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金风科技 翟恩地:工程技术创新是平价时代的新常态

北极星风力发电网  来源:北极星风力发电网    2020/12/5 16:04:04  我要投稿  

北极星风力发电网讯: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。北极星风力发电网全程为您直播。

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新疆金风科技股份有限公司总工程师翟恩地出席大会并发表题为“工程技术创新-平价时代的新常态”的主旨演讲。

直播专题:2020年中国海上风电工程技术大会 

以下为发言实录:

翟恩地:上午以协会秘书长的身份主持开会,下午回到自己代表的公司新疆金风科技股份有限公司跟大家汇报一下平价时代海上风电工程技术领域要做哪些事。

第一,平价时代的需求。

今天上午有嘉宾做了一些预测,这是目前各个省统计出来一些规划的容量。开发商、整机商、设计院都在弄,每家的数字稍微有一定不同,我今天拿出来是以Wordmac(音)比较权威的第三方独立机构前一段时间发布的信息,这里是未来十年海上风电吊装量,今年预判到年底370万,明年据每家自己的估计大概700到1000万,但是根据船舶资源等一系列海况条件Wordmac预计520万,到2022年,它估计应该还有200万,以后到“十四五”末、“十五五”步入一个稳定增长的趋势,中国海上风电如果每年有400万的增量其实这个规模已经不算小了,迈向“十五五”末中国海上风电会进入非常平稳的发展道路。

刚才郭总做了一些预判,当前建设成本在各个区域包括塔架的造价,这个实际上也是个大数或者是一个平均数,有的企业管得好成本还比这个低得多。各个省目前脱硫煤炭标杆电价,上午张主任对这个也发表了自己的观点,到底什么叫海上风电平价,上午也讨论了。

第二,海上风电工程技术的挑战及创新。

金风海上风电设计研究院跟每家设计院也在配合,包括几年前我提出来海上风电整体化设计,到底怎么往前推?特别是目前面对要降价降到多少?

首先说一下挑战:1.海上勘察,目前牵头几个大院在勘察这块投入了一些设备,现在勘察很显然有一些问题,一个是岩土勘察的问题。2.水文观测,最近金风也聘了独立的水文观测单位,特别对风和浪流的耦合规范搞的不是很清楚,基于规范也是搞得不是很清楚,我们进行实测最近也取得一些进展。3.塔架设计,这里涉及到更多的载荷,今天时间不是很够,我们准备在每年的设计施工研讨会做细讲,塔架和载荷密切相关,这个船下去对基础设计影响也比较大。4.运维安装,现在全旋转的单叶片吊装技术,金风最近在海上实施吊装,明天也会有一个汇报。

海上勘察,今天来了十几家设计院总工、副总经理等领导,你们体会更深,当前我们国家海上风电勘察,特别是物探、岩土工程勘察还处在不太规范,特别是各大开发商压缩这方面的成本,我们还是要讲清楚,在这方面多投入一点能够在后来的优化设计带来很大的节省,我相信迈向平价是带着是规避不了必须要在前期的勘察多投入一点。勘察接下来是一些参数的确定,最近我们在推整体化设计,六年前我们开始推,各项设计院也在做,这里涉及到很多参数的选取,其实今天为什么把大学的领导也请来?在工业界大学里面有完备的土工实验设备,我们不需要自己再区建了,能跟他们联合把这些岩土工程参数实验做出来,只要解决第一步在海上取样能够达到非扰动土样,还是能够帮我们做出来的,我们国家在土工实验这一块水平不低,各个大学都建了很多这方面的设备。

水文分析,这是我们前期做的稍微比较弱的一面,今天来的河海大学是在水文方面很强的大学,海上风电一开始重点还没有放在这上面,首先是把重点放在风资源勘测、岩土工程勘测,现在发现水文这一块影响比较大,特别是风机10MW以上、叶片百米级,加起来直径达到200米,大家可以塔架那时候至少120米甚至更高,整个整机的频率就达到0.1赫兹,也就10秒,正好跟波浪产生共振,水文这块到底是什么样的状况,光从初步的勘察设计对设计只能做一个保守的假定,因此下一步水文分析这一块要加强。

载荷&基础,走出国门国外支撑结构设计规范体系的差异和互认,自从六年前提出塔架基础一体化设计推到今天基本上被行业认可,而且各家也在做,上午周院士推钢管混凝土,一定能推成但是需要时间,六年前我提出一体化设计的时候能接受的很少,最近一两年各大设计院也起来了,我觉得全行业能够把这个技术推下去非常好,特别是累积变形现在在国内设计没有用起来,现在金风把累积变形方法已经容进来了,在一些个别项目用,全国的特别是平价不推累积变形还是用极限荷载推变形控制在4‰的余度达到平价有一定难度。

载荷,这是各大设计院也在花很多工夫想学习的,跟土木工程不同的地方是载荷是由结构工程师控制的,唯独风电领域载荷是由整机商控制的,这和主机密切相关,虽然各大设计院投入结构工程师做载荷,包括你们买了各方面软件学习,也到金风跟我们研讨到我们这里接受培训,但是载荷和风机密切相关、跟叶片气动密切相关,叶片气动是很大的难题,仅风现在搞了自己HQE型的90米级叶片,这里面涉及到时速、颤振如何对载荷产生影响,包括攻角、变桨都和载荷密切相关,同时风的方向和浪、流的方向如何结合对载荷有什么影响?包括我们想迈向概略设计,如何在风电领域做概略设计来对载荷更进一步优化,载荷下降不下来结构是很难得到很大的优化,只能是小动作,必须要在载荷上下比较大的工夫。

