尊敬的各位來賓下午好，首先感謝主辦方東方風力發(fā)電網(wǎng)和眾多供應鏈伙伴提供的平臺，讓我們有機會一起交流。很榮幸能夠作為壓軸的嘉賓來演講。
在最近幾年上海電氣憑借西門子的產品和我們長期積累的海上運維能力，在海上風電市場取得了領先。作為先行者我們對于中國海上風電的發(fā)展，包括海上葉片有了一些思考和體會，在此很愿意和大家一起分享，希望能起到拋磚引玉的作用。
我的報告分為四個部分。第一部分簡要介紹一下上海電氣在葉片領域所做的一些工作。第二部分是中國海上風電葉片的前景與挑戰(zhàn)。第三部分是度電成本驅動海上葉片的發(fā)展。第四部分是總結。
首先簡單介紹上海電氣在葉片開發(fā)領域所做的一些工作，上海電氣是成立于2006年，從成立之初我們就將葉片視為最核心的部件，尋求自己設計葉片。從2009年至今，我們先后形成了四個平臺10余款葉片產品。一直以來上海電氣批量裝機的自有的風電機組全部來自于自己的葉片設計，上海電氣也是執(zhí)行自有葉片設計態(tài)度最堅決的整機廠家。我們之所以選擇這樣的方式可以從后面介紹的葉片和整機一體化設計來尋找答案。
首先不妨讓我們大家一起暢想一下中國海上風電葉片的前景。在2016年我國的海上風電裝機有了一個明顯的增長，在年底出臺了風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃，規(guī)劃顯示在“十三五”的剩余四年，也就是2017-2020年，中國的海上風電將迎來新的發(fā)展契機。第二，海上葉片它的技術含量更高，并且目前沒有形成有效的充分的一個競爭環(huán)境，因此它享受一定的議價。第三，海上葉片可以說是高端制造的體現(xiàn)，掌握了海上葉片可以提升整個葉片的技術水平，實現(xiàn)海上陸上協(xié)調，最終促進陸上葉片的技術水平和盈利能力的提升。最后一個是未來全球的海上風電的市場增長的潛力十分巨大，中國的領先葉片企業(yè)應該能夠走出去，參與到全球的市場競爭。在此之前我們需要修煉內功，夯實國內的海上葉片發(fā)展。
我們常說前途是光明的，但道路是曲折的。縱然有美好的前景，但是我們也要面對我們面臨的嚴峻的挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)一是我國的海上資源嚴格來說并不算是非常的理想。按照年平均風速我們大致可以將中國的海域劃分為三大板塊，這部分我們快速的瀏覽一下。因此我們說在中國除了福建、臺灣海峽以外，中國大部分的海域都可以歸納為低風速海域的范疇，適合開發(fā)低風速的海上風機。由此給我們帶來的挑戰(zhàn)就是葉片將更長，葉片的設計和制造難度將更大，由此帶來的可靠性的要求更高，成本控制的難度也就更大。
挑戰(zhàn)二是中長期度電成本的下降壓力，在過去的五年全球特別是歐洲的海上風電的度電成本已經(jīng)下降了40%以上。在未來的幾年這個下降的趨勢仍然是會以一個并不算是特別平緩多趨勢下降。中國的海上風電才剛剛起步，我們的海上風電的度電成本的下降速率可能不會下那么快，但是這個作為一個趨勢是不可阻擋的，降低度電成本既是提高海上風電競爭性的必要要求，同時也是我們做大做強海上風電這個道路的必由之路。我們想作為葉片的相關從業(yè)人員，我們葉片在海上風電的度電成本下降過程中，能夠扮演什么樣的角色，起到什么樣的作用，這個我們將在第三部分做詳細的闡述。
