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【風電】風機葉片技改“困局”

?? 日期:2022-03-29???? 來源:北極星風力發電網????瀏覽:222????
核心提示:2021年12月國家能源局發布《風電場改造升級和退役管理辦法》征求意見。為老舊機組的技改升級提供了明確可循的政策支撐。由于早期
2021年12月國家能源局發布《風電場改造升級和退役管理辦法》征求意見。為老舊機組的技改升級提供了明確可循的政策支撐。
 
由于早期風電機組的技術水平限制,風資源的利用率并沒有發揮到最大水平,隨著風電平價的全面鋪開,風電葉片技術迭代速度加快,針對老舊風電機組的葉片技改升級進入行業視線,衍生出包括氣動性能改造、葉片延長等多個類型的性能提升服務,成為當前風電領域研究的熱門課題。
 
近年來,陸上風電兆瓦級葉片長度從50-60米增長至80-90米。有專業機構測算顯示,早期70米的葉片延長至80米左右,對應的發電量提升數據可達4-5%。但從切實執行過的項目經驗來看,葉片延長還存在非常多的問題和漏洞,涉及知識產權、安全性風險、施工安全以及評估效果等多個方面。
 
展開來講,一些非孤兒機組的產權、早期國外品牌的葉片設計資料,這些圖紙、文件包括后期的改造設計均需正規授權才可以使用,當前市場上的多數技改服務,在葉片改授權方面還存在很大的不確定性。
 
安全性上,葉片的改動涉及到載荷安全性、主控程序更新、葉片主體強度安全、對變槳系統和傳動系統的影響也要考慮在內。尤其是葉片主體以及粘接部分的安全性問題,保證延長節固定不脫落,還沒有完美的解決方案。
 
葉片技改牽一發而動全身
 
“葉片技改可謂牽一發而動全身。所以業主方要具備一定的甄別能力,形成對葉片技改的供應商篩選、前期設計評估、中期安全監督,以及后期效果評估的能力。”業內專業人士提醒指出。
 
不過,與以上問題隱患相比,葉片延長效果并非行業預估的那么顯著,才是這個行當最致命的。
 
不只一位從事風電運維的專家表示:“葉片技改對于提升風電機組發電量來說比較有限,相對于機組本身的低效原因來說只是錦上添花。”
 
單就延長一項來說,曾有技改從業人士向筆者透露:“針對發電量提升需求而言,葉片延長處理效果并不顯著,但相較于更換葉片的重大投資而言,延長確實是‘兩利相權取其重’的一種方式。”他表示,更換葉片對于提升發電量的效果在10-20%之間,因機組個體差異以及風資源情況,實際發電量的提升空間差距很大。
 
同時,資本回收期也是橫在葉片技改面前的一道坎。一般而言,葉片技改投資回收期約為4-5年,長的甚至7-8年。
 
據CWEA數據,截至2020年底我國風電裝機1.0MW以下機組占3.1%、1.5-1.9MW(幾乎全部為1.5MW機組)占31.1%。也就是說,1.5MW及以下機組占比接近35%,且大部分集中在2010年裝機。對于已經運行超過10年左右的1.5MW及以下機組而言,是否還有延長或更換的必要?
 
寧夏發布的《關于開展寧夏老舊風電場“以大代小”更新試點的通知》中,1.5MW及以下、連續多年利用小時數低下的機組,被鼓勵作為優先開展試點的對象。
 
一旦1.5MW以下機組的以大代小形成趨勢,針對葉片延長類的業務無論從可行性還是經濟性上來說都不是特別占優勢。有專家表示,在當前這個空檔期內,機組葉片延長等技改服務可能還有2-3年的市場時間。
 
不如先聚焦這個世界性難題
 
如果數說葉片延長不是提升發電量提升的必選項,那么葉片覆冰絕對是造成發電量損失的關鍵,而且是困擾業界的一個“世界性難題”。
 
風電機組在零下以及零度運行時,遇到潮濕的寒冷空氣、冰雪、雨水、鹽霧,特別是遇到過冷卻水滴時,就會發生凍冰現象。葉片覆冰后會產生很大的危害,對于年發電量的損失少則達1%-10%,惡劣地區達到20%-50% 。
 
“目前業內防除冰技術的研究大致為加熱除冰、機械除冰和涂層除冰三個技術方向。但當前無論是電力開發企業、葉片生產企業、科研等第三方企業均無綜合效果較好的方案,也無相關標準規范。”有專業人士說到。
 
空氣加熱和電加熱兩種方案的除冰效果較好,但是前期資金投入較大、施工復雜且時間較長,還需要解決防雷的問題;機械除冰無非也就是人工除冰,應用比較廣泛但人工操作費時費力,需停機承擔發電量損失。
 
相比較下來,涂層除冰多為疏水型涂層,是目前施工最簡單、成本也最低的風電葉片防除冰方案。目前國內已經有一些小批量的應用項目。
 
“但在一些項目的應用上,疏水涂層也存在一定的弊端,最顯著的是無法完全杜絕表面的結冰現象,無法持久防覆冰,特別是經過幾輪結冰、融冰循環后,其抗結冰能力明顯下降。”上述專業人士指出。如何解決風電葉片的結冰問題是一項全球性技術難題,也缺乏相應的技術標準和驗證手段,是風電葉片技改、提升發電量水平需要重點攻克的難題。
 
當前,風電后市場潛力巨大,但針對葉片的運維技改及技術創新遠非行業感受到的那么樂觀,這也是該行當未形成具有競爭力企業的原因之一。尤其是在目前提前退役、上大壓小的發展趨勢下,葉片技改正面臨著相對尷尬的發展局面。
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