主题发言

谢辉:叶片备件联储及提技增效综合解决方案

2020-11-05    东方风力发电网

      谢辉: 各位领导,各位来宾,大家上午好。我今天演讲的题目是《叶片备件联储及提技增效综合解决方案》。

       第一节,叶片备件的市场现状。近年来,随着大型风电机组突飞猛进的发展,外加海陆强壮潮的推动,目前国内的叶片生产线几乎全部在全负荷运转,都在忙于制造大型叶片。由于早期风电行业发展过快,技术工艺跟不上时代节拍,2011年之前装机的老旧机型,单机容量750千瓦到2兆瓦的大约是5万台。所配套的叶片产品质量问题频发。而相应的叶片备件制造面临着模具不全、需求量不稳定、大型叶片制造企业产能排不开的现状,从而导致发电企业经常陷入没有叶片备件替换的困境。十余年来,伴随着中国风电的高速发展,后运维时期的部分叶片,制造缺陷不断暴露,各种质量事故陆续爆发,严重者需要全部更换新叶片,但有些叶片的原始制造厂商已经退出风电市场,也急需有能力的制造企业为这部分叶片保驾护航,尽早解决业主的困扰。

       第二节是叶片备件的市场痛点。主要是四点,一是技术路线不统一,叶型繁多,通用性不高。第二个是各大业主老旧急性装机较微分散,备件储备严重占压资金。三是模具不全,尤其是一些国外的机型叶片的模具需要重新研制,整机数据难以获取。四是老旧机型的叶片备件市场普遍存在订单小、时间不确定等特性,使制造企业无法量产,因此生产成本居高不下。

       第三节是叶片备件供应问题的解决思路。如何能摆脱以上这些痛点,让拥有老旧机型的发电企业避免陷入没有叶片备件替换的困境呢?我提出以下几个思路供大家进行探讨。第一是通过技术手段,尽量提高不同型号的叶片模具的通用性。第二是对外资机型的叶片进行国产化替代。第三是业主、整机厂、制造企业三方联合储备,分摊资金投入和占压问题。第四是各发电企业同机型联合储备,从而有效解决企业的量产问题,同时实现降低成本。

       第四节是在新形成下的产业布局。在产业链合纵连横的大背景下,金盛吉达从战略布局上也做了体系化升级,参股瑞风之翼,从而在风电叶片领域具备了从研发、设计、生产、运维、技改、培训于一体的全产业链服务能力。天津瑞风之翼科技有限公司,主要产品是这些,是新疆金风科技股份有限公司叶片备件及相关零部件的合格供应商。研发制造团队均为原天津鑫茂鑫风的技术生产骨干,掌握风电叶片设计的三大关键技术,具有15年以上的风片研发和生产经验,能够独立完成风电叶片设计。与金盛吉达联手之后,依托金盛吉达在风电后市场12年的市场资源和管理运营经验,不断追求技术创新与时俱进。

       第五届我讲一下风机提技增效的综合解决方案。风电机组的发电量,实测值往往低于设计值,那么怎样才能使风轮捕获更多的风能?从改造叶片的角度出发,提出解决问题的方法以下两种。第一种是增加风轮的扫掠面积,主要是叶尖加长,叶根加长。第二种是提高叶片的气动效率。

       我们前面使用的增功方法适用于以下场合,第一种就是叶片性能下降,当叶片因老化、变形、磨损或者其他质量问题造成的气动性能下降,导致机组发电量明显降低时,通过修复改善叶片外形,可以有效地解决这一类问题。第二个场合是是风场风速低,当风场的年平均风速大幅度低于设计值时,通过增加扫风面积的方法来提高发电量,当其他条件允许时,同时安装VG和GF这些增功附件的效果会更好一些。

       这是叶尖加长,叶尖加长是通过机械连接或者是粘接方式,将叶尖加长端固定到原叶片的叶尖上,通常会将原叶片的叶尖切去一部分或者是直接粘接,这种方法的优点是叶片增重比较少,附加载荷比较小,施工周期短,缺点是粘接质量容易时空,有一定的安全隐患。

       第二种也是更换加长叶尖,对这个定桨距机组配套叶尖的叶尖部分可以单独更换,因此可以通过直接更换加长叶吉叶尖的方法来实现叶片加长。这种改造方式安装简单可靠,施工周期短,如果同时把叶尖小翼及叶根增功附件的效果会更好。下面是示意图。

