На недавнем"Китайская конференция по технологиям морской ветроэнергетики,"С программной речью выступил генеральный менеджер линии морских продуктов. Он подчеркнул, что нынешние узкие места морских ветряных турбин Китая заключаются в лопастях и коренных подшипниках. Учитывая высокий спрос на морские ветряные турбины, производителям крайне важно сосредоточиться на предоставлении решений, которые обеспечивают возврат инвестиций на основе имеющихся цепочек поставок, тем самым поддерживая устойчивое развитие морской ветроэнергетики в Китае.

Путь разработки лопастей ветряных турбин

Рассмотрена эволюция лопастей ветряных турбин в Европе и Китае. В период с 1991 по 2015 год Китай следовал за ними по мощности турбин и размеру лопаток. Однако к 2017 году Китай разработал ветряную турбину диаметром 171 метр, превысив европейский диаметр в 164 метра. К 2019 году и Европа, и США представили еще более крупные турбины диаметром 220 метров. Такое равенство размеров турбин означает, что Китай и Европа сейчас находятся на одинаковом уровне в разработке морских ветряных турбин.

Вызовы и инновации в ветроэнергетике

По данным известного мирового научного журнала, по мере увеличения размеров морских ветряных турбин ветроэнергетический сектор сталкивается с серьезными проблемами в аэродинамике, структурной динамике и гидродинамике. Исследования в этих фундаментальных научных областях не поспевают за ростом диаметров турбин. В отличие от авиационной промышленности, где размах крыльев самолетов не превышал 80 метров даже спустя столетие, ветроэнергетика менее чем за четыре десятилетия достигла диаметра турбины 200 метров.

Была подчеркнута важность постепенного прогресса в инженерно-технологическом прогрессе. Увеличение длины лезвия требует прорыва в материалах и технологиях производства. Опираться исключительно на существующие технологии для увеличения размера лопастей недостаточно для поддержки дальнейшего развития морской ветроэнергетики.

Потребность в материалах для вуали из углеродного волокна

Чтобы поддержать более длинные морские лопасти, отрасль должна пойти на"Неизведанная территория"материалов из углеродного волокна Вуаль. Этот переход отражает ситуацию десятилетней давности, когда Китаю пришлось лицензировать конструкции лезвий у европейских компаний, а основные материалы и оборудование закупались у немецких или японских компаний. Крупные инвестиции в пресс-формы, длительные сроки и незрелые технологические процессы еще больше усложняют разработку, в результате чего эффективность обработки негабаритных лопаток значительно ниже, чем у обычных лопаток, в 3-4 раза. Это представляет собой серьезное препятствие для обеспечения жизнеспособности проекта в условиях нынешних сценариев крупномасштабной установки морской ветровой энергии в Китае. Завеса из углеродного волокна необходима для ветряных турбин следующего поколения, поскольку она удовлетворяет требованиям как к прочности, так и к легкости.

Проблемы в цепочке поставок коренных подшипников

Главный подшипник является еще одним узким местом, возникающим из-за проблем проектирования, проблем с цепочкой поставок и сложностей установки. В частности, цепочка поставок коренных подшипников крупных морских турбин сталкивается с тремя ключевыми проблемами:

1. Диаметр коренного кольца подшипника часто превышает 2 метра, превосходя возможности большинства доступных станков.

2. Есть только два основных поставщика, которым требуется резервирование мощностей как минимум за год.

3. Отечественным поставщикам в настоящее время не хватает возможностей проектирования и обработки таких больших подшипников.

Решения и инновации в области подшипниковых технологий

Применение технологии двойного СРБ для основных конфигураций подшипников обеспечивает поддержку турбин мощностью 5-6 МВт диаметром до 1,5 метров. Это решение, подкрепленное надежной глобальной цепочкой поставок, позволяет привлечь местных поставщиков к проектированию и производству. Напротив, технологии, требующие большего диаметра, такие как двойные ТРБ и ДРТРБ, сталкиваются со значительными проблемами производительности и эффективности.

Оптимизация производительности морских ветряных турбин

Несмотря на проблемы, компания по-прежнему уверена в том, что предоставит решения для морской ветроэнергетики, которые принесут положительную отдачу от инвестиций. Была создана комплексная карта приведенной стоимости энергии (LCOE) для морских ветряных электростанций Китая, которая помогает определять турбины и помогает разработчикам определять прибыльные проекты. Основное внимание уделяется не мощности турбин, а LCOE, при этом выработка электроэнергии является наиболее важным фактором.

Региональная адаптация и анализ чувствительности LCOE

В разных регионах для оптимизации LCOE требуются разные комбинации мощности турбины и диаметра ротора. Компания провела анализ чувствительности LCOE для районов с сильным ветром, таких как Фуцзянь, районов со слабым ветром, таких как Гуанси, и районов со средним и слабым ветром, таких как Чжэцзян. Результаты показывают, что турбины мощностью 6–8 МВт оптимальны для сценариев сильного ветра, а турбины мощностью 4–6 МВт лучше всего подходят для сценариев слабого и средне-слабого ветра. Более низкие скорости ветра требуют большего диаметра ротора и наоборот. Использование углеродного волокна в этих турбинах имеет решающее значение для достижения желаемой производительности и эффективности.

Решение проблем потерь в следах на морских ветряных электростанциях

Морские ветряные электростанции Китая сталкиваются с большими потерями в следе, чем европейские коллеги, из-за более плотной компоновки, более низких скоростей ветра и более стабильной атмосферы. Оценка мощности морских турбин мощностью почти 1,5 ГВт показала, что первоначальные оценки потерь в следе были примерно на 2% занижены. Усилия по снижению потерь в следе с помощью технологии группового контроля следа привели к увеличению выработки электроэнергии на 3-4%. По мере того, как морские ветряные электростанции становятся более плотными, ценность технологии группового контроля следа становится все более значимой. Внедрение углеродного волокна в конструкцию лопастей не только повышает производительность, но и снижает влияние потерь в следе.