埃斯倍風電總經理江顯平：5.0MW-10MW海上變槳技術研究與實踐

2017-10-19 15:31:13 能見　點擊量：評論 (0)

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

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

以下為演講實錄：

江顯平：各位領導，各位專家和各位風電同仁，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電的經驗和我們領先的技術。我分四方面來介紹我們海上風電的經驗和技術，首先是我們公司的簡介，第二是海上業績，獨有的漿葉風模型測量系統，第四是海上大兆瓦變槳設計及案例。

SSB是一個德國公司，創立與1972年，全球風電電動變槳，第一套變槳就是這個公司發明的，所以這個公司稱為“電動變槳之父”。這個就是我們電動變槳之父，1992年他發明了電動變槳，在全球的風機上面分為兩條技術路線，一條就是液壓變槳，一條是電動變槳，絕大多數采用電動變槳。SSB在全球安裝超過三萬套的變壓系統，接近一千套的海上風機。我們是全球唯一一家提供變槳系統，又提供所有變槳系統的關鍵部件。那么我們有強大的研發團隊，青島有50位，德國有50位，全球有一百多位頂級專家。

經過我們多年的變槳應用經驗，我們發現絕不能用普通工業的部件用在變槳上一定要有專有的定制，一定要考慮到風電特有的非常惡劣的環境，振動、溫度，尤其是它的電網波動，一定要有專有的設計。否則既影響可靠性，影響發電效率，同時又極大的損害安全性。

埃斯倍在全球海上風電，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，從最早的海上1.5兆瓦，那么現在最大已經到8兆瓦，10兆瓦都已經開始在設計了。

這是其中的一個實例，國內東海大橋3.6兆瓦表現十分穩定。

下面我介紹一下整個風電行業，剛才我看報紙上提到風電期刊提到說大家都在提到智慧型風機，數字化。短板在哪里，應該說如何給每臺風機時時準確的測量它的風況，是目前很難的。如果不能時時的測量風況，每臺風機如果基于整個風場的集中測量帶來的誤差非常大，嚴重影響發電效率，增大風機的載荷，降低風機的壽命，在目前低風速的風機上面反映非常突出。下面有幾個例子。

這是一個實際的例子，那么在一個風場總有這么一臺風機是低于它的設計功率曲線，但不知道原因。按照它的設計功率曲線，應該能夠滿發，或者發點80%，但是它只能夠發到20%，50%，甚至更低。這種情況非常普遍，在某一個國內的集團公司有超過70%的風機全年統計下來都是低于它的設計功率曲線，有30%嚴重低于設計曲線，發電不足，但是不知道原因。功數足夠高。經過仔細的分析這是一個其中典型的實際功率曲線，設計很理想，但是實測出來誤差非常大。最高可以發到90%，甚至超過90%，最低甚至不到20%。同樣的風速為什么會有這么大的差異。這個就是目前風電行業技術上的最后一個短板，主要的原因就是來自這個問題？目前我們指揮風機的基礎數據的來源，包括它的分工參數主要來自于在機艙尾部單點的測量。但實際上風機的掃風面積很大，外延決定了大多數，恰恰是在外延實際風向我們不知道。我們往往是用其中某一點的測量，在機艙尾部某一點的測量。在機艙尾部單點的測量來決定整個風機的參數，這樣是非常不準確的，尤其是你把風機裝在山頂上，風可能從山坡上變成了垂直向上的垂直風，從下往上的，可能會有風切片，可能會有湍流垂直切片，漿葉在上面和下面的風速大不一樣，左右大不一樣。你是用上面的風速來決定角度和用下面的，還是用中間的還是用平均值，是一個非常大的難題。為什么現在大家都在摸索怎么樣給每一臺風機時時測量它的風速、風向，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，光學雷達，我們稱之為雷達。但是雷達最早的設計，現在成熟的產品都不能用在這樣的環境里，它會很容易損壞，而且極其昂貴，不具備經濟性。怎么樣解決提供一個有經濟性的方案呢，埃斯倍通過五年、六年的首席科學家經過六年的努力，我們找到了一個辦法。就是這個辦法，光學的辦法，現在市面上流行的辦法光線辦法已經兩年了。我們是利用光學的辦法，減少彎曲、扭曲、振動，配合調變槳的角度。然后同步測量出整個掃風面的漿葉的變形，通過變形，通過專家系統再反回漿葉目前的風速、風向、切片、垂直切片、湍流，旋轉主力還有垂直速度。這七個特征量非常的重要，是目前我們最需要的七個特征量。為什么這個時候風機不能滿發。一個一臺風機或者25臺風機，總有那么幾臺都處于這樣的狀態，這樣你就可以解釋原因。有可能是前面的風機有影響，有可能是立在山坡頂上，風吹到山坡上風是垂直往上的，發不了電。

