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(jiàn) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

2017年10月16日-19日，2017北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)（CWP2017）在北京隆重召開(kāi)。在本次大會(huì)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(guó)際風(fēng)能大會(huì)（CWP2017）在北京隆重召開(kāi)。在本次大會(huì)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(cè)量，也變向的降低了風(fēng)機(jī)的度電成本，這是未來(lái)的變量趨勢(shì)。如果做不到這一點(diǎn)，我們風(fēng)電行業(yè)還是PK不過(guò)火箭、核電。

以下為演講實(shí)錄：

江顯平：各位領(lǐng)導(dǎo)，各位專(zhuān)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(lái)給大家分享我們?cè)诤Ｉ巷L(fēng)電的經(jīng)驗(yàn)和我們領(lǐng)先的技術(shù)。我分四方面來(lái)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(jiǎn)介，第二是海上業(yè)績(jī)，獨(dú)有的漿葉風(fēng)模型測(cè)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(guó)公司，創(chuàng)立與1972年，全球風(fēng)電電動(dòng)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(chēng)為“電動(dòng)變槳之父”。這個(gè)就是我們電動(dòng)變槳之父，1992年他發(fā)明了電動(dòng)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(dòng)變槳，絕大多數(shù)采用電動(dòng)變槳。SSB在全球安裝超過(guò)三萬(wàn)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(guó)有50位，全球有一百多位頂級(jí)專(zhuān)家。

經(jīng)過(guò)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(zhuān)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(dòng)、溫度，尤其是它的電網(wǎng)波動(dòng)，一定要有專(zhuān)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(guò)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(kāi)始在設(shè)計(jì)了。

這是其中的一個(gè)實(shí)例，國(guó)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(shuō)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(shuō)如何給每臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí)時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量它的風(fēng)況，是目前很難的。如果不能時(shí)時(shí)的測(cè)量風(fēng)況，每臺(tái)風(fēng)機(jī)如果基于整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的集中測(cè)量帶來(lái)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(chǎng)總有這么一臺(tái)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(guó)內(nèi)的集團(tuán)公司有超過(guò)70%的風(fēng)機(jī)全年統(tǒng)計(jì)下來(lái)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(guò)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(cè)出來(lái)誤差非常大。最高可以發(fā)到90%，甚至超過(guò)90%，最低甚至不到20%。同樣的風(fēng)速為什么會(huì)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(lái)自這個(gè)問(wèn)題？目前我們指揮風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來(lái)源，包括它的分工參數(shù)主要來(lái)自于在機(jī)艙尾部單點(diǎn)的測(cè)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(cè)量，在機(jī)艙尾部某一點(diǎn)的測(cè)量。在機(jī)艙尾部單點(diǎn)的測(cè)量來(lái)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(huì)有風(fēng)切片，可能會(huì)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(lái)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(tái)風(fēng)機(jī)時(shí)時(shí)測(cè)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(jiǎn)單的講就是雷達(dá)，光學(xué)雷達(dá)，我們稱(chēng)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(huì)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(guò)五年、六年的首席科學(xué)家經(jīng)過(guò)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?gòu)澢⑴で⒄駝?dòng)，配合調(diào)變槳的角度。然后同步測(cè)量出整個(gè)掃風(fēng)面的漿葉的變形，通過(guò)變形，通過(guò)專(zhuān)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(tái)風(fēng)機(jī)或者25臺(tái)風(fēng)機(jī)，總有那么幾臺(tái)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(jí)越來(lái)越高，我們現(xiàn)在大家認(rèn)為5兆瓦是最優(yōu)機(jī)型。國(guó)內(nèi)的同行已經(jīng)在開(kāi)發(fā)7.5甚至8，甚至10，未來(lái)幾年也會(huì)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(cè)量，也變向的降低了風(fēng)機(jī)的度電成本，這是未來(lái)的變量趨勢(shì)。如果做不到這一點(diǎn)，我們風(fēng)電行業(yè)還是PK不過(guò)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(cè)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(dòng)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(cè)偏航誤差，自己測(cè)量變槳的角度。

第四還可以在結(jié)構(gòu)和空氣動(dòng)力兩個(gè)方面監(jiān)測(cè)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(jí)。

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(huì)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?cè)诤Ｉ系慕?jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，希望對(duì)大家有所幫助。我們?cè)诤Ｉ希麄€(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(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，體現(xiàn)感知出現(xiàn)問(wèn)題，最好能準(zhǔn)確的知道是哪個(gè)部件出現(xiàn)問(wèn)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(huì)非常長(zhǎng)。

盡可能采用成熟的技術(shù)，那種不成熟的，沒(méi)有經(jīng)過(guò)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?cè)诤Ｉ巷L(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(tái)，7到9兆瓦已經(jīng)在供貨。10兆瓦我們也供過(guò)貨，我們盡可能用雙驅(qū)動(dòng)，每個(gè)漿葉有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)重量會(huì)小的多，便于維護(hù)。如果只有一套系統(tǒng)，好幾噸，一旦出問(wèn)題沒(méi)法更換，維護(hù)性會(huì)高很多。

液壓變槳跟電動(dòng)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(guó)沒(méi)有選擇液壓變槳，因?yàn)橐簤鹤儤粋€(gè)漏油的問(wèn)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(lái)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(duì)技術(shù)工人的要求非常高，非常會(huì)漏油。不像電動(dòng)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?cè)诤髠潆娫捶矫嬉灿歇?dú)有的研究。我們?cè)谛铍姵氐难芯浚?jí)電容的研究，如何延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，如何監(jiān)測(cè)蓄電池，這是一個(gè)國(guó)際難題。我們花了大量的代價(jià)，成功的開(kāi)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(cè)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?cè)趪?guó)內(nèi)大概有三萬(wàn)臺(tái)風(fēng)機(jī)是用的電池來(lái)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(kāi)始損壞。經(jīng)過(guò)我們這么四五年的分析研究，我們發(fā)現(xiàn)所有的電池問(wèn)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(duì)。不是過(guò)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(lái)，導(dǎo)致電池性能裂化，非常可惜。99.9%都是來(lái)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(jiǎn)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(zhǎng)到五年，我們已經(jīng)成功的改造了幾百臺(tái)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(cè)，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(jí)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(zhuān)門(mén)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?cè)谶^(guò)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(jí)電容更可靠。這是我們?cè)O(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(dòng)方案，每個(gè)漿葉有兩套驅(qū)動(dòng)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(huì)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(chǎng)速記整理，未經(jīng)本人審閱）

責(zé)任編輯：lixin

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