《風(fēng)能》封面故事 | 遠(yuǎn)景海上破冰

遠(yuǎn)景Model Y 平臺首發(fā)的EN-200/7.0MW、EN-190/8.0MW兩款機(jī)型，能否成為2022 年、2023年海上風(fēng)電符合平價預(yù)期的里程碑?

2021 年的海上風(fēng)電，一邊是鎖定政策電價情境下的“搶裝”，一邊是去補(bǔ)貼焦慮伴生的平價預(yù)期，執(zhí)著于海上風(fēng)電的人們，渴望更深、更快的度電成本下降幅度。

大咖們預(yù)測，我國海上風(fēng)電有望于2025年實(shí)現(xiàn)平價?；\統(tǒng)地說，是基于歐洲海上風(fēng)電降本的幅度和我國陸上風(fēng)電的降本邏輯，指望更大功率的海上風(fēng)電機(jī)組，更期待時間帶來技術(shù)進(jìn)步。

然而，對于那些只爭朝夕的“海上風(fēng)電人”而言，2025年的平價是解不了近渴的“遠(yuǎn)水”，即便2022年的海上風(fēng)電失去了“國補(bǔ)”，他們也要自主推進(jìn)競爭態(tài)勢下的項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)度，但難度超乎想象和認(rèn)知。“面朝大海，2022年的海上風(fēng)電不是春暖花開，而是冰霜到來。”一位海上風(fēng)電開發(fā)企業(yè)的高管告訴《風(fēng)能》，“我做夢都想海上風(fēng)電平價破冰，夢做多了，我開始懷疑自己是不是得了強(qiáng)迫癥。”

不過，如果這位高管看見整機(jī)企業(yè)的努力，就會相信2022年、2023年定會有海上風(fēng)電平價破冰的機(jī)組矗立在某個海域，正如2010年橫空出世的EN-87/1.5MW低風(fēng)速智能風(fēng)機(jī)一樣，忽然就改變了中國風(fēng)電的開發(fā)格局。

海上機(jī)組去哪兒

針對山東、廣西等低風(fēng)速近海淺水海域，及江蘇等中低風(fēng)速淺海海域，高電量是實(shí)現(xiàn)平價的關(guān)鍵因素。EN-200/7.0MW相比當(dāng)前搶裝的5.XMW級別機(jī)組，單位千瓦掃風(fēng)面積提升了15%，同時機(jī)組帶來風(fēng)輪升高與尾流降低，可以綜合提升電量15%。7m/s低風(fēng)速場址整場滿發(fā)平均可達(dá)3100小時，7.8m/s中低風(fēng)速場址整場滿發(fā)平均可達(dá)3700小時，度電成本根據(jù)行業(yè)整體走勢樂觀預(yù)期可降20%-30%。

一個40萬千瓦近淺海低風(fēng)速項(xiàng)目的開發(fā)團(tuán)隊(duì)研判EN-200/7.0MW機(jī)型及其應(yīng)用場景后，認(rèn)為近海范圍平價可行性比較高，較大掃風(fēng)面積的機(jī)型更有利于平價預(yù)期的達(dá)成。背后的邏輯也不難理解：更低風(fēng)速下，更大的單位千瓦掃風(fēng)面積是電量收益的基礎(chǔ)保證，但是過大的風(fēng)輪直徑又會呈指數(shù)推高塔筒、基礎(chǔ)重量和吊裝等配套工程的造價，在當(dāng)前技術(shù)水平下，論證的結(jié)果顯示EN-200/7.0MW剛好在高電量與適當(dāng)造價平衡點(diǎn)，是這個場景下收益相對突出的機(jī)型方案。

這種場景下的工程造價較低，但低造價絕不是低質(zhì)量，工程價值鏈上的所有參與方是“命運(yùn)共同體”，項(xiàng)目能做成大家才有得做，讓利成就項(xiàng)目幾乎是不二的選擇。據(jù)上述團(tuán)隊(duì)運(yùn)用工程模型推演，以廣西海域平價線預(yù)測，除了塔筒、基礎(chǔ)造價因?yàn)闄C(jī)型的選擇顯著下降之外，海纜、升壓站、施工等維度都承擔(dān)不同程度的成本降幅，平價的可實(shí)現(xiàn)性才有保障。

