MNCAL董事长：海上风力发电机组的设计重点

10月19日，2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。MNCAL(北京)工程技术有限公司董事长Anton de Roest在主论坛上发言，他表示可再生能源已经为我们产出了电力绝大多数的部分，满足了绝大多数的电力需求，风能在白天的时候更多，但是风能必须占比更大，才能够让风能有更好的发展。

以下为发言全文：

海上风力机组开发的方面，看到很多不同的运作的方式，今天我所关注的是如何去选择机器的尺寸以及目的是什么。我们主要的商业范围，主要是对空气、水、能源感兴趣，主要是关注能源，我们也会关注化石能源、核能、可再生能源，我们主要关注可再生能源和风能，今天更多的谈海上风能。

MNCAL要为风能提供最好的方向，这里所有的人都对风能感兴趣，我们的目标是确保风电在全国的电力市场消费中的占比是最大的。这就是关于我们的发电量的问题，过去只关注名义的发电量，事实上我们也要更多的关注实际的发电量，名义的发电量并不重要，实际的发电量更重要，要关注电网的载荷，电网载荷重要不在于发电量而在于发电的时间。

风能领域我们已经有了长足的进步，关键是在于不能满足电网的要求，因为总是要依赖于风能，而风能比化石能源、核能做的更加好，可以满足灵活的需求，我们已经看到从内蒙到东海岸都有很多的需求，欧洲在人们在不断的获得我们提供的电力，所以要在产业中做出更多的贡献。就是在人们需要的时候提供能源。

重点是在什么时候为人们提供这样的能源和电力，如果关注电力的消耗，看一下每一天的负载情况，就会看到在峰值和基准值之间有很大的差距，基准值并不是非常理想的概念，基准值不是基准值，因为也要关注我们是如何消耗电力的。

在晴天在欧洲和德国的时候，我们会看到白天的时候，可再生能源已经为我们产出了电力绝大多数的部分，满足了绝大多数的电力需求，风能在白天的时候更多，但是风能必须占比更大，才能够让风能有更好的发展，很重要的一点是要关注我们对未来的预测是怎样的。

如图，2015年5月份一周的情况，那一周的对于能源的需求是怎样的，绿色部分是风能、黄色是太阳能、灰色的区域是化石能源，我们要使用当时所有的信息，把这些信息延伸到四年以后，这样会看到在2020年某一周，在相同条件下化石能源，在某些时段根本不需要化石能源了，但是风能占比仍然不是很大，为了让风能占比更大，必须要确保风能是可预测的，风能是一种可变的能源，风能可预测性是很高的。可以想象在某一个区域风速是每秒十米，需要一天的时间才能让这种风走过超过一千米的距离，如果有一个风力发电厂，可以相互之间交换风速的信息，就可以很好很精确的预测由风能能够带来多少发电量。其中一个很好的激励的措施在于，很多的欧洲市场它们已经在13分钟的基础上这么多了，很多的企业都在产出、销售、购买能源在现货市场上购买能源，市场上很重要的一点并不在于今天发生了什么，而是在于未来发生了什么，如果可以预测未来发生的事情，就可以预测未来的能源价格。

现在有个固定的内蒙古的电价，它的电力的分配，海上的电价是0.5元，在未来可能不是这样的，因为是要取决于发电量的，而不是取决于每一个时间段风电的供给程度。

如图，风速的图表，绝大多数的风速大概是4米每秒，而不是3米每秒，我们如何确保在很多小时数里面，3到8个小时中，我们能够产出多少的风能，能够做出怎样的贡献。IEC2的情景下，每秒风速是8.5秒，对IEC2和4风速非常的重要，因为必须要在低风速区域继续的发电。

关注累计的风能的供给，这是每秒4到7米的风速，这并不是名义的每年的发电量，只有这样才能确保风能能够在未来为我们发出更多的电力。IEC2和IEC3的情景，90%的情况下，风速就是7米每秒风速低于11米每秒的风速，平均是12米每秒的风速，它们的运行小时只占每年很少的时间，很多风力机都在发电，这是典型的发电曲线，可以看到名义的功率，意味着风速大概是每秒12米，在90%的情况下，基本上风速会在10米以下，这种情况下额定功率达不到。

不是所有的载荷是高荷载的情况，有时候是低风速情况下发生的。高风速的情况下，比如说50米以上，这个时候机器会出现问题，比如冷却系统出问题，还有极限载荷也会出现问题，这样将会决定我们的设计是怎样的，也会决定我们的设计到底有多么的强劲，也会影响到成本。

海上风机也是有规律的上市过程中，有一些机器是我们做了一些研究，刚开始左侧对于5到8兆瓦的风机，可能会考虑3到6兆瓦的风机，到后面150到155米直径的时候，主要会考虑360瓦每平米的密度趋势，如果要用这些低风速的情况，比如黄海和江苏沿海地区和广西广东这些环境下这样的风速，可能要用IEC3类的机器，这种情况下，要低于300或者低于250，我们应该怎么做呢?

