尊敬的各位來賓下午好，首先感謝主辦方東方風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)和眾多供應(yīng)鏈伙伴提供的平臺(tái)，讓我們有機(jī)會(huì)一起交流。很榮幸能夠作為壓軸的嘉賓來演講。
在最近幾年上海電氣憑借西門子的產(chǎn)品和我們長期積累的海上運(yùn)維能力，在海上風(fēng)電市場取得了領(lǐng)先。作為先行者我們對(duì)于中國海上風(fēng)電的發(fā)展，包括海上葉片有了一些思考和體會(huì)，在此很愿意和大家一起分享，希望能起到拋磚引玉的作用。
我的報(bào)告分為四個(gè)部分。第一部分簡要介紹一下上海電氣在葉片領(lǐng)域所做的一些工作。第二部分是中國海上風(fēng)電葉片的前景與挑戰(zhàn)。第三部分是度電成本驅(qū)動(dòng)海上葉片的發(fā)展。第四部分是總結(jié)。
首先簡單介紹上海電氣在葉片開發(fā)領(lǐng)域所做的一些工作，上海電氣是成立于2006年，從成立之初我們就將葉片視為最核心的部件，尋求自己設(shè)計(jì)葉片。從2009年至今，我們先后形成了四個(gè)平臺(tái)10余款葉片產(chǎn)品。一直以來上海電氣批量裝機(jī)的自有的風(fēng)電機(jī)組全部來自于自己的葉片設(shè)計(jì)，上海電氣也是執(zhí)行自有葉片設(shè)計(jì)態(tài)度最堅(jiān)決的整機(jī)廠家。我們之所以選擇這樣的方式可以從后面介紹的葉片和整機(jī)一體化設(shè)計(jì)來尋找答案。
首先不妨讓我們大家一起暢想一下中國海上風(fēng)電葉片的前景。在2016年我國的海上風(fēng)電裝機(jī)有了一個(gè)明顯的增長，在年底出臺(tái)了風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃，規(guī)劃顯示在“十三五”的剩余四年，也就是2017-2020年，中國的海上風(fēng)電將迎來新的發(fā)展契機(jī)。第二，海上葉片它的技術(shù)含量更高，并且目前沒有形成有效的充分的一個(gè)競爭環(huán)境，因此它享受一定的議價(jià)。第三，海上葉片可以說是高端制造的體現(xiàn)，掌握了海上葉片可以提升整個(gè)葉片的技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)海上陸上協(xié)調(diào)，最終促進(jìn)陸上葉片的技術(shù)水平和盈利能力的提升。最后一個(gè)是未來全球的海上風(fēng)電的市場增長的潛力十分巨大，中國的領(lǐng)先葉片企業(yè)應(yīng)該能夠走出去，參與到全球的市場競爭。在此之前我們需要修煉內(nèi)功，夯實(shí)國內(nèi)的海上葉片發(fā)展。
我們常說前途是光明的，但道路是曲折的?？v然有美好的前景，但是我們也要面對(duì)我們面臨的嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)一是我國的海上資源嚴(yán)格來說并不算是非常的理想。按照年平均風(fēng)速我們大致可以將中國的海域劃分為三大板塊，這部分我們快速的瀏覽一下。因此我們說在中國除了福建、臺(tái)灣海峽以外，中國大部分的海域都可以歸納為低風(fēng)速海域的范疇，適合開發(fā)低風(fēng)速的海上風(fēng)機(jī)。由此給我們帶來的挑戰(zhàn)就是葉片將更長，葉片的設(shè)計(jì)和制造難度將更大，由此帶來的可靠性的要求更高，成本控制的難度也就更大。
