2014北京國際風(fēng)能大會之“風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計”專場——荷蘭MECAL公司的Anton de Roest：200米液力海上風(fēng)電機(jī)組的概念設(shè)計

　　中國風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng):一年一度的風(fēng)能行業(yè)的盛會——2014北京國際風(fēng)能大會暨展覽會，于22日在北京新國際展覽中心盛大開幕，本屆大會的主題是“和諧共贏，構(gòu)筑穩(wěn)健的風(fēng)電市場”。10月22日下午“風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計”專場——來自荷蘭MECAL公司的Anton de Roest先生，他演講的內(nèi)容是“200米液力海上風(fēng)電機(jī)組的概念設(shè)計”下面是文字實(shí)錄：
    劉琦：各位來賓，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整體設(shè)計技術(shù)的下半段現(xiàn)在開始。首先，我們有請來自荷蘭MECAL公司的Anton de Roest先生為我們介紹200米液力海上風(fēng)電機(jī)組的概念設(shè)計，接下來我們再次分享200米液力海上風(fēng)電機(jī)組的概念設(shè)計。
    Anton  de  Roest：這是一個調(diào)研報告，也是一個概念報告，希望在15分鐘之內(nèi)給大家講完這個報告。MECAL是在風(fēng)能領(lǐng)域已經(jīng)有了20多年的歷史，它是成立于25年前，我們是剛剛跟如了25歲的生日，也就是說，我們大概在上世紀(jì)90年代開始在風(fēng)能領(lǐng)域進(jìn)行工作，而且我們也跟其他公司合作過，有一些公司大家已經(jīng)不太知道了，但是在這個領(lǐng)域我們還是有豐富的經(jīng)驗(yàn)，以前比較專注小型的風(fēng)機(jī)，現(xiàn)在開始有大型的風(fēng)機(jī)。我們是進(jìn)行風(fēng)機(jī)設(shè)計的，我們總部是在荷蘭，并且也會有很多其他的風(fēng)電場的服務(wù)，我們在北京，還有東京都有自己的分支機(jī)構(gòu)，在美國也有自己的公司。我們進(jìn)行的這些工作都是希望能夠把技術(shù)和工程應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)的制造當(dāng)中，我們會進(jìn)行很多的計算工作，還有概念的設(shè)計，還有一些工作是認(rèn)證的工作，也就是我們基本上是在這個領(lǐng)域的各個方面都有一些自己的業(yè)務(wù)。從整體風(fēng)機(jī)的服務(wù)方案，到整體風(fēng)機(jī)的設(shè)計，我們都會有一定的涉及。
    我們所做的大部分的項(xiàng)目一般來說都是為了讓客戶保證風(fēng)機(jī)的設(shè)計適合他們自己的需求，能夠滿足他們的需要。我們不希望所有的風(fēng)機(jī)制造商都制造一樣的風(fēng)機(jī)，我們覺得很多公司都有自己不同的特點(diǎn)。所以說，制造出來的風(fēng)機(jī)應(yīng)該也是有差別的。我一直都很喜歡這類的圖片，我們滿一下這個風(fēng)機(jī)的大小，一開始出現(xiàn)風(fēng)能的時候這個風(fēng)機(jī)是很小的，大概就是15千瓦這樣的風(fēng)機(jī)，現(xiàn)在已經(jīng)越來越大，出現(xiàn)了一兆瓦的，這個是1994、1995年左右已經(jīng)到了1.3兆瓦。到目前很多人覺得風(fēng)機(jī)的大小可能是有一定的限制，比如說吊裝，還有交通運(yùn)輸?shù)鹊?。但是，我很高興接下來能夠給大家講一下我們這個200米的風(fēng)機(jī)是能夠做到哪些事情。到1999年左右出現(xiàn)了兩兆瓦的風(fēng)機(jī)，現(xiàn)在中國能看到還是有1.5兆瓦的風(fēng)機(jī)還是很重要的，還有另外一部分是2.5兆瓦的，但是這些不是海上的風(fēng)機(jī)，是陸上的。
    接下來講這個概念設(shè)計，我講一下我們的基準(zhǔn)，從那個地方開始，從什么時間點(diǎn)開始計算，接下來是比例升級，然后是200米風(fēng)機(jī)的概述，它是一個什么樣的風(fēng)機(jī)，我們需要做那些選擇，應(yīng)該怎樣去進(jìn)行選擇？首先，我們能看到現(xiàn)在有IEC2，IEC3，有各種不同的風(fēng)機(jī)，它的直徑大概一般是155米，塔的高度是98米。如果說我們這個風(fēng)機(jī)的直徑是200米，基本上應(yīng)該就是10-20兆瓦的風(fēng)機(jī)。我們想探討的主要是轉(zhuǎn)子的大小，轉(zhuǎn)子的大小決定了它的掃過的面積，以及我們能夠從風(fēng)當(dāng)中收獲的能源。首先，我們從6MW的風(fēng)機(jī)開始，我們有以下的這幾個數(shù)據(jù)，比如說它的傾斜，它的錐體，還有懸空高度。我們需要確保這些數(shù)據(jù)都能夠匹配這個200米的風(fēng)機(jī)，確保葉片不會碰到塔架，我們需要做很多的增加。
    接下來我們探討一下比例升級，如果這個葉片直徑達(dá)到150-200米它掃過的面積就會更大，它能夠收集的能源也會更多。這個過程當(dāng)中我們就需要進(jìn)行更多的計算，因?yàn)轱L(fēng)對于轉(zhuǎn)子帶來的力也會更大。我們其中需要涉及到二次函數(shù)的尺度變量，接下來就是三次函數(shù)的尺度變量，還有四次函數(shù)的尺度變量。這些計算還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)槲覀冞€需要看到很多其他的比如說慣性這些問題，還有就是這個葉片的彎折，如果把葉片的長度乘以2，這個彎折的可能性也會更大，如果在設(shè)計當(dāng)中考慮到這些問題，我們就必須一一去解決這些問題。
    接下來一些原則，這是原則，比如說質(zhì)量，還有慣性，隨著直徑的變大，這些不同的數(shù)字也會變大。因此，我們需要進(jìn)行設(shè)計過程當(dāng)中做到足夠的分析，我們要制造這種200米的風(fēng)機(jī)之前，首先必須要看一下我們有什么樣的期望值，我們希望自己第一版的設(shè)計能夠達(dá)到什么樣的一個目的。我們先看一下市場上普遍的重量是多少？然后我們對于這個風(fēng)輪的重量，以及機(jī)艙的重量都進(jìn)行了一系列的調(diào)查，進(jìn)而考慮到從這個傳動系傳送到塔架上的壓力的變化。接下來我們可以從這兩張圖當(dāng)中看到風(fēng)輪重量的升級的比例還有機(jī)艙重量升級的比例。這個200米的風(fēng)機(jī)，額定風(fēng)速是10-13.5m/s左右，一般的風(fēng)機(jī)大概是10m/s左右。我們看中國的地區(qū)，比如黃海地區(qū)，再往北一點(diǎn)，比如山東南部，還有山東省的大部分，它的風(fēng)速等級應(yīng)該是二級，所以我們需要考慮的是二級的工作情況。