华体会全站app下载:风电叶片并非越大越好

发表时间:2023-03-21 05:21:04
来源:华体会官网首页 作者:华体会官网首页下载

  2021年风电的复合材料用量统计,平均复合材料的用量每年是100万吨,到2030年,用量将超过120到170万吨。

  风电整机整体构成,塔筒和叶片成本占比最高达到22%以上。为了适应低风速,平价上网和海上大机组需求,风轮直径不断增大,2020年风轮直径达到230米。

  现在风电叶片的长度,国际上风电叶片最长115米,国内最长叶片是112米。金风研制的叶片长度达到120米,叶片长度最近两年将达到120米。

  随着风电产业的规模化发展,及风电技术进步,在平价上网和3060目标推动下,倒逼风电产业链持续下降,叶片占机组成本25%左右,所以叶片是风电产业关注的重点。风电的价格一直是呈持续下跌的趋势,尤其到2020年,呈现断崖式下跌,2019年招标价格是6000元/千瓦时,到2020年因为抢装的原因一度回升到7000元。到2020年的价格,最低招标价是3548元/千瓦时。

  现在有中材、时代新材、重通、双瑞下线了碳纤维叶片,研究发现,碳纤维是玻璃纤维可以减重达到25%以上。主要的原因是碳纤维的拉伸磨料是玻璃纤维的2到3倍,为了充分利用碳纤维高强高模量优势,控制叶片成本,碳玻混合技术在大型叶片上有重要研究,目前主要研究方向有两个途径。随着碳纤维国产化加快和成本降低,预计在未来五年碳纤维在风电叶片制造中将得到规模化应用。

  风电的可回收率达到了85%到90%,无法回收的部分主要是热固性复合材料。研究叶片可回收技术,研究热塑性复合材料来制造叶片。

  数据显示,2019年全球新增装机的平均单机容量超过2.75MW,相比2009年增长了1.16MW,主流单机容量正在从先前1.5-2.5MW转向3.0MW以上的型号。国内风电装机也显现出大型化趋势,2017年,我国新增风机平均功率首次突破2MW,2018年达到2.2MW。

  2021年上半年,中标规模前三的远景能源、中车风电、金风科技的中标单机规模均超过3GW,机组大型化趋势加速。在风力发电机单机功率提升的过程中,零部件的材料使用量不随功率增长而线性放大,整机制造的单W成本可以随单机功率提升而下降。

  除此之外,当风电机组单机容量提升时,同等装机规模所需的风机数量下降,进而可以缩小风电场的占地面积,降低线路、塔架、安装等成本。经验表明,当机组单机容量由2MW增加至4.5MW时,塔架、安装、土地等要素的每kW投资成本有明显下降趋势,项目的静态投资成本显著降低,进而带动LCOE下降。目前的数据显示,采用2.0MW机组的风电场LCOE约为0.35元/kWh,而采用4.5MW机组的风电场LCOE可降低至0.30元/kWh。

  上半年,我国陆上风电叶片长度不断刷新。5月,三一重能在湖南韶山正式下线型风电叶片,该叶片长达99米,刷新当时已下线的最长陆上风电叶片纪录。6月,运达股份宣布其YD97B叶片在邯郸基地正式下线米,刷新当时陆上最长玻纤风电叶片纪录。

  海上风机市场更加热闹。6月,明阳智能宣布下线米抗台风型海上叶片,创下亚洲最长抗台风型叶片纪录;同月,东方风电宣布B1085A型海上风电叶片下线米,是针对海上中低风速区域研制的风电叶片;7月,上海电气风电宣布S112超长海上风电叶片顺利下线米,再度刷新了国内最长的海上风电叶片纪录。

  最新数据,近两年来我国风电机组的风轮直径增大趋势明显,2021年平均风轮直径增长到151米,较2020年增长了15米,2021年大于150米的风轮直径风机占比显著增长,150米及以上风轮直径占比从2020年的12%快速增长到了66.1%。截至2021年底,海上风电机组风轮直径最大可达186米,陆上风电机组风轮直径最大为175米。

  从各大整机商发布的研发计划来看,未来叶片将变得更长更大。部分企业已经宣布开发MySE 16.0-242海上机型,单机功率可达16兆瓦,叶片长度预计为118米。中国海装也宣布开发16兆瓦海上风电机组,预计叶片长度可能超过125米。

  同等风速情况下,叶片越长,扫风面积更大,发电量也相应增大。近年来,风电大规模开发,风电场选址逐渐转向低风速资源风区,大叶片的应用可有效降低对最低风速的要求,提升发电量。”

  随着风电进入平价时代,招标价格持续下降,全产业链降本需求迫切,风电机组大型化是实现降本的有效路径之一,叶片大型化是提升单机容量的关键。

  目前风电市场对价格相对比较敏感,市场竞争激烈,面临着较大的成本压力,叶片的大型化不仅有助于提高风机发电效率功率,更能降低风电场的机位数,进而降低风电场的造价,缓解开发风场的成本压力。

  叶片尺寸快速增加的背后,不仅是技术的革新,也意味着对风电行业各环节的挑战。

  随着叶片大型化发展,厂房规划也需要随之变更,并不是换套模具就能完成。如明阳叶片从86.5米升级到 111.5米,模具的占地面积更大,原有的厂房容纳不下同样数量的模具,转运及堆场所需要的空间也相应变大,这就意味着需要重新做厂房布局。与此同时,叶片制造难度也会增加,由于大叶片的体积和重量更大,需要铺设的材料更多,所需要的时间更长,像铺层、灌注、合模等工序就非常耗费人力和时间。

  叶片从60米到100米,长度增加了66%,重量增加了300%,生产一支叶片的人工增加。5毫米制造公差在百米叶片上实现起来非常有难度,对制造环节提出了更苛刻的要求。100米以上的叶片重量可达60吨以上,挑战风电运输设备尤其是风场最后一公里运输。

  俄乌战争后,为了实现最大限度的回避俄罗斯能源,欧洲宣布了一系列的海上风电项目但现实情况是,目前市场上并没有足够的风机基础安装船舶或风电涡轮机安装船(WTIVs)来满足欧洲在政治上的雄心。

  为17兆瓦以上的风力涡轮机设计新船是很困难的,因为我们目前不确定它们会变得多大,而且它们可能会变得非常大。如果你在船太大或太小的问题上做出了错误的决定,可能意味着你最终拥有的船舶没有达到市场所需的最佳状态。它将按计划运行,但就涡轮机制造商设定的市场而言,它不是最佳的。这对船东和开发商来说都将是昂贵的。

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