挑戰(zhàn)二是中長期度電成本的下降壓力，在過去的五年全球特別是歐洲的海上風(fēng)電的度電成本已經(jīng)下降了40%以上。在未來的幾年這個(gè)下降的趨勢(shì)仍然是會(huì)以一個(gè)并不算是特別平緩多趨勢(shì)下降。中國的海上風(fēng)電才剛剛起步，我們的海上風(fēng)電的度電成本的下降速率可能不會(huì)下那么快，但是這個(gè)作為一個(gè)趨勢(shì)是不可阻擋的，降低度電成本既是提高海上風(fēng)電競爭性的必要要求，同時(shí)也是我們做大做強(qiáng)海上風(fēng)電這個(gè)道路的必由之路。我們想作為葉片的相關(guān)從業(yè)人員，我們?nèi)~片在海上風(fēng)電的度電成本下降過程中，能夠扮演什么樣的角色，起到什么樣的作用，這個(gè)我們將在第三部分做詳細(xì)的闡述。
說到度電成本，我們不能不談LCOE這個(gè)概念，在座的很多嘉賓可能都已經(jīng)非常熟悉這個(gè)概念，但可能也有部分嘉賓不是很了解，請(qǐng)?jiān)试S我做個(gè)簡單的介紹，LCOE英文全程翻譯過來就是品種化度電成本，它是衡量能源綜合成本以評(píng)估其經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。從下面的這個(gè)公式我們可以看到這個(gè)是經(jīng)過簡化之后的LCOE的一個(gè)計(jì)算模型，主要與四個(gè)因素有關(guān)：機(jī)組成本、風(fēng)電場其他一次性資本投資、運(yùn)維成本、分母式發(fā)電量。從這個(gè)公式我們可以看出度電成本的下降不僅僅依賴于成本的下降，如果我們能夠提高發(fā)電量，同樣也可以帶來度電成本的下降。上面這個(gè)LCOE的下降路徑圖是我們參照歐洲的海上風(fēng)電的度電成本的下降路徑所設(shè)想國內(nèi)未來的一個(gè)下降路徑，歐洲的成功經(jīng)驗(yàn)可以作為我們一個(gè)重要的參考。
度電成本驅(qū)動(dòng)海上葉片的發(fā)展。在這一部分我們將LCOE的公式提煉出來，從LCOE公式的這四個(gè)要素分析葉片在這四個(gè)要素中到底發(fā)揮什么樣的作用。首先第一個(gè)是機(jī)組成本的下降，我們首先分析的是生產(chǎn)效率所能帶來的葉片價(jià)格的降低，左邊這張圖是我們?cè)O(shè)想的6兆瓦級(jí)以上的海上葉片，如果按照目前的國內(nèi)陸上葉片的生產(chǎn)工藝，我們說生產(chǎn)這樣一片葉片，大概7天一片，這個(gè)可能并不算是一個(gè)十分保守的預(yù)計(jì)，如果我們將生產(chǎn)效率提高到3天一片，成本構(gòu)成就發(fā)生了一個(gè)變化。從這個(gè)對(duì)比我們可以看出葉片的固定資產(chǎn)攤銷和開發(fā)成本的比重發(fā)生了大幅的下降。此外我們分析了這兩種生產(chǎn)效率下的一個(gè)葉片的總的制造成本的對(duì)比，從這個(gè)對(duì)比可以看出后者的成本比前者下降了14%左右，既然提高生產(chǎn)效率可以降低葉片的制造成本，那么通過哪些途徑可以提高葉片的生產(chǎn)效率呢？我們認(rèn)為最大的可能性可能是來自于新工藝的開發(fā)，比如說更改葉片的鋪層方式，其次是更多的使用預(yù)制件，再者就是研制和使用定制化的工裝，最后是增加自動(dòng)化的投入當(dāng)然最后的兩項(xiàng)無疑會(huì)增加固定資產(chǎn)的投入，這是需要我們來權(quán)衡這些固定資產(chǎn)投入所帶來的成本增加與我們提高效率所能帶來的成本的降低，這個(gè)誰大誰小。
這一頁P(yáng)PT我們?nèi)匀粐@葉片對(duì)于機(jī)組成本下降的作用展開，那就是葉片和整機(jī)的一體化設(shè)計(jì)能夠顯著的降低機(jī)組成本?，F(xiàn)在國內(nèi)越來越多的整機(jī)企業(yè)開始自己設(shè)計(jì)葉片，然后交給葉片企業(yè)來生產(chǎn)。我想這主要是因?yàn)檎麢C(jī)企業(yè)設(shè)計(jì)葉片具有非常明顯的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。這主要是因?yàn)槿~片的設(shè)計(jì)與機(jī)組的載荷，控制策略設(shè)計(jì)還有部件的設(shè)計(jì)是相互制約、多輪迭代的一個(gè)過程。