前很難的。如果不能時(shí)時(shí)的測量風(fēng)況，每臺風(fēng)機(jī)如果基于整個(gè)風(fēng)場的集中測量帶來的誤差非常大，嚴(yán)重影響發(fā)電效率，增大風(fēng)機(jī)的載荷，降低風(fēng)機(jī)的壽命，在目前低風(fēng)速的風(fēng)機(jī)上面反映非常突出。下面有幾個(gè)例子。

這是一個(gè)實(shí)際的例子，那么在一個(gè)風(fēng)場總有這么一臺風(fēng)機(jī)是低于它的設(shè)計(jì)功率曲線，但不知道原因。按照它的設(shè)計(jì)功率曲線，應(yīng)該能夠滿發(fā)，或者發(fā)點(diǎn)80%，但是它只能夠發(fā)到20%，50%，甚至更低。這種情況非常普遍，在某一個(gè)國內(nèi)的集團(tuán)公司有超過70%的風(fēng)機(jī)全年統(tǒng)計(jì)下來都是低于它的設(shè)計(jì)功率曲線，有30%嚴(yán)重低于設(shè)計(jì)曲線，發(fā)電不足，但是不知道原因。功數(shù)足夠高。經(jīng)過仔細(xì)的分析這是一個(gè)其中典型的實(shí)際功率曲線，設(shè)計(jì)很理想，但是實(shí)測出來誤差非常大。最高可以發(fā)到90%，甚至超過90%，最低甚至不到20%。同樣的風(fēng)速為什么會有這么大的差異。這個(gè)就是目前風(fēng)電行業(yè)技術(shù)上的最后一個(gè)短板，主要的原因就是來自這個(gè)問題？目前我們指揮風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來源，包括它的分工參數(shù)主要來自于在機(jī)艙尾部單點(diǎn)的測量。但實(shí)際上風(fēng)機(jī)的掃風(fēng)面積很大，外延決定了大多數(shù)，恰恰是在外延實(shí)際風(fēng)向我們不知道。我們往往是用其中某一點(diǎn)的測量，在機(jī)艙尾部某一點(diǎn)的測量。在機(jī)艙尾部單點(diǎn)的測量來決定整個(gè)風(fēng)機(jī)的參數(shù)，這樣是非常不準(zhǔn)確的，尤其是你把風(fēng)機(jī)裝在山頂上，風(fēng)可能從山坡上變成了垂直向上的垂直風(fēng)，從下往上的，可能會有風(fēng)切片，可能會有湍流垂直切片，漿葉在上面和下面的風(fēng)速大不一樣，左右大不一樣。你是用上面的風(fēng)速來決定角度和用下面的，還是用中間的還是用平均值，是一個(gè)非常大的難題。為什么現(xiàn)在大家都在摸索怎么樣給每一臺風(fēng)機(jī)時(shí)時(shí)測量它的風(fēng)速、風(fēng)向，和它的切片、湍流、垂直速度。

有什么辦法呢？簡單的講就是雷達(dá)，光學(xué)雷達(dá)，我們稱之為雷達(dá)。但是雷達(dá)最早的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在成熟的產(chǎn)品都不能用在這樣的環(huán)境里，它會很容易損壞，而且極其昂貴，不具備經(jīng)濟(jì)性。怎么樣解決提供一個(gè)有經(jīng)濟(jì)性的方案呢，埃斯倍通過五年、六年的首席科學(xué)家經(jīng)過六年的努力，我們找到了一個(gè)辦法。就是這個(gè)辦法，光學(xué)的辦法，現(xiàn)在市面上流行的辦法光線辦法已經(jīng)兩年了。我們是利用光學(xué)的辦法，減少彎曲、扭曲、振動，配合調(diào)變槳的角度。然后同步測量出整個(gè)掃風(fēng)面的漿葉的變形，通過變形，通過專家系統(tǒng)再反回漿葉目前的風(fēng)速、風(fēng)向、切片、垂直切片、湍流，旋轉(zhuǎn)主力還有垂直速度。這七個(gè)特征量非常的重要，是目前我們最需要的七個(gè)特征量。為什么這個(gè)時(shí)候風(fēng)機(jī)不能滿發(fā)。一個(gè)一臺風(fēng)機(jī)或者25臺風(fēng)機(jī)，總有那么幾臺都處于這樣的狀態(tài)，這樣你就可以解釋原因。有可能是前面的風(fēng)機(jī)有影響，有可能是立在山坡頂上，風(fēng)吹到山坡上風(fēng)是垂直往上的，發(fā)不了電。