我们也考虑了以上问题，当我们出售风机的时候设计寿命大于二十年，设计这个风机的时候，上市前我们要有市场寿命，应该是销售十年以上。每年在设计新的风机的时候并不是所有的东西在十年后还可以销售，所以要确保它的经济性，必须是在二十年内都有这样的经济效益。

在中国的海上风机设计建议大家选择比较大的叶轮，还要调整我们的设计，不止是考虑额定功率和成本，还要适用于低风速的空气动力学，比如非常低风速的情况下，还要选择低额定功率的设计，因为这样的功率是电网可以消纳的功率，还要选择低额定功率的设计，因为如果功率是6兆瓦，但风速满足不了相关的条件，这种情况下要降低功率，比如5兆瓦的，因为很多的荷载很多时候是根据5兆瓦的情况来设计的，这样可以降低成本，风轮的尺寸也要适合5兆瓦的设计，在这样的情况下，也要选择低的切除风速，这样会有比较大的扫风面积，也能够决定机器的尺寸。

这种情况下也要考虑低风速时的电力损失，有空气动力的损失，要在叶片设计的时候考虑这样的问题，也有机械损失，要考虑使用智能的设计减少机械的损失，还有其他方面的问题，比如偏航系统、齿轮等等都要尽量的减少机械的损失。机械的损失有时候会达到8%，8%的发电量代表着非常大的经济成本，电气损耗会更加的严重，可以达到额定功率的20%。

系统的电力自耗也是非常重要，在冷却、通风、控制系统、偏航都会消耗非常多的能量，这种情况下我们可能要去使用智能的系统改善系统的自耗，比如电气、叶轮，我们用IEC2和3、4的电气风轮，它们会更加好一些，2017年开始欧洲IEC2的风轮会被禁止，必须是更高的风轮，这样可以减少系统的能量自耗。一方面要去减少损耗，另一方面也要减少系统的自耗。

还可以在设计上做很多的改善，要去考虑并选择永磁电机代替双馈电机，还要选择比较好的架构，来减少温耗和其他方面的损耗，在选择驱动链的时候要去覆盖所有的要素，比如效率、材料和运营维护的成本，之前的发言人马先生和其他几位都提到了降低成本的问题，这是非常关键的要素。

很多的投资人在选择风机的时候主要考虑前期的成本，很多OEM制造商，他们都非常的关注这些成本，如果看海上风电的投资的话，我们在选择和设计风机的时候要减少运营维护的成本，因为这个成本是可以做出比较大的改善的地方，无论是从零件的供应商还是其他一些方面，我们都可以去运维的费用和成本。

从经济效益上讲，它是完全看运维的成本，如果说轴承坏了，成本必然会上去，还要看人工材料和设备，人工是比较小的一部分，材料和设备占到了绝大部分，我们要有船只运输到相关的地方，来完成安装，还有发电量的损失和运维是息息相关的，因为不可能永远都达到最满意的效果，因为有时候还要靠天吃饭，还要看船只的可用性和相关其他的条件，它可能会增加运维的成本，这些都要密切的关注。

风电也是波动性比较高的，但是我们同时也可以预测风能，随着中国不断的发展分布式的发电，我们也不断的继续利用海上发电的产能，这是非常好的前景，我们可以利用高风速的资源也可以用高压的电网，加也就是说风的资源总能够很好的利用起来，还要去利用风机的数据来更好的预测风电，在运行一段时间后准确的预测风力发电的情况，可以帮助我们在财务上得到很大的改善。

电网调度的应对，电力消耗的预测还有生产这块的预测等等，预测在经济这块是非常重要的环节。

我一直非常注重低额定功率的风机、大叶轮的风机，因为可以减少成本，也可以确保增加风机的数量，改善各种基础设施的情况，也可以确保有最大的扫风面积，因为风和太阳能是非常相似的，我们收集风力资源的面积决定了发电的量，还要考虑风轮的直径，还要降低维护成本，提高可靠性，在需要运维的时候也要尽可能的去提供运维。预测要在全国范围内得到改善，也要确保电网和政府能够理解，在基础的情况下提供基本的发电量，在中国还是比较低的，虽然中国在新装机容量上是领导者，但是基数还是比较小的。

还要提高可靠性，因为只要预测准确了才能确保可靠性，一旦化石能源退出以后我们会面临着非常多的不确定性，所以一定要确保风机的相关的性能和表现。