說到度電成本，我們不能不談LCOE這個概念，在座的很多嘉賓可能都已經(jīng)非常熟悉這個概念，但可能也有部分嘉賓不是很了解，請允許我做個簡單的介紹，LCOE英文全程翻譯過來就是品種化度電成本，它是衡量能源綜合成本以評估其經(jīng)濟性的重要指標。從下面的這個公式我們可以看到這個是經(jīng)過簡化之后的LCOE的一個計算模型，主要與四個因素有關：機組成本、風電場其他一次性資本投資、運維成本、分母式發(fā)電量。從這個公式我們可以看出度電成本的下降不僅僅依賴于成本的下降，如果我們能夠提高發(fā)電量，同樣也可以帶來度電成本的下降。上面這個LCOE的下降路徑圖是我們參照歐洲的海上風電的度電成本的下降路徑所設想國內未來的一個下降路徑，歐洲的成功經(jīng)驗可以作為我們一個重要的參考。
度電成本驅動海上葉片的發(fā)展。在這一部分我們將LCOE的公式提煉出來，從LCOE公式的這四個要素分析葉片在這四個要素中到底發(fā)揮什么樣的作用。首先第一個是機組成本的下降，我們首先分析的是生產效率所能帶來的葉片價格的降低，左邊這張圖是我們設想的6兆瓦級以上的海上葉片，如果按照目前的國內陸上葉片的生產工藝，我們說生產這樣一片葉片，大概7天一片，這個可能并不算是一個十分保守的預計，如果我們將生產效率提高到3天一片，成本構成就發(fā)生了一個變化。從這個對比我們可以看出葉片的固定資產攤銷和開發(fā)成本的比重發(fā)生了大幅的下降。此外我們分析了這兩種生產效率下的一個葉片的總的制造成本的對比，從這個對比可以看出后者的成本比前者下降了14%左右，既然提高生產效率可以降低葉片的制造成本，那么通過哪些途徑可以提高葉片的生產效率呢？我們認為最大的可能性可能是來自于新工藝的開發(fā)，比如說更改葉片的鋪層方式，其次是更多的使用預制件，再者就是研制和使用定制化的工裝，最后是增加自動化的投入當然最后的兩項無疑會增加固定資產的投入，這是需要我們來權衡這些固定資產投入所帶來的成本增加與我們提高效率所能帶來的成本的降低，這個誰大誰小。
這一頁PPT我們仍然圍繞葉片對于機組成本下降的作用展開，那就是葉片和整機的一體化設計能夠顯著的降低機組成本。現(xiàn)在國內越來越多的整機企業(yè)開始自己設計葉片，然后交給葉片企業(yè)來生產。我想這主要是因為整機企業(yè)設計葉片具有非常明顯的一個優(yōu)勢。這主要是因為葉片的設計與機組的載荷，控制策略設計還有部件的設計是相互制約、多輪迭代的一個過程。整機企業(yè)來設計葉片具有第三方無法比擬的效率優(yōu)勢和信息優(yōu)勢。此外，更關鍵的是整機企業(yè)能夠站在一個度電成本模型的高度去衡量每一項技術變更，或者每一項技術設計參數(shù)對于整個風電場收益率所帶來的影響，這個也是目前國外風電巨頭所采取的這種設計方式。
葉片對于機組成本降低的另外一個影響因素是葉片載荷的降低，葉片載荷的降低能夠降低機組其它部件的載荷，進而也就降低了這些部件的重量和成本。葉片載荷的降低我們認為可以有以下幾個途徑：一是新材料的使用，主要是使用更高模量的增強材料，其次是使用更加低密度的原材料。比如說市場上現(xiàn)在已經(jīng)有了低密度的膠黏劑，那么對于其他的主要原材料我們未來能否開發(fā)出低密度的，這個我們不妨大膽的假設一下。二是新的生產工藝，比如說碳纖維主梁拉擠板材的應用。在過去一年碳纖維拉擠板材作為主梁是一個非常熱門的話題。三是降低設計的安全裕度，我們可以根據(jù)標準的要求，通過測試和驗證來選用更低的安全系數(shù)，進而可以通過降低安全裕度來減重。
