11月16日,中歐海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)合作與技術(shù)創(chuàng)新論壇在鹽城召開,遠景能源海上產(chǎn)品線總經(jīng)理謝德奎出席海上風(fēng)電技術(shù)與創(chuàng)新分論壇,介紹遠景海上風(fēng)電十年耕耘,推出的EN-200/7MW機組在江蘇、山東、浙江、廣西等廣大中國低風(fēng)速海域能平價、強交付、高可靠,助力海上風(fēng)電再啟新篇。
江蘇海域?qū)氏茸呦蚱絻r,產(chǎn)業(yè)鏈上下協(xié)同形成降本合力
離岸距離60-70公里,風(fēng)速約7.8米/秒,平價目標(biāo)電價為0.39元/度,這是江蘇省管海域未來平價的典型場景。海上風(fēng)機的成本占海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的35%左右,因此海上風(fēng)電平價需要產(chǎn)業(yè)鏈上下協(xié)同,合力創(chuàng)新降本。在上述典型場景指標(biāo)下,遠景對比不同容量、不同葉片的概念機型產(chǎn)品發(fā)現(xiàn),塔基、海纜、升壓站施工若在“十四五”期間能實現(xiàn)20%-30%的降本,遠景能源Model Y平臺的EN-200/7MW這款機型,相比搶裝前的價格能下降35%,達到4350元/千瓦以下,可以大程度保障未來可施工性、供應(yīng)鏈可獲得性,協(xié)同實現(xiàn)在江蘇省管海域內(nèi)的平價。
對于國管海域的典型場景,除風(fēng)機之外的BOP部分還需要再降價5%-10%,以一個假定概念機型11MW,葉輪直徑為242米,價格要比搶裝前下降40%,達到3900元/千瓦以下,可實現(xiàn)150公里以外江蘇國管海域內(nèi)的平價。
謝德奎表示:“江蘇海上從資源稟賦、施工設(shè)備可獲得性和本地供應(yīng)鏈能力,都是目前國內(nèi)好的,考慮到儲能配置要求、未來能源島、制氫及綠電溢價帶來的經(jīng)濟效應(yīng),無論是省管海域還是國管海域,江蘇海上風(fēng)電都大有可為!
海上風(fēng)電“彎道超車”可能存在風(fēng)險,掌握核心部件設(shè)計和穩(wěn)健測試驗證是關(guān)鍵
謝德奎認(rèn)為,目前業(yè)界對于海上風(fēng)機升級換代過于激進和樂觀,缺乏扎實穩(wěn)健的路線圖。從中歐海上風(fēng)電歷程發(fā)展對比可以看出,歐洲海上風(fēng)電機組發(fā)展具有明確路徑,基本為4-6MW到8-9MW,再規(guī)劃14-15MW,每個兆瓦區(qū)間都有足夠測試驗證窗口、安裝量和運行時間,保證行業(yè)穩(wěn)健有序發(fā)展。
目前中國海上風(fēng)電的風(fēng)險在于,搶裝期內(nèi)10GW的機組運行時間不到一年,且基本都是新型機組,平均功率從5MW直接躍升到10MW級別。謝德奎指出:“以往機型定義是歐美帶中國,現(xiàn)在迅速跨越到中國帶歐美,測試驗證和供應(yīng)鏈準(zhǔn)備時間因而被極大地壓縮。”
同時,戰(zhàn)略核心部件也“被”跨越隔代發(fā)展。從今年發(fā)布的機型來看,海上葉片長度將從160米左右拉伸到200米以上;齒輪箱扭矩從5kNm直接跨越到10-22kNm,需要注意的是歐洲現(xiàn)在規(guī)劃的大只有18kNm;主軸承直徑從0.8米檔增加到2-3米檔以上,無論從部件的測試驗證,還是從批量工業(yè)化制造角度,都面臨不小的挑戰(zhàn)。
遠景Model Y理性降本的6個策略
面對“彎道超車”的風(fēng)險,降低30%-40%的成本,以更低的價格,更可靠的性能交付市場,命題已經(jīng)交給壓力巨大的主機廠商。謝德奎表示,遠景能源用技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)提升風(fēng)電經(jīng)濟性,面向中國海上風(fēng)電平價推出的Model Y平臺提供6個應(yīng)對策略:
一是平臺模塊化理念。產(chǎn)品貨架可以實現(xiàn)跨功率和風(fēng)輪的敏捷定制組合,保證80%以上的組件大化復(fù)用率。
二是核心部件從進口到國產(chǎn)化到完全自主開發(fā)。目前遠景實現(xiàn)了包括葉片、齒輪箱、發(fā)電機、主軸承和變槳軸承等核心戰(zhàn)略部件全自研,以及OEM代工質(zhì)量深度把控,供應(yīng)及時性與可靠性進一步提升。
