技術變革照亮低風速市場投資前景

　　就像所有人看到的那樣，技術變革成就了風電低風速市場，且由于高塔筒智能控制技術的出現，低風速市場再現藍海。可以說，技術變革照亮了低風速市場廣闊的投資前景。 　　
　　回想2009年、2010年，“三北”地區限電嚴重，業內不無憂慮中國風電的發展前景。但事實是，在過去的5年間中國風電非但沒有停滯不前，反而高速發展，以一騎絕塵的姿態連年在全球領跑，其背后的動因在于技術變革。
　　
　　技術變革的里程碑事件發生在安徽來安——2011年1月5日，采用遠景87/1.5MW大風輪智能風機的龍源來安低風速風電場并網發電，開啟了中國風電快速發展的低風速模式。
　　
　　當下中國風電又處在一個迷茫的時期，一方面是風電電價持續下行，每下降2分錢的電價，資本金收益率就會隨之降低2個百分點；另一方面是低風速資源開發已從6米/秒下探到5米/秒，風電項目盈利越發艱難。這兩個層面的壓力壓縮了中國風電發展的空間，更糟糕的是人們依舊看不到改善“三北”地區限電狀況的希望。那么，風電人如何破解目前的困局呢？遠景認為唯有技術變革能給中國風電帶來新的希望。
　　
　　也正因為這樣，遠景愿意和業界分享技術變革的實踐和心得。據比爾?蓋茨的統計，在過去的工業化發展中，人類投入在新能源上的基礎研究還不到其他傳統行業的1%。這說明新能源行業在基礎技術、基礎科學研究上還處于早期階段，其他行業的成熟技術和經驗都還沒有被風電行業所認識和采用。如果比爾?蓋茨了解2015年、2016年中國風電發展的情景興許會樂觀許多——這兩年中國風電開發在向中東部和南方地區快速滲透的同時，風電成本呈現顯著下降趨勢，讓人看到摩爾定律的跡象。這表明中國風電在基礎技術研究方面取得長足進步。這也使遠景更堅定地認為可再生能源的本質是技術。這也是為什么遠景致力于用技術變革破解中國風電發展困境的原因。 　　
　　葉片基礎理論研究取得突破。葉片技術是風電技術中非常重要的環節，也是把風能轉化成機械能的核心部件。隨著低風速資源的開拓，目前葉片的長度已接近A380客機的翼展。問題是，我們能否真實地認識到物理世界中氣流和葉片之間產生的相互作用，如果不能還原風能在流場中的氣流形態，葉片真實的利用價值就失去了前景。專業人士知道，目前葉片氣動性能分析還是基于格朗特在1935年為研究旋翼直升機應用所提出的葉素動量理論，簡單說就是把風輪平面簡化成一個能量盤，其簡化過程是二維的。可是，很多科技文獻和大量的驗證結果已表明，在葉尖速比較低時格朗特理論模型尚能符合風洞實驗結果，但葉尖速比較高時它卻不能真實地體現風輪在流場中的氣流形態。
　　
　　在解決這一技術問題上，航空工業采用全三維的非定常流程還原一個流場繞過葉輪的真實環境。那么問題來了，我們認知的葉片可利用效率其極限究竟在哪里？為回答好這個問題，遠景在科羅拉多成立空氣動力學與氣象研究中心，葉片基礎理論研究取得實質性重大突破，通過葉片創新設計降低風電度電成本。
　　
　　這一點，可以從歷史印跡中得到啟迪。1903年12月17日，萊特兄弟的飛機首飛，打破了“任何比空氣重的機器都不可能飛起來”的論斷。但那時萊特兄弟飛機的機翼是多么粗陋，而今天的波音787已采用三維一體化的機翼流線設計，而目前全球范圍內的風機葉片設計仍舊停留在二維的方法上，遠景開創性地采用三維設計方法，對葉片的8個剖面做了詳盡分析，大幅降低了葉片的疲勞載荷，提升了年發電量。 　　
　　激光雷達降載及電量提升技術。激光雷達系統不僅可以帶來測風的便捷性，同樣可以降低風機的疲勞載荷，并能提升發電量。就像十幾年前，人們無法想象汽車可以是無人駕駛，現在激光雷達技術也能為每臺風機帶來發電量提升和機械載荷的降低，尤其對復雜地形風電場來說這一技術的應用更具價值。