整機(jī)企業(yè)來設(shè)計(jì)葉片具有第三方無法比擬的效率優(yōu)勢(shì)和信息優(yōu)勢(shì)。此外，更關(guān)鍵的是整機(jī)企業(yè)能夠站在一個(gè)度電成本模型的高度去衡量每一項(xiàng)技術(shù)變更，或者每一項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于整個(gè)風(fēng)電場收益率所帶來的影響，這個(gè)也是目前國外風(fēng)電巨頭所采取的這種設(shè)計(jì)方式。
葉片對(duì)于機(jī)組成本降低的另外一個(gè)影響因素是葉片載荷的降低，葉片載荷的降低能夠降低機(jī)組其它部件的載荷，進(jìn)而也就降低了這些部件的重量和成本。葉片載荷的降低我們認(rèn)為可以有以下幾個(gè)途徑：一是新材料的使用，主要是使用更高模量的增強(qiáng)材料，其次是使用更加低密度的原材料。比如說市場上現(xiàn)在已經(jīng)有了低密度的膠黏劑，那么對(duì)于其他的主要原材料我們未來能否開發(fā)出低密度的，這個(gè)我們不妨大膽的假設(shè)一下。二是新的生產(chǎn)工藝，比如說碳纖維主梁拉擠板材的應(yīng)用。在過去一年碳纖維拉擠板材作為主梁是一個(gè)非常熱門的話題。三是降低設(shè)計(jì)的安全裕度，我們可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，通過測(cè)試和驗(yàn)證來選用更低的安全系數(shù)，進(jìn)而可以通過降低安全裕度來減重。
降低葉片載荷第二方面一個(gè)大的途徑是采用新的氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是新的更先進(jìn)翼型的開發(fā)，另外一個(gè)就戮彎扭耦合，我們可以利用彎紐耦合的效應(yīng)來做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后是先進(jìn)的控制技術(shù)，當(dāng)然這不在葉片的討論范圍之內(nèi)。從后面兩項(xiàng)我們可以看出葉片和整機(jī)的關(guān)聯(lián)性非常強(qiáng)，它們的整體設(shè)計(jì)可以說是影響到機(jī)組成本的方方面面。
葉片對(duì)于機(jī)組成本下降的最后一個(gè)影響是葉根節(jié)圓直徑的控制，這對(duì)葉片重量關(guān)聯(lián)性非常大，葉根直徑的控制對(duì)葉片重量的關(guān)聯(lián)性很大，節(jié)園直徑越小葉片的重量越低，由此葉片的成本也就越低，同樣因?yàn)槿~片和變糨軸承和輪轂是依次連接的關(guān)系，節(jié)圓直徑越小變槳軸承就越小，我們反過來說就是葉根直徑越大，變槳軸承和輪轂尺寸也會(huì)相應(yīng)越大，帶來變槳軸承、輪轂的尺寸、加工設(shè)備也會(huì)提高。特別是對(duì)于輪轂，當(dāng)尺寸大到一定程度制約設(shè)備加工能力，由此帶來制造成本的大幅上升。
說完葉片對(duì)于機(jī)組成本下降所帶來的影響，我們?cè)賮碛懻撊~片對(duì)于發(fā)電量的影響。一般我們說到葉片往往想到的會(huì)是將葉片延長，但我們認(rèn)為葉片延長不僅僅只影響發(fā)電量，還會(huì)與其他的要素相關(guān)，所以這個(gè)我們將放在最后來討論。我們認(rèn)為提高發(fā)電量最單純而又沒有其它不良影響的是采用先進(jìn)的外型，這個(gè)主要是先進(jìn)翼型的開發(fā)和氣動(dòng)附件的使用。對(duì)于翼型來說我們可以研究新的翼型，比如說提高翼型的鋸齒比，因?yàn)檫@個(gè)前面嘉賓談的非常多了，我們快速的把它過掉。