怎么樣有最佳的變槳，既能夠提高發電量，同時又能夠降低載荷，在低風速地區尤為突出，在海上風電也很重要。海上風電現在功率等級越來越高，我們現在大家認為5兆瓦是最優機型。國內的同行已經在開發7.5甚至8，甚至10，未來幾年也會是十，這么大的風機其實就是很大發電廠。給這個發電廠提供準確的風翼測量，也變向的降低了風機的度電成本，這是未來的變量趨勢。如果做不到這一點，我們風電行業還是PK不過火箭、核電。

我們這個系統，可以為獨立變槳，首先是獨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。第二同時能夠提供覆蓋整個漿葉掃風面的特征信息，雖然它是被動的，但是能提供有經濟性的方案。

第三就是能夠精確的探測偏航誤差，自己測量變槳的角度。

第四還可以在結構和空氣動力兩個方面監測漿葉健康狀況，是不是有裂痕，是不是有結冰。這種方式的分辨率比光纖還要多一個數量級。

另外就是漿葉風模型觀察系統低成本，光纖方法相當。并且可以安裝在漿葉的內部，容易安裝、維護，受環境影響比較小。遇到大霧天氣也不會影響性能，如果安裝上雷達，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，受環境影響比較小。

那么下面我重點分析一下我們在海上的經驗教訓，希望對大家有所幫助。我們在海上，整個風機要求更高，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。另外我們的經驗是盡可能的做到遠程診斷，出海之前，出故障之前我們知道某一個部件或部分會出現問題，體現感知出現問題，最好能準確的知道是哪個部件出現問題。如果不能提前知道就先上去分析原因，第二次出海更換，停機時間會非常長。

盡可能采用成熟的技術，那種不成熟的，沒有經過大批量驗證的技術盡量不要在海上風電采用，是風險的。

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

液壓變槳跟電動變槳相比，可靠性差不多，成本略微相當，但是為什么在十幾年前中國沒有選擇液壓變槳，因為液壓變槳一個漏油的問題，他的關鍵部件控制在幾個少數供應商手里，這是一個主要的客觀原因。那么現在看來決定應該還是很正確的，我們液壓變槳有慘痛的教訓，現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方面要求很高，對技術工人的要求非常高，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，在海上是一個大麻煩。

那么除了在變槳上我們有領先的技術和最豐富的經驗以外，我們在后備電源方面也有獨有的研究。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，如何監測蓄電池，這是一個國際難題。我們花了大量的代價，成功的開發出一個我們自己在風電上大家看到的BPM2，非常低成本，能夠時時測量健康度是一個比例。這個健康度就用在電池還有多少比例是好的狀態，如果滿容量新的電池是百分之百，現在還有60%、70%、80%，還是90%。如果認為50%不可用，50%以上差不多要持續6年或者八年，或者3年，這個非常重要。目前我們在國內大概有三萬臺風機是用的電池來作為變槳的后備電源，業主兄弟們非常頭疼，表現非常不好，大部分的電池只能用到兩年、三年，甚至一年就開始損壞。經過我們這么四五年的分析研究，我們發現所有的電池問題，都不是電池本身的質量，不是因為本身不好，都是因為它的充電辦法，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，保溫措施做的不夠，導致在冬天的時候充不進去，放不出來，導致電池性能裂化，非常可惜。99.9%都是來自于它的設計有缺陷，充放電的系統、算法有缺陷，那么解決這一缺陷的方法很簡單，換一個充電器就可以了。我們現在在幫很多的業主兄弟換充電器，換了他的電池壽命從一年延長到五年，我們已經成功的改造了幾百臺風機，幫業主改造風機。

如果要進一步提升，就要加上我們的監測，有些電池箱可能要加保溫系統，加溫度控制系統進行恒溫，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，海上風電變槳絕大多數用的是電池，我們認為電池比超級電容更可靠。這是我們設計的照片，實際案例的照片。這是7兆瓦的，這是實際案例的照片，這是我們的雙驅動方案，每個漿葉有兩套驅動系統。如何協調？不出現互相抬杠，互相推托的情況，有特有的控制系統，否則兩個控制系統不協同就會很麻煩。這是我們7兆瓦的實際案例，大家可以看是一個10柜的系統。7兆瓦實際的照片，電池柜。我就介紹這么多，謝謝大家。

劉瑞卿：謝謝江總，SSB在變槳系統是一個非常領先的系統。在陸上風機應用的也非常廣，今天江總在海上風機著重介紹。

（發言由現場速記整理，未經本人審閱）