　　
　　目前，復雜地形條件下的風況中湍流越來越大，越是復雜地形低風速風電場其風況帶來的風險越難控制，極小概率的事件可能讓整座風電場付出沉重的成本代價。其根本原因在于，傳統的閉環反饋算法很難讓風機預知未來的風況，即便是遠景的智能風機在沒有配備激光雷達的情況下，也只能用現代控制理論的方法對風機進行建模，但這要建立在閉環反饋的基礎上。
　　
　　試想，如果風機的控制系統能夠加入風速的前饋數據，便會對風機預知未來的風況產生劃時代的意義，這就是為什么遠景用軟件定義激光雷達控制技術并引入到風電領域的價值所在。須要強調的一點是，前饋技術是基于傳感技術的突破，當機器可以戰勝李世石的時候，風變幻的規律也可以被機器的算法來學習，這給風電帶來的價值是難以想象的。
　　
　　正是洞察到了這一點，遠景開發了“基于機艙雷達的智能控制”技術和精確的激光雷達仿真模型，并將其結合到風機控制系統的開發過程中，以使控制系統的仿真更加接近真實環境，以此降低風機轉速波動和疲勞載荷以及減少偏航誤差，提高風機的發電性能以及風場的整場發電收益。 　　
　　數字化風機平臺技術。在平臺技術方面，遠景已經進行5年的實踐，它保障了定制化產品的交付。眾所周知，風輪旋轉帶來效益的時候，其實也在不斷承受著疲勞的彎矩，風機不得不為收益付出成本代價。
　　
　　必須注意的一個問題是，一臺風機在平坦地形可以運行20年，而在復雜地形則運行不到20年。這一非常直觀的現實表明，整機供應商必須有豐富的系列產品，才能應對并滿足市場定制化、多樣化的風機產品需求。
　　
　　作為低風速領域的技術變革引領者，遠景早已意識到在中國南方復雜的山地條件下，不可能再采用一個機型打天下的模式。當需要在短期之內交付大量多樣化的風機產品時，如何在體系上保證及時迅速的交付，便是平臺技術產生的背景。
　　
　　平臺技術早已在汽車行業得到了應用，例如沃爾沃的SPA平臺可以衍生出家族的全系列產品。如同沃爾沃的SPA平臺一樣，遠景數字化風機平臺也能夠真正實現對產品化、系列化和模塊化設計的支撐，可以為復雜山地風電場提供非常豐富的產品序列。 　　
　　全鋼高塔筒智能控制技術。目前我國低風速資源開發已從6米/秒下探到5米/秒，如何讓低風速風電項目盈利成為風電技術變革中的關鍵問題。遠景通過整理全國數千座測風塔數據發現有些低風速區域的風剪切系數超過0.2，甚至達到了0.5，這是可以產生價值創造的發現。以風剪切系數0.3為例，與90米傳統塔筒高度相比，120米高塔筒技術能夠提升300小時以上的發電收益。
　　
　　目前，我國高塔筒技術路線主要有全鋼柔性塔筒和砼鋼混合塔筒兩種，全鋼柔性塔筒以造價低廉、結構傳統、供應鏈成熟、運輸便利、吊裝高效而著稱，其優異的性能得益于智能風機高超的智能控制技術，而砼鋼混合塔筒設計相對簡單，對控制策略沒有過多的要求，但其復雜的施工工藝和價格不菲的預制件成本壓力會延緩這一技術路線的成熟期，施工隊伍的可靠性以及成功的實踐經驗仍是當前行業的短板。可以和業內分享的是，遠景在國內已有批量的“120米全鋼柔性塔筒技術”實際項目應用，這意味著120米高度以上低風速風電場投資藍海已經形成。
　　
　　技術變革的探索和演進表明技術可以推進風電度電成本的下降，但風電要高比例進入電網系統還須解決其間歇性、分布式和波動性這三大問題。為此，遠景致力于布局能源互聯網，發布EnOS能源互聯網操作系統，以此協調能源系統的各個元素，實現美好能源世界的愿景，但這一切取決于行業技術進步，遠景愿與為能源轉型付出努力的人們一起推進技術一路向前，生生不息。