怎么樣有最佳的變槳，既能夠提高發(fā)電量，同時(shí)又能夠降低載荷，在低風(fēng)速地區(qū)尤為突出，在海上風(fēng)電也很重要。海上風(fēng)電現(xiàn)在功率等級越來越高，我們現(xiàn)在大家認(rèn)為5兆瓦是最優(yōu)機(jī)型。國內(nèi)的同行已經(jīng)在開發(fā)7.5甚至8，甚至10，未來幾年也會是十，這么大的風(fēng)機(jī)其實(shí)就是很大發(fā)電廠。給這個(gè)發(fā)電廠提供準(zhǔn)確的風(fēng)翼測量，也變向的降低了風(fēng)機(jī)的度電成本，這是未來的變量趨勢。如果做不到這一點(diǎn)，我們風(fēng)電行業(yè)還是PK不過火箭、核電。

我們這個(gè)系統(tǒng)，可以為獨(dú)立變槳，首先是獨(dú)立變槳降載荷提供前面的漿葉分析，這是最起碼的測量，最起碼的功能。第二同時(shí)能夠提供覆蓋整個(gè)漿葉掃風(fēng)面的特征信息，雖然它是被動的，但是能提供有經(jīng)濟(jì)性的方案。

第三就是能夠精確的探測偏航誤差，自己測量變槳的角度。

第四還可以在結(jié)構(gòu)和空氣動力兩個(gè)方面監(jiān)測漿葉健康狀況，是不是有裂痕，是不是有結(jié)冰。這種方式的分辨率比光纖還要多一個(gè)數(shù)量級。

另外就是漿葉風(fēng)模型觀察系統(tǒng)低成本，光纖方法相當(dāng)。并且可以安裝在漿葉的內(nèi)部，容易安裝、維護(hù)，受環(huán)境影響比較小。遇到大霧天氣也不會影響性能，如果安裝上雷達(dá)，是不是得天天找人上去清洗，遮擋就影響光的吸收率，接受率，受環(huán)境影響比較小。

那么下面我重點(diǎn)分析一下我們在海上的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，希望對大家有所幫助。我們在海上，整個(gè)風(fēng)機(jī)要求更高，更高的可靠性要求，更高的安全性要求，更高的防煙霧，防霉菌要求。另外我們的經(jīng)驗(yàn)是盡可能的做到遠(yuǎn)程診斷，出海之前，出故障之前我們知道某一個(gè)部件或部分會出現(xiàn)問題，體現(xiàn)感知出現(xiàn)問題，最好能準(zhǔn)確的知道是哪個(gè)部件出現(xiàn)問題。如果不能提前知道就先上去分析原因，第二次出海更換，停機(jī)時(shí)間會非常長。

盡可能采用成熟的技術(shù)，那種不成熟的，沒有經(jīng)過大批量驗(yàn)證的技術(shù)盡量不要在海上風(fēng)電采用，是風(fēng)險(xiǎn)的。

目前我們在海上風(fēng)電覆蓋到10兆瓦，我們提供的方案5到6兆瓦是一個(gè)平臺，7到9兆瓦已經(jīng)在供貨。10兆瓦我們也供過貨，我們盡可能用雙驅(qū)動，每個(gè)漿葉有兩套驅(qū)動系統(tǒng)，每個(gè)重量會小的多，便于維護(hù)。如果只有一套系統(tǒng)，好幾噸，一旦出問題沒法更換，維護(hù)性會高很多。