       还有就是叶根加长。通过在叶根安装加长段的方式来实现叶片加长,它的优点是连接结构可靠,缺点是叶片增重比较多,由于需要拆下叶片在地面操作,施工周期比较长,成本比较高。

       然后是更换加长叶片,通过用更长的叶片来替换原来叶片的方式来实现这个叶片加长。这种方法的优点是发电量提升非常显著,而且能从根本上解决叶片质量缺陷造成的安全问题。缺点是改造成本比较高,周期长,适合叶片存在严重质量隐患的机组和对发电量提升有强烈诉求的用户。

       这是几种加长叶片方法的比较,从这个表里可以看到,更换加长叶片是效果最好的,其他几种,它的发电量提升基本上是比较均匀的,但是前两种的成本比较低,周期比较短。

       然后还有提高叶片气动效率的方法。第一种是叶尖小翼,风电叶片的叶尖位置往往产生较大的诱导阻力使叶片的气动性能下降,在叶片叶尖加装小翼可以改变叶尖流场,从而提高原有风电机组的功率输出,也有助于降低气动噪声,下面这个图就是叶尖单向小翼向吸力面一侧翘起一定的角度。这张图是叶尖双向小翼,它的外形像鲸鱼的尾巴,和单向小翼相比,双向小翼具有这些优点,大家可以看一下。

        还有叶根的增功附件,一般是从以下几类增功附件中选择多项组合改造,这样可以提高增功效果,又能降低安装成本。这个是涡流发生器是应用比较广泛的,它的技术比较成熟,一般叶根一直到叶中都可以安装。

       涡流发生器能有效的减少翼型表面的气流分离,从而提升叶片气动功能。在没有安装涡流发生器之前,它明显可以产生气流分离,安装了之后,它分离的减少就很明显了。

       这个是格尼襟翼,通过安装格尼襟翼能够提高厚翼型的压力系数,改善叶根段的气动性能。

       这个是扰流板,它的作用和格尼襟翼相似,但是安装的位置比格尼襟翼更靠近叶根,能提高叶根翼型的气动性能,更有效地利用风能。这个是翼刀,它也可以增加气流的稳定性。然后还有叶片前缘的修复,常年在野外运行的风电机组叶片在封杀或者是雨蚀的影响下,前缘表面粗糙,甚至外形遭到较大程度的破坏,这将对叶片气动性能产生非常明显的不利影响,发电量大幅下降。一般通过贴耐磨性比较好的前缘保护产品或者是涂高耐磨漆的方法延长前缘磨损周期,可以最大程度的减少这些发电量下降造成的经济损失。

       这个是各种提高叶片气动效率的方法的比较。从表里我们可以看到,安装小翼和涡轮发生器、前缘修复这三项对发电量的提升比较大,尤其是安装双向小翼,它能提高到3%左右。

       下面说一下叶片提技增效的限制条件。叶片提技增效的改造方案受这些因素的影响。第一个是机组的允许载荷,无论是叶片加长或者是增功附件,都会在一定程度上给主机附件加载。在风场实际风速低于设计风速比较多的时候,由于风机一直处在低符合区间运行,增功后也不能达到整机安全载荷的上限,因此改造不受载荷限制。

       第二种限制是发电机功率的限制。叶片增功改造以后,发电机功率在大风速时可能超过额定功率,这类问题主要有两个方面。一种是尽量选择发电机功率不足的机组进行增功改造,对定桨距机组可以调解叶片安装角度,我们还可以通过调节主机控制规律,实现短暂停机,避免超发。

       第三个限制的条件是经济型指标,对风场业主来说,进行叶片增功改造的驱动力是通过初期投资来实现未来的长期收益,而业主的预期是在一定的投资汇报周期内,根据市场调查大部分是三到四年,达到这个收益和成本的平衡。因此,有这样的一个盥洗室,就是增功改造的成本不能大于发电量在三四年之内提供的收益。

       下面简单介绍一下天津金盛吉达新能源科技有限公司。天津金盛吉达新能源科技有限公司成立于2008年1月份,十多年来,我们的脚步已经遍布国内外各大风电厂、整机厂、叶片厂,如今我们公司已经在风电后市场叶片领域体系化布局已经基本完成,已经具备研发、设计、生产、运维、技改、培训于一体的全产业链服务能力,在此希望与各位风电头人携手,共同为2060年的碳中和目标助力。

       谢谢大家。(内容来自现场速记,未经本人审核,如有不妥请联系修改)