下面來談一下葉片對(duì)于度電成本影響的第三個(gè)因素，風(fēng)電場其他一次性資本投入的影響。首先第一個(gè)要素是運(yùn)輸成本，作為大型的海上風(fēng)電機(jī)組，葉片的運(yùn)輸陸運(yùn)將會(huì)變得非常的困難，所以我們建議葉片廠應(yīng)該是優(yōu)先選擇在港口附近設(shè)立，同樣對(duì)于在葉片的海上運(yùn)輸這一環(huán)節(jié)，我們最好是開發(fā)和使用這種運(yùn)輸和吊裝一體化的安裝平臺(tái)。
另外再來看影響其它一次寫投入的另外一個(gè)因素是吊裝成本。在陸上風(fēng)電基本上采用的吊裝方式是葉片隨著輪轂作為風(fēng)輪吊裝，但是對(duì)于海上葉片，其基本的方式，主流的方式都是單葉片吊裝，這主要是因?yàn)閱稳~片吊裝具有如下的優(yōu)勢(shì)，一個(gè)是它所需要的操作空間更小，另外一個(gè)就是成本單葉片吊裝所能夠承受的吊裝時(shí)候的風(fēng)速的范圍更廣，這樣會(huì)擴(kuò)大風(fēng)機(jī)的吊裝時(shí)間窗口。我們知道海上施工是多要素集中開展，涉及到大量的環(huán)節(jié)，如果我們能夠把吊裝的施工窗口擴(kuò)大，這無疑會(huì)大大的縮減吊裝的成本。作為葉片我們能做的就是說在設(shè)計(jì)的時(shí)候就要考慮吊裝夾具區(qū)域的補(bǔ)強(qiáng)。
最后再來分析葉片對(duì)于度電成本下降的最后一個(gè)因素，也就是運(yùn)維成本的影響。首先我們以一個(gè)案例來比較，我們假設(shè)更換機(jī)組葉片同樣在陸上和海上，以從運(yùn)輸成本和吊裝成本的兩個(gè)角度來比較它們之間的成本差異。從這個(gè)圖的對(duì)比我們可以看出海上葉片它們兩個(gè)的成本可以說差異是巨大的。所以說如果當(dāng)海上葉片發(fā)生了失效，其對(duì)運(yùn)維成本的影響是非常巨大的。因此我們從這個(gè)角度來說，海上葉片運(yùn)行的可靠性對(duì)于運(yùn)維成本有著非常重要的影響。
下面我們來分析運(yùn)維可靠性的第一個(gè)方面，就是運(yùn)行可靠性。我們知道作為海上風(fēng)電，其在運(yùn)行過程中遇到的主要威脅主要有兩個(gè)，一是雨蝕，二是雷擊。雨蝕方面行業(yè)內(nèi)已經(jīng)形成的比較高的重視，對(duì)它的危害性有個(gè)高度的共識(shí)，并且現(xiàn)在已經(jīng)有了比較成熟可靠的方案。其次我們?cè)賮砜蠢讚?，海上葉片遭受雷擊的可靠性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸上，我們可以察看標(biāo)準(zhǔn)里面的公式，在這個(gè)公式中ND，也就是海上雷擊危險(xiǎn)事件數(shù)，分析它的各項(xiàng)參數(shù)可以看出海上葉片發(fā)生雷擊的風(fēng)險(xiǎn)是陸上葉片的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。此外海上因?yàn)橛宣}霧的關(guān)系，葉片表面容易受到鹽霧的污染，葉片表面的絕緣性能會(huì)下降，導(dǎo)致接閃器的接閃效率降低，葉片更容易遭受到雷擊損傷，因此對(duì)于海上葉片的防雷我們必須要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)和測(cè)試驗(yàn)證的過程。
影響運(yùn)維成本的另外一個(gè)因素是設(shè)計(jì)可靠性，我們常說的話就是設(shè)計(jì)可靠性需要可靠性的設(shè)計(jì)。這個(gè)意思就是說可靠性作為一個(gè)工程的話，需要在公司這樣一個(gè)層面來進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)和策劃，并且一個(gè)最終可靠性的一個(gè)良好的結(jié)果是一個(gè)長期積累的過程。