液壓變槳跟電動變槳相比，可靠性差不多，成本略微相當(dāng)，但是為什么在十幾年前中國沒有選擇液壓變槳，因?yàn)橐簤鹤儤粋€(gè)漏油的問題，他的關(guān)鍵部件控制在幾個(gè)少數(shù)供應(yīng)商手里，這是一個(gè)主要的客觀原因。那么現(xiàn)在看來決定應(yīng)該還是很正確的，我們液壓變槳有慘痛的教訓(xùn)，現(xiàn)在還有一些兄弟們選擇液壓變槳，我們祝愿他能夠用好。液壓變槳在使用和維護(hù)方面要求很高，對技術(shù)工人的要求非常高，非常會漏油。不像電動變槳壞了就停在那里，液壓變槳它漏油，在海上是一個(gè)大麻煩。

那么除了在變槳上我們有領(lǐng)先的技術(shù)和最豐富的經(jīng)驗(yàn)以外，我們在后備電源方面也有獨(dú)有的研究。我們在蓄電池的研究，超級電容的研究，如何延長蓄電池的使用壽命，如何監(jiān)測蓄電池，這是一個(gè)國際難題。我們花了大量的代價(jià)，成功的開發(fā)出一個(gè)我們自己在風(fēng)電上大家看到的BPM2，非常低成本，能夠時(shí)時(shí)測量健康度是一個(gè)比例。這個(gè)健康度就用在電池還有多少比例是好的狀態(tài)，如果滿容量新的電池是百分之百，現(xiàn)在還有60%、70%、80%，還是90%。如果認(rèn)為50%不可用，50%以上差不多要持續(xù)6年或者八年，或者3年，這個(gè)非常重要。目前我們在國內(nèi)大概有三萬臺風(fēng)機(jī)是用的電池來作為變槳的后備電源，業(yè)主兄弟們非常頭疼，表現(xiàn)非常不好，大部分的電池只能用到兩年、三年，甚至一年就開始損壞。經(jīng)過我們這么四五年的分析研究，我們發(fā)現(xiàn)所有的電池問題，都不是電池本身的質(zhì)量，不是因?yàn)楸旧聿缓茫际且驗(yàn)樗某潆娹k法，充電方式不對。不是過充就是欠充，欠充的比較多。

第二就是冬天的熱保護(hù)，保溫措施做的不夠，導(dǎo)致在冬天的時(shí)候充不進(jìn)去，放不出來，導(dǎo)致電池性能裂化，非常可惜。99.9%都是來自于它的設(shè)計(jì)有缺陷，充放電的系統(tǒng)、算法有缺陷，那么解決這一缺陷的方法很簡單，換一個(gè)充電器就可以了。我們現(xiàn)在在幫很多的業(yè)主兄弟換充電器，換了他的電池壽命從一年延長到五年，我們已經(jīng)成功的改造了幾百臺風(fēng)機(jī)，幫業(yè)主改造風(fēng)機(jī)。

如果要進(jìn)一步提升，就要加上我們的監(jiān)測，有些電池箱可能要加保溫系統(tǒng)，加溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行恒溫，尤其在冬天電池的損害比率非常高。超級電容也很容易損壞的，只要是電化學(xué)的東西都是一樣的，每天都有氧化、還原，我們建立了專門研究電池的研究所，歡迎大家去參觀。

我們5兆瓦的案例，我們用的是電池方案，我們在過去十年，海上風(fēng)電變槳絕大多數(shù)用的是電池，我們認(rèn)為電池比超級電容更可靠。這是我們設(shè)計(jì)的照片，實(shí)際案例的照片。這是7兆瓦的，這是實(shí)際案例的照片，這是我們的雙驅(qū)動方案，每個(gè)漿葉有兩套驅(qū)動系統(tǒng)。如何協(xié)調(diào)？不出現(xiàn)互相抬杠，互相推托的情況，有特有的控制系統(tǒng)，否則兩個(gè)控制系統(tǒng)不協(xié)同就會很麻煩。這是我們7兆瓦的實(shí)際案例，大家可以看是一個(gè)10柜的系統(tǒng)。7兆瓦實(shí)際的照片，電池柜。我就介紹這么多，謝謝大家。

劉瑞卿：謝謝江總，SSB在變槳系統(tǒng)是一個(gè)非常領(lǐng)先的系統(tǒng)。在陸上風(fēng)機(jī)應(yīng)用的也非常廣，今天江總在海上風(fēng)機(jī)著重介紹。

（發(fā)言由現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審閱）

責(zé)任編輯：lixin

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