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陆上风电超大熔炼单机时代来临,分段式叶片即将批量应用,移动式叶片工厂或再出江湖

   日期:2020-12-03     来源:球哥看风    浏览:19474    评论:0    
2020年11月30日,GE可再生能源在巴黎正式推出其Cypress 陆上风电机组平台的6.0-164版本,这是GE公司推出的单机容量最大的陆上风电机组。之前ENERCON已经在几年前就推出了陆上7.5MW的风机,只不过ENERCON这家具有性格的风机厂不愿把产品分享全世界。


 
GE公开的6.0MW机型样机图

根据GE发布的信息:GE推出的Cypress 6.0-164陆上风电机组将在2022年投入使用,相比他的上一个平台Cypress5.3-158平台,6.0-164 年发电量可提升11%,将采用两段式叶片,使得物流运输方面更加灵活,这是我所了解到的目前全球公开宣称使用分段式叶片的陆上风力发电机组叶片,虽然有很多的风机厂家在进行研发,都一直没有取得实质性的应用研究进展,但从GE收购了LM来看,LM在分段式叶片方面应该前期做了大量的工作。

分段式叶片将大大突破路上风电的资源开发风速区间

在上半年我写的文章中专题提出,未来山地路上风电场两个运输难题:第一个就是低风速大叶轮直径风机,第二个就是塔筒规格越来越大(虽然单位千瓦的重量下来了,但绝对重量和外形尺寸规格上去了)。而我提到的叶片解决方案最重要的一个解决方案就是使用分段式叶片。

分段式叶片的应用,将会解决两个问题:

1,叶片的运输困难。虽然有叶片举升车,但随着叶片长度的加长,其穿村过寨,各种空中电缆光缆,还有民居,其举升运输是存在天花板的,以GE的这个6MW机型为例,叶轮直径达到164m,叶片长度接近81m,叶片本身的重量将达到30吨,其平均力矩载荷将达到1000吨.米以上,对举升车而言,其要求将持续苛刻,也就意味着叶片的运输单位千瓦成本持续增长。

2,叶片的制造困难。叶片长度超过80m以上,其叶片模具制造也会更加困难,叶片的制造难度同样加大,当然单位千瓦的成本总体呈下降趋势(单机容量加大导致边际成本下降)。

分段式叶片的应用首先是风速较低的区域,其风机受力载荷相对要比高风速类型风机的小得多,加上现在应用碳纤维做主梁,长度80m左右的叶片可以减重20吨/台以上,GE的6MW风机也考虑到了这个应用(LM的技术)。

叶片的开发困难会给未来风资源的开发带来瓶颈限制。未来风电项目新增资源会越来越差,风速会越来越低;国土,林业以及生态红线的限制,能给风电场的机位数越来越少,也就意味着单机容量会越来越大(我这里指的是南方的山地,平原风电场),如果按现有的整体式叶片方案,叶片无法运输到指定机位,其风电场的开发就存在瓶颈。分段式叶片的应用,就极大的拓展了风资源开发范围,5m/s,再到4m/s,也许叶片到100m都不再是难题,尽管碳中和和3060的目标指出,我们有近50亿千瓦的可开发空间,实际绝大部分都在国土,林业和生态红线范围内,风好的地方,基本都是这些开发禁区,相信广大风电前期工作者身有体会。

移动式叶片工厂或重出江湖,再次应用于大容量山地风电场

大容量单机风机叶片在南方山地风电场的应用还有一个巨大瓶颈:80多米的叶片下高速以后,都无法在省道,县道上进行进行运输,意味着倒运距离越来越长,根据目前叶片72m左右的叶片单位千瓦运费高达200-300元/kw,对于未来2500-2800元/kw销售价格而言,就运费比例高达7-8%,即使未来降低2-5个百分点,5%的运费比例也是主机厂无法承受的价格。


 
移动式叶片工厂现场

如何解决?曾经我在2010年云南开创的移动式叶片工厂(现场叶片制造方案)或可解决这个难题。对于南方越来越多的小规模风电场基地,这种移动式叶片工厂方案具有极高的经济效益,将大叶轮直径的叶片模具做成2-3段,直接在风电场区域内进行现场制造,工艺和质量严格按要求执行,根据我当年的方案,可以将运费的比例缩小至50元/kw,这对未来低成本风电主机的应用具有相当重要的意义。

当然这个方案有几个条件需要考虑清楚:一个是非山岭呈线性排布风机的风电场,二是必须有至少15万千瓦以上的规模,第三个是运输条件和倒运距离确实非常长,倒运成本太高。还有就是分段式叶片没得到应用。如果这个条件都符合,我之前开创的移动式叶片工厂完全可以考虑。

当然,叶片的质量必须严格控制,这个生产与生产地点无关,至于生产工艺和质量控制有关。而且随着叶片生产的模块化,原材料、模具、工装以及后处理都已经实现了部分半自动化生产,其质量可靠性得到了极大的提升。 
 

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