阻尼,阻尼这个事我在行业呼吁比较多,在座的叶片厂商也在做,我自己这边也有一些课题包出去让大学教授做,这个还是我们这个行业一个难点、一个痛点,这是结构动力学核心的东西,到海上风电领域来就是多学科的耦合,叶片是复合材料,塔架基础是钢结构,底下还有岩土、水动力,如何把海上风电结构阻尼测准,如果提高1%我们成本下降都非常可观。右下角这个图展示了阻尼如果从现在海上风电领域每家略微有一点不同,大概都在0.5%右,DNVGL给的推荐值说可以到0.8%到1.2%,但是我相信没有一家在用,个别项目特殊情况,但是行业都没有用,原因就是我们没有这样的数据,因此这也是我们的一个难题。

技术的挑战,工程设计因素的复杂性、设计工艺的要求、设计协同,包括设计工程支撑施工如何高效,设计一定要考虑到施工,做主机设计的时候叫DHX,工程也是一样,做塔架基础设计也要考虑到吊装性、施工性。

这个是塔架细节部分的设计,包括螺栓、法兰如何在平价时代能够优化往前推进,今天因为时间关系每一项没有时间展开讲,目前在海上风电塔架领域有优化的点都会点出来。基础领域,基础组织是设计院,特别是今天来的前五家海上风电的主要设计院,现在做海上风电不只五家,大概有七八家在做,总工、副总经理、分管技术的领导今天都在,在基础设计这一块跟塔架是密不可分跟塔架密不可分,塔架跟叶片受载密不可分,主机商和设计院必须紧密结合才能真正实现一体化设计,推了这么多年一体化,现在行业里面已经达到共识,下一步我们就要实施,整机商跟设计院如何配合?至少在金风我们已经把这个平台建起来,大家可以进入我们平台,今天我也邀请了友商,站在金风的角度我不一定邀请你,但是站在协会的角度我必须邀请你,这是主机商和设计院需要共同努力,真正通过一体化设计从载荷到塔架到基础,使设计院能够实现这样的目标。

基础安装,原来在这个行业不是大家都很重视,比如金风海上风电设计院我们有吊装基础室,非常重视一直在搞这个,真正海上风电将来要降本一个月能不能吊10台,现在一个月极限吊7台5MW以上就不错了,5MW以上在广东这个地方一个月能吊装多少台,吊装技术、叠装技术这些工装工艺都是工程领域需要关注的,这里面我们提出来自安装基础技术,这个在国际上其他国家也已经在适用,我们国家能不能用起来?如何能够达到自安装或者全旋转的单叶片吊装,使得风速能够达到12米甚至13米还可以施工。

抗震技术,今天我请来了杜校长,北京工业大学在抗震这个领域是在国内非常有名的,我也在这里做过兼职教授,前不久在一个海洋防灾的学术研讨会上我发了一个视频演讲,在抗震设计这一块在海上风电领域现状是什么样、未来怎么发展?这个讲的也是金风科技面对江苏盐城一带的海上风电,我们把场地相关的概略设计方法能够用上,跟杜校长、李晓军教授一起进行讨论,想把这些方法能够应用到海上风电工程设计上。

抗冰设计跟上海院在大连庄河做第一个抗冰设计把冰锥做了很多实验,通过大学前期做一些理论的分析,特别是冰的冲击强度和弯曲强度相差比较大,如何利用冰的特性来避开冰的击震带来的冲击载荷对整个结构的影响。

这是金风做的整体华设计,本来叫一体化设计,现在一体化叫得太多了,这还是华能的凡总(音)给我提出来改叫整体化设计,软件的名字还叫海上风电支撑结构一体化设计平台,现在想改成叫整体化设计平台,这个很专业就是针对塔架基础一体化,这样安全系数包括载荷传递都一体化,它本身就是一个结构,这样往下进行设计,金风已经把整个的平台打通,载荷、塔架基础达到了前处理、后处理,我们跟上海院、华东院有一些合作,我还不知道广东项目做了没有,希望能够进入到这个平台做载荷计算,同时把塔架的载荷直接通过数字化的形式传过去,避免原来用PDF传这些设计参数。

漂浮式风机,现在至少有五家单位在做漂浮式,今天上午李主任会议里面也提到漂浮式,我的预判到“十五五”能够达到商业化或者到“十五五”末肯定能达到商业化,明年开始样机会逐渐起来,安装运维这块如何精细化,尤其在区域要建一些平台,安装运营方面今天请来很多单位的老总你们要想一下怎么打造运维船,渡过目前的状况进入稳定的发展阶段到底需要多少船,你们也得测算。

第三,未来的展望。如何从现在开始到2025使得中国海上风电迈向一个新台阶。

以上是我的分享,谢谢各位。

(根据速记整理,未经演讲人审核)


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