EN-200/7.0MW機(jī)型去廣西、山東、江蘇等海域，而EN-190/8.0MW機(jī)型最適用的則是廣東和浙江的海域了。

由于受地質(zhì)、水深及臺風(fēng)的影響，廣東、浙江海域的塔基造價非常高，大功率機(jī)組是有效降低工程造價的直接手段。問題在于，海工設(shè)備的限制和臺風(fēng)機(jī)型工況載荷的不確定性導(dǎo)致大功率機(jī)組的風(fēng)輪究竟大到何種尺寸能恰到好處，成為一個合情合理的科學(xué)問題。綜合來看，在這兩個省份的海域建設(shè)風(fēng)電場，年平均風(fēng)速低、離岸距離遠(yuǎn)的海域，短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)平價的難度還是比較大的。因此，這兩個省份相對較高的風(fēng)速或者離岸相對較近的海域成為平價首先可能實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目開發(fā)區(qū)域。

一臺機(jī)組抗臺風(fēng)不是靠鋼鐵的強(qiáng)壯來死扛，而是需要更優(yōu)、更主動的抗臺風(fēng)策略。道理很清楚，但怎么優(yōu)化抗臺策略，卻是一連串的技術(shù)升級、載荷優(yōu)化、材料優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的訴求，每個環(huán)節(jié)的背后代表著相當(dāng)?shù)耐度牒拖鄳?yīng)的收獲。遠(yuǎn)景Model Y 平臺的EN-190/8.0MW機(jī)型，在優(yōu)化抗臺風(fēng)策略后，可以做到安全且更經(jīng)濟(jì)。

針對廣東、浙江等中風(fēng)速、中等水深造價的海域，EN-190/8.0MW相比當(dāng)前搶裝的5.XMW級別機(jī)組，在接近的電量水平下，單機(jī)容量提升54%，40萬容量場址可以減少機(jī)位數(shù)量23臺，結(jié)合遠(yuǎn)景先進(jìn)載荷優(yōu)化最優(yōu)塔基造價，綜合BOP預(yù)期可同比降低40%，度電成本根據(jù)行業(yè)整體走勢樂觀預(yù)期可降30%-40%。這組數(shù)據(jù)背后的道理其實(shí)不難理解，大直徑風(fēng)輪在高極限風(fēng)下載荷增加顯著，因此，如果更大的風(fēng)輪不能獲取足夠的電量來補(bǔ)充高極限風(fēng)給其帶來的基礎(chǔ)塔筒造價的增加，那么就失去了追求更大風(fēng)輪直徑的意義。同時值得注意的是，更大的風(fēng)輪必須要用更高的塔筒來配套，而更高的塔筒由高極限風(fēng)所導(dǎo)致的造價增加是更加難以承受的。開發(fā)團(tuán)隊(duì)反復(fù)論證的結(jié)果顯示，EN-190/8.0MW是這個場景下最優(yōu)的機(jī)型方案。

Model Y背后的產(chǎn)品邏輯

一樣的Model，不一樣的Model Y。特斯拉Model Y是電動汽車，一個在道路上行走的交通工具。遠(yuǎn)景Model Y平臺上的機(jī)組，則是一個在空中捕獲風(fēng)能發(fā)送綠色電力的大機(jī)器。

從潮間帶到近海，再到遠(yuǎn)海，單機(jī)功率從1.5MW到4MW，再到5.XMW，歷經(jīng)10年海上風(fēng)電度電成本持續(xù)突破的實(shí)踐，最高規(guī)劃搭載12MW功率等級的遠(yuǎn)景Model Y平臺低調(diào)地成為海上風(fēng)電平價之路的標(biāo)志牌，“戰(zhàn)略定力下的堅(jiān)持和持續(xù)”是其最牢固的內(nèi)核。

這就不難理解，遠(yuǎn)景通過Model Y平臺的前瞻性規(guī)劃，兼顧當(dāng)前供應(yīng)鏈和技術(shù)的成熟度，遞進(jìn)開發(fā)符合海域場景的風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品，一款款機(jī)型一步步破冰前行，像根基一樣支撐2022年、2023年海上風(fēng)電可見的平價預(yù)期圖景。

