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风电行业的“摩尔定律”?

日期:2017-07-27    来源:静观新能  作者:黄静文

国际风力发电网

2017
07/27
10:49
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关键词: 风电行业 风电技术 风电

    大家都知道摩尔定律:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度,其实在风电领域也是有类似的规律,大家都知道风机的价格一直在降低,而性能一直在提升,而是否有定量规律,因手头没有数据支撑笔者也不好妄下结论。或许,集成电路上可容纳的元器件的数目,这里可以试着换成每发一度电去计算相应的风机成本
 
  虽说存在即合理,再奇葩的设计都有其出现的理由,但从风机本身来看,其发展的方向无非就是bigger,stronger, cheaper,要实现这些变化,那就得从技术路线,子部件技术革新,新的材料,新的工艺这些方面着手。
 
  除大家主观想要使风机更大更强更便宜,客观上,风电行业的发展有其制约因素,大体分两种:
 
  第一种是以欧美国家为典型,发展得早,土地面积是很大的制约因素,这种情况下,同等面积的土地风机总容量要越大越好,所以单机容量就越来越大,事实上,欧美国家陆上风机已经有了很大比例的3MW+的装机以及规划装机(在手订单);
 
  第二种,笔者国就是一个很好的例子,能源局在批项目时,规定的边界条件风场容量,所以开发商在机型选择上有更多余地,50MW为例,过去选33台1.5MW的风机,现在则更多选择25台2MW的风机,也有选20台2.5MW的,以及远景的不同机型混搭方案,而目的则是搭配出风场发电量最优解决方案,换言之,什么马配什么鞍,需考虑风场的风资源情况、地质、以及当地气象特点等等,找到适合的机型装上。
 
  大家已经看到过去的十年里,主流的单机容量从kW级到MW级的转变,风轮直径也是一直增大。目前中国市场主流的机型已经到2.XMW,2010年笔者刚入行,当时的雇主从丹麦设计公司引进的2MW-100m的机型,感觉在当时是挺了不起的事情,当然了,当年的金风、华锐已经有了3MW的机型,而现在再看,海上风电机组已经做到了8MW,而且立项的研发项目都直指10MW+;低风速、超低风速机型比比皆是,每一家整机商都在拼命把叶轮直径往大了做,A家出了2MW-110,B家立马出一款2MW-115来秒杀;风机越来越大了,风轮直接越来越大了,所以相应的,风机也越来越高了,于是塔筒和基础也是从设计到材料,越来越复杂了。为了满足这一系列的变化,风机本身则从软件到硬件都需要进行一系列的升级。说着似乎是很简单的事情,但为了承受越来越介绍大的载荷,从风机基础结构到主控算法都需要相应的改变,大到叶片设计,小到螺栓甚至垫片的选用。
 
  从宏观市场发展来看,在经济发展新常态的情势下,电力供给宽松,而整个电力市场又面临着新增装机和存量装机利用率的悖论,所以除非整个电网系统有长足的发展有能力将多余的电力运送至其他周边国家,或者电力开发商都将新开发的需求挪到国际市场,风电往低风速和海上市场发展几乎是既定的方向(靠近需求端),而且为了和常规电源竞争,风电面临着愈加沉重的成本压力。所以这么看来,未来中国的风机需要发展的方向也是清晰的:需要有更多的适合低风速/超低风速的机型,所以尽管乍一看觉得匪夷所思,觉得是盲目的竞争心态,但确实,大家的风机就是需要越来越大的叶轮直径,需要有越来越高的塔筒做支撑,需要越来越“聪明”的控制系统,需要更经济的海上风电机组并能够适应严苛的海上运行环境(相信前一段时间业内一起海上升压站的爆燃事故也让大家猛地意识到,风机/风电,尤其是海上风电,没那么容易,且不说艰难的吊装过程,风机、基础,以及电缆长期暴露于盐雾及其他腐蚀环境下,一有差错即需要大动干戈动用各类船只去“救火”)。
 
  有很多业内人士以半开玩笑的态度问过笔者:大家风电还有多少年的发展?能不能撑到大家退休?对于这样的疑问,笔者的回答是:从短期变局来看未来趋势,容易一叶障目;从长远趋势看短期变局,自然山高水长。就大家目前的研发水平来说,其实前路还蛮长的。
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