降低葉片載荷第二方面一個大的途徑是采用新的氣動和結構設計，主要是新的更先進翼型的開發(fā)，另外一個就戮彎扭耦合，我們可以利用彎紐耦合的效應來做結構設計。最后是先進的控制技術，當然這不在葉片的討論范圍之內。從后面兩項我們可以看出葉片和整機的關聯(lián)性非常強，它們的整體設計可以說是影響到機組成本的方方面面。
葉片對于機組成本下降的最后一個影響是葉根節(jié)圓直徑的控制，這對葉片重量關聯(lián)性非常大，葉根直徑的控制對葉片重量的關聯(lián)性很大，節(jié)園直徑越小葉片的重量越低，由此葉片的成本也就越低，同樣因為葉片和變糨軸承和輪轂是依次連接的關系，節(jié)圓直徑越小變槳軸承就越小，我們反過來說就是葉根直徑越大，變槳軸承和輪轂尺寸也會相應越大，帶來變槳軸承、輪轂的尺寸、加工設備也會提高。特別是對于輪轂，當尺寸大到一定程度制約設備加工能力，由此帶來制造成本的大幅上升。
說完葉片對于機組成本下降所帶來的影響，我們再來討論葉片對于發(fā)電量的影響。一般我們說到葉片往往想到的會是將葉片延長，但我們認為葉片延長不僅僅只影響發(fā)電量，還會與其他的要素相關，所以這個我們將放在最后來討論。我們認為提高發(fā)電量最單純而又沒有其它不良影響的是采用先進的外型，這個主要是先進翼型的開發(fā)和氣動附件的使用。對于翼型來說我們可以研究新的翼型，比如說提高翼型的鋸齒比，因為這個前面嘉賓談的非常多了，我們快速的把它過掉。
下面來談一下葉片對于度電成本影響的第三個因素，風電場其他一次性資本投入的影響。首先第一個要素是運輸成本，作為大型的海上風電機組，葉片的運輸陸運將會變得非常的困難，所以我們建議葉片廠應該是優(yōu)先選擇在港口附近設立，同樣對于在葉片的海上運輸這一環(huán)節(jié)，我們最好是開發(fā)和使用這種運輸和吊裝一體化的安裝平臺。
另外再來看影響其它一次寫投入的另外一個因素是吊裝成本。在陸上風電基本上采用的吊裝方式是葉片隨著輪轂作為風輪吊裝，但是對于海上葉片，其基本的方式，主流的方式都是單葉片吊裝，這主要是因為單葉片吊裝具有如下的優(yōu)勢，一個是它所需要的操作空間更小，另外一個就是成本單葉片吊裝所能夠承受的吊裝時候的風速的范圍更廣，這樣會擴大風機的吊裝時間窗口。我們知道海上施工是多要素集中開展，涉及到大量的環(huán)節(jié)，如果我們能夠把吊裝的施工窗口擴大，這無疑會大大的縮減吊裝的成本。作為葉片我們能做的就是說在設計的時候就要考慮吊裝夾具區(qū)域的補強。
最后再來分析葉片對于度電成本下降的最后一個因素，也就是運維成本的影響。首先我們以一個案例來比較，我們假設更換機組葉片同樣在陸上和海上，以從運輸成本和吊裝成本的兩個角度來比較它們之間的成本差異。從這個圖的對比我們可以看出海上葉片它們兩個的成本可以說差異是巨大的。所以說如果當海上葉片發(fā)生了失效，其對運維成本的影響是非常巨大的。因此我們從這個角度來說，海上葉片運行的可靠性對于運維成本有著非常重要的影響。