Model Y平臺究竟有沒有這般能耐?這是一個可以從“技術(shù)先進(jìn)性、供應(yīng)鏈可獲得性和整體可靠性”三個方面來回答的問題，既是參考答案，也是看清海上風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品的角度。

關(guān)于技術(shù)先進(jìn)性，度電成本的領(lǐng)先度，是Model Y技術(shù)先進(jìn)性的表征，而先進(jìn)技術(shù)的核心則需要先進(jìn)的架構(gòu)思想和數(shù)字化工具來支撐，這兩點(diǎn)遠(yuǎn)景都已經(jīng)做到了。

比如大葉片，早在3年前，遠(yuǎn)景葉片團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn)，在葉片處于最優(yōu)葉尖速比時，自由渦方法可以避免傳統(tǒng)的BEM理論預(yù)測失效問題，獲得更準(zhǔn)確的最優(yōu)功率系數(shù)和最優(yōu)葉尖速比。3年的持續(xù)自研葉片設(shè)計與制造，終于驗(yàn)證做實(shí)葉片效率的突破：葉片最佳捕獲段的氣動效率提升5%以上的同時，能確保整體承載邊界提升10%。

自2011年變頻器自研成功后，遠(yuǎn)景對核心部件的自主研發(fā)十年孜孜不倦，因?yàn)?ldquo;夢想+”匯聚到Model Y平臺的世界頂級專家，在我國不遺余力地解決掉海上大功率葉片、主軸承、發(fā)電機(jī)、齒輪箱等核心部件的設(shè)計和制造瓶頸，EN-200/7.0MW、EN-190/8.0MW下海水到渠成。

關(guān)于供應(yīng)鏈可獲得性，遠(yuǎn)景坦言，正是基于供應(yīng)鏈可獲得性的考慮，遠(yuǎn)景才審慎將EN 200/7.0MW、EN-190/8.0MW 兩款海上機(jī)型在這個時間點(diǎn)投放市場，一款機(jī)型為一個海域而生，海上風(fēng)電步步穩(wěn)行。

強(qiáng)大的自研體系也支撐了EN-200/7.0MW、EN-190/8.0MW這對“伽利略兄弟”的整體可靠性。

對機(jī)組產(chǎn)品而言，可靠性不僅要看整機(jī)設(shè)計可靠性，更要看部件級、系統(tǒng)級臺架測試，及整體運(yùn)行測試結(jié)果。其中，系統(tǒng)級的臺架測試最能體現(xiàn)一家整機(jī)企業(yè)對機(jī)組運(yùn)行生態(tài)與能力邊界的認(rèn)知程度，這是技術(shù)硬實(shí)力的體現(xiàn)，也是遠(yuǎn)景投入巨資打造業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的整機(jī)系統(tǒng)級測試標(biāo)桿的初衷。

前來調(diào)研EN-200/7.0MW和EN-190/8.0MW機(jī)型的開發(fā)企業(yè)團(tuán)隊(duì)，特別研究了這兩款機(jī)型的大部件在遠(yuǎn)景江陰測試中心的多層級立體性驗(yàn)證情況，設(shè)計安全邊界和冗余都有充分的數(shù)據(jù)支撐。遠(yuǎn)景江陰測試中心是一個復(fù)合測試驗(yàn)證系統(tǒng)，也就是高保真測試驗(yàn)證平臺、機(jī)組健康感知運(yùn)行系統(tǒng)和深度測量機(jī)群三大支撐，逐步達(dá)成部件子系統(tǒng)、整機(jī)系統(tǒng)“數(shù)字模型與物理實(shí)體”的一致性，用測試驗(yàn)證持續(xù)外推海上機(jī)組運(yùn)行機(jī)理認(rèn)知邊界，解決具體的質(zhì)量和安全問題。

下海以后，每臺伽利略風(fēng)機(jī)都有數(shù)字孿生模型，實(shí)體機(jī)組運(yùn)行被完全透明化，可靠性狀況就擺在運(yùn)行端，一切與可靠性相關(guān)的數(shù)據(jù)和行為皆在掌控中，運(yùn)行可靠性成為真正看得見的可靠。