三是價值大化被驗證技術(shù)和供應(yīng)鏈,突破邊界持續(xù)尋找優(yōu)方案。謝德奎認(rèn)為,不能單純追求創(chuàng)新,所有創(chuàng)新都需要服務(wù)于技術(shù)經(jīng)濟性。以海上單樁和分段式葉片的技術(shù)演進為例,單樁從一開始被認(rèn)為只能適用不超過30米水深,到目前歐洲海上探索將單樁和導(dǎo)管架及漂浮式基礎(chǔ)的切換經(jīng)濟點延伸到60米水深。類似情景,考慮到物流可運輸性,當(dāng)初行業(yè)認(rèn)為長于150米風(fēng)輪的葉片不得不使用分段式葉片,時至今日,超過200米的風(fēng)輪葉片依然沒有考慮分段式設(shè)計。因此,遠景堅持在海上繼續(xù)挖掘雙饋+高速齒輪箱傳動鏈的技術(shù)經(jīng)濟性價值,Model Y平臺采用雙饋高速技術(shù)路線。雙饋曾經(jīng)存在的滑環(huán)和軸承等問題在多年的應(yīng)用中都已被解決,缺陷率下降90%。而遠景針對海上需求進行了針對性技術(shù)創(chuàng)新,海上雙饋發(fā)電機能滿足15個月運維周期的需求,發(fā)電量特別是中高風(fēng)速段發(fā)電量高,且穩(wěn)定可靠,其已經(jīng)沉淀了將近20年的供應(yīng)鏈非常成熟且性價比極佳。
四是輕量化設(shè)計創(chuàng)造系統(tǒng)優(yōu)。目前200米以上葉片依然遵循大化被驗證技術(shù)和供應(yīng)鏈的邏輯,在當(dāng)初行業(yè)認(rèn)為超過140米風(fēng)輪就應(yīng)該使用碳纖維葉片的認(rèn)知下,遠景超過200米風(fēng)輪葉片依然在使用非常穩(wěn)定可靠供應(yīng)的玻纖葉片技術(shù),并可以做到跟碳纖相比,重量毫不遜色,甚至可以輕10%-20%,隨著機頭重量和整體機組載荷減輕,遠景Model Y機組重量相比行業(yè)平均水平輕量化10%以上,這一切都源自對系統(tǒng)載荷控制、部件設(shè)計和供應(yīng)鏈的精準(zhǔn)把握,而輕量化的整機加上先進的動態(tài)加阻控制算法又通過一體化設(shè)計進一步大幅降低塔基重量。
五是DFX工藝設(shè)計降低全生命周期的成本。遠景的EPD集成開發(fā)流程確保在完成系統(tǒng)設(shè)計的同時,所有大部件更換的工藝工裝方案全部完成,并同時在樣機運行中完成實地驗證。靈活的策略工藝使綜合工程增效30%以上,大部件更換效率提升20%的同時可降低成本70%。
六是深度的臺架測試和海量在役風(fēng)機的現(xiàn)場驗證。遠景能源江陰測試中心基于全球部署海量風(fēng)機的伽利略平臺,可以對設(shè)計可靠性進行多層級立體性驗證,逐步達成部件子系統(tǒng)、整機系統(tǒng)“數(shù)字模型與物理實體”的一致性,解決具體的質(zhì)量和安全問題,支持遠景敏捷開發(fā)、迅速迭代產(chǎn)品。
2008年遠景成立之初,就在丹麥設(shè)立全球創(chuàng)新中心進行海上風(fēng)機研發(fā),截至2020年在中國已經(jīng)累計超過3GW的海上風(fēng)機可靠運行業(yè)績。在解決了一些初期典型失效,包括葉尖腐蝕、環(huán)控、部件腐蝕及機械共振等典型問題后,劣質(zhì)質(zhì)量成本大幅下降了90%。新推出的Model Y平臺充分吸取了遠景3GW運行和行業(yè)的經(jīng)驗教訓(xùn),從EN-200/7MW和EN-190/8MW起步,平臺模塊化的設(shè)計保證未來基于該平臺可以快速實現(xiàn)6MW功率跨度和40米風(fēng)輪跨度的組合升級機型。
“深布局、控風(fēng)險、穩(wěn)規(guī)劃,遠景將堅定不移通過全線自主設(shè)計和深度測試驗證,及提前供應(yīng)鏈布局,降低產(chǎn)品跨越隔代開發(fā)帶來風(fēng)險。同時遠景致力推動射陽零碳母港計劃,在現(xiàn)有供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)上,遠景提供的風(fēng)電、綠氫、儲能及方舟系統(tǒng),繼續(xù)助力射陽打造零碳新工業(yè)體系,助力江蘇海域加速平價化!敝x德奎說。