另外一個(gè)對(duì)運(yùn)維成本的影響很大的因素就是檢測(cè)，同樣檢測(cè)它和可靠性是相互關(guān)聯(lián)的，檢測(cè)的項(xiàng)目恰恰就是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的薄弱環(huán)節(jié)。我們不難想象，海上葉片的檢測(cè)范圍和細(xì)致程度，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸上。當(dāng)然對(duì)于海上葉片我們到底需要做哪些檢測(cè)，需要怎么樣區(qū)別做檢測(cè)，相信后面我們的整機(jī)企業(yè)、葉片企業(yè)以及第三方測(cè)試認(rèn)證機(jī)構(gòu)，以后會(huì)在這方面有一個(gè)深度的研究和探討。
最后再回到前面，我們?cè)賮碛懻撊~片對(duì)于整個(gè)度電成本所能夠帶來的一個(gè)影響。在昨天下午的大佬對(duì)話環(huán)節(jié)剛好也談到了這個(gè)話題，我們認(rèn)為葉片對(duì)于機(jī)組成本主要是有這些影響。首先當(dāng)葉片加長以后，首先是葉片的重量會(huì)增大，進(jìn)而也就導(dǎo)致了葉片的一個(gè)成本的上升。此外，當(dāng)葉片的長度增加到一定程度以后，將不可避免的帶來節(jié)圓直徑的擴(kuò)大，前面我們說過節(jié)圓直徑的擴(kuò)大會(huì)造成變槳和輪轂的變大，也就導(dǎo)致它們的成本上升。最后我們說當(dāng)葉片加長以后，同樣功率的機(jī)組在相同發(fā)電量情況下，葉片它的轉(zhuǎn)速會(huì)降低，而相同的發(fā)電量它的扭矩將會(huì)提高，這樣會(huì)給全動(dòng)鏈帶來更大的載荷，這將就需要我們的全動(dòng)鏈也就更好，導(dǎo)致機(jī)艙也就會(huì)大，這一系列的變化都將會(huì)導(dǎo)致我們的機(jī)組成本增加。所以說我們?cè)趺礃觼砗饬咳~片到底增大到多少合適，我認(rèn)為應(yīng)該站在一個(gè)更高的高度，用一個(gè)更客觀的指標(biāo)來評(píng)價(jià)，那就是風(fēng)電廠業(yè)主的內(nèi)部收益率，我們以某一款大功率，大兆瓦級(jí)的海上機(jī)組，以某一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的長度來分析，它在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長度下的內(nèi)部收益大概是這樣一個(gè)曲線。當(dāng)我們把葉片的長度增加到5%的時(shí)候，它的內(nèi)部收益率有一個(gè)明顯的提升。當(dāng)長度增加到10%的時(shí)候，這個(gè)收益提升的幅度已經(jīng)有大大的縮小。如果我們最后把長度提高到15%，可以看到它的收益率會(huì)大幅度降低，甚至比標(biāo)準(zhǔn)長度的收益率還不如。這里我們僅僅只是考慮了葉片增長對(duì)于機(jī)組程度的影響，此外葉片增長會(huì)對(duì)另外兩個(gè)因素，風(fēng)電場一次性投入的影響。因?yàn)橐苊庑l(wèi)留效應(yīng)，所以機(jī)組間距將更大末。最后葉片長度增長毫無疑問會(huì)帶來，所以葉片長度增加是一個(gè)牽一發(fā)而動(dòng)全身的過程，因此對(duì)于葉片長度的增加我們應(yīng)該采用一個(gè)非常審慎的原則。
最后我們做一個(gè)總結(jié)，一是海上葉片的發(fā)展應(yīng)該以降低海上風(fēng)電度電成本為驅(qū)動(dòng)。二是海上葉片是高端制造的體現(xiàn)，發(fā)展海上風(fēng)電葉片會(huì)促進(jìn)陸上葉片的發(fā)展。三是海上葉片的發(fā)展模式與陸上不同，可靠性顯得尤為重要。四是通過增加葉片長來獲取發(fā)電量的提升，需要統(tǒng)籌考慮，謝謝大家?。ǜ鶕?jù)速記發(fā)出，如有錯(cuò)誤請(qǐng)諒解?。?/div>