自帶安裝和運(yùn)維降本功能

與革新硅料工藝、硅片技術(shù)就可以大幅度降低度電成本的光伏產(chǎn)品相比，風(fēng)電機(jī)組因其巨大旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)和動力系統(tǒng)的固有屬性，涉及空氣動力、結(jié)構(gòu)動力、仿真、電力電子、電氣傳動、控制技術(shù)、人工智能、新材料等前沿和交叉學(xué)科，技術(shù)進(jìn)步的難度要高得多。風(fēng)電度電成本的下探“密碼”潛伏于整條的價值鏈中，發(fā)現(xiàn)和發(fā)掘降本價值是所有參與者的責(zé)任，畢竟海上風(fēng)電度電成本盡早達(dá)到與燃煤發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價平價是風(fēng)能人共同的目標(biāo)。

可以說，遠(yuǎn)景Model Y平臺出產(chǎn)的機(jī)組都具備安裝和運(yùn)維降本功能。這源于Model Y極致模塊化的特性，真正做到系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、部件與部件之間接口分明且互不干擾，賦予機(jī)組產(chǎn)品超強(qiáng)的工程靈活性，實(shí)現(xiàn)主機(jī)的整體、半整體、局部組裝等豐富的組合裝配方式，加上各種先進(jìn)工裝吊具的應(yīng)用，可以產(chǎn)生最優(yōu)的發(fā)運(yùn)、組裝、出海、吊裝工程路徑和效率，直接節(jié)省安裝工程項(xiàng)目成本。

這也彰顯了遠(yuǎn)景海上風(fēng)電機(jī)組高效交付和供應(yīng)鏈資源整合能力。9月3日，江蘇啟東80萬千瓦海上風(fēng)電場在建項(xiàng)目，遠(yuǎn)景率先完成EN-161/5.2MW海上智能風(fēng)機(jī)全部吊裝。基于塔筒平臺預(yù)組裝模式和新型扁擔(dān)梁吊具工藝技術(shù)，提升安裝綜合效率30%，為率先完成吊裝任務(wù)提供可靠的技術(shù)支撐。

關(guān)注海上風(fēng)電運(yùn)維的開發(fā)企業(yè)會發(fā)現(xiàn)，Model Y平臺EN-200/7.0MW和EN-190/8.0MW機(jī)型的工程靈活性及創(chuàng)新吊具，也為后期的風(fēng)電場運(yùn)維降本提供了技術(shù)支持。比如大部件運(yùn)維，遠(yuǎn)景自主研制的海上風(fēng)電機(jī)組大部件更換設(shè)備“悟空”，實(shí)現(xiàn)了不借助傳統(tǒng)風(fēng)電安裝支腿船，僅使用自研吊裝設(shè)備和普通平板拖船，即可在海上更換機(jī)艙內(nèi)大部件，不但其單次作業(yè)綜合成本較傳統(tǒng)方案能降低35%以上，還大大提升了運(yùn)維效率。

顯然，海上風(fēng)電場快速運(yùn)維為風(fēng)電場多發(fā)電贏得了時間。在多發(fā)電訴求上，EN-200/7.0MW和EN-190/8.0MW機(jī)型可以借助伽利略系統(tǒng)數(shù)字孿生和網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)，在不改變機(jī)組物理狀態(tài)的情況下，使其使用壽命突破目前的25 年時限，在更長運(yùn)行生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率最優(yōu)，持續(xù)推低度電成本;在確保機(jī)組使用壽命的基礎(chǔ)上，基于其實(shí)時疲勞損傷和壽命估計模型，科學(xué)合理“消費(fèi)和呵護(hù)”疲勞壽命，延長機(jī)組使用壽命，通過增值進(jìn)而降低度電成本。

據(jù)模型預(yù)測，基于伽利略系統(tǒng)運(yùn)行的EN-200/7.0MW和EN-190/8.0MW“伽利略兄弟”，在適用的海域場址，一座40萬千瓦的風(fēng)電場在其全壽命周期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)3%的發(fā)電量提升。