下面我們來分析運維可靠性的第一個方面，就是運行可靠性。我們知道作為海上風電，其在運行過程中遇到的主要威脅主要有兩個，一是雨蝕，二是雷擊。雨蝕方面行業(yè)內已經(jīng)形成的比較高的重視，對它的危害性有個高度的共識，并且現(xiàn)在已經(jīng)有了比較成熟可靠的方案。其次我們再來看雷擊，海上葉片遭受雷擊的可靠性要遠遠高于陸上，我們可以察看標準里面的公式，在這個公式中ND，也就是海上雷擊危險事件數(shù)，分析它的各項參數(shù)可以看出海上葉片發(fā)生雷擊的風險是陸上葉片的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。此外海上因為有鹽霧的關系，葉片表面容易受到鹽霧的污染，葉片表面的絕緣性能會下降，導致接閃器的接閃效率降低，葉片更容易遭受到雷擊損傷，因此對于海上葉片的防雷我們必須要有嚴謹?shù)脑O計和測試驗證的過程。
影響運維成本的另外一個因素是設計可靠性，我們常說的話就是設計可靠性需要可靠性的設計。這個意思就是說可靠性作為一個工程的話，需要在公司這樣一個層面來進行規(guī)劃、設計和策劃，并且一個最終可靠性的一個良好的結果是一個長期積累的過程。另外一個對運維成本的影響很大的因素就是檢測，同樣檢測它和可靠性是相互關聯(lián)的，檢測的項目恰恰就是風險評估的薄弱環(huán)節(jié)。我們不難想象，海上葉片的檢測范圍和細致程度，要遠遠高于陸上。當然對于海上葉片我們到底需要做哪些檢測，需要怎么樣區(qū)別做檢測，相信后面我們的整機企業(yè)、葉片企業(yè)以及第三方測試認證機構，以后會在這方面有一個深度的研究和探討。
最后再回到前面，我們再來討論葉片對于整個度電成本所能夠帶來的一個影響。在昨天下午的大佬對話環(huán)節(jié)剛好也談到了這個話題，我們認為葉片對于機組成本主要是有這些影響。首先當葉片加長以后，首先是葉片的重量會增大，進而也就導致了葉片的一個成本的上升。此外，當葉片的長度增加到一定程度以后，將不可避免的帶來節(jié)圓直徑的擴大，前面我們說過節(jié)圓直徑的擴大會造成變槳和輪轂的變大，也就導致它們的成本上升。最后我們說當葉片加長以后，同樣功率的機組在相同發(fā)電量情況下，葉片它的轉速會降低，而相同的發(fā)電量它的扭矩將會提高，這樣會給全動鏈帶來更大的載荷，這將就需要我們的全動鏈也就更好，導致機艙也就會大，這一系列的變化都將會導致我們的機組成本增加。所以說我們怎么樣來衡量葉片到底增大到多少合適，我認為應該站在一個更高的高度，用一個更客觀的指標來評價，那就是風電廠業(yè)主的內部收益率，我們以某一款大功率，大兆瓦級的海上機組，以某一個標準的長度來分析，它在一個標準長度下的內部收益大概是這樣一個曲線。當我們把葉片的長度增加到5%的時候，它的內部收益率有一個明顯的提升。當長度增加到10%的時候，這個收益提升的幅度已經(jīng)有大大的縮小。如果我們最后把長度提高到15%，可以看到它的收益率會大幅度降低，甚至比標準長度的收益率還不如。這里我們僅僅只是考慮了葉片增長對于機組程度的影響，此外葉片增長會對另外兩個因素，風電場一次性投入的影響。因為要避免衛(wèi)留效應，所以機組間距將更大末。最后葉片長度增長毫無疑問會帶來，所以葉片長度增加是一個牽一發(fā)而動全身的過程，因此對于葉片長度的增加我們應該采用一個非常審慎的原則。
最后我們做一個總結，一是海上葉片的發(fā)展應該以降低海上風電度電成本為驅動。二是海上葉片是高端制造的體現(xiàn)，發(fā)展海上風電葉片會促進陸上葉片的發(fā)展。三是海上葉片的發(fā)展模式與陸上不同，可靠性顯得尤為重要。四是通過增加葉片長來獲取發(fā)電量的提升，需要統(tǒng)籌考慮，謝謝大家！（根據(jù)速記發(fā)出，如有錯誤請諒解！）
