葉凡：風(fēng)電創(chuàng )新技術(shù)助力未來(lái)能源發(fā)展

編者按：9月12日，第五屆未來(lái)能源大會(huì )全球 CTO 論壇在江蘇省常州市武進(jìn)區成功舉辦，論壇圍繞清潔能源、儲能技術(shù)、能源效率提升、智能電網(wǎng)等方面最新進(jìn)展，分享探討有助于減少溫室氣體排放、降低能源成本、提高能源供應可靠性的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗。會(huì )上，明陽(yáng)智慧能源集團副總裁兼首席營(yíng)銷(xiāo)官葉凡作了《風(fēng)電創(chuàng )新技術(shù)助力未來(lái)能源發(fā)展》的演講。

以下內容根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

葉凡：非常榮幸參加第五屆未來(lái)能源大會(huì )，我們是明陽(yáng)智慧能源集團，主要是做新能源的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、制造，同時(shí)我們也會(huì )用新能源去推動(dòng)這個(gè)世界更美好。

今天我給各位帶來(lái)的主題就是“風(fēng)電創(chuàng )新技術(shù)助力未來(lái)能源發(fā)展”。本次和各位匯報的有三部分內容，第一個(gè)就是當前能源結構是什么樣的，第二個(gè)整個(gè)風(fēng)電技術(shù)創(chuàng )新，第三就是未來(lái)能源發(fā)展，這也是結合我們集團在過(guò)去三十年來(lái)，一直從事新能源的技術(shù)研發(fā)，以及對未來(lái)預判的一些經(jīng)驗分享。

這個(gè)給大家展示的就是到2050年，全球電力增長(cháng)大約是60%，然而這期間風(fēng)電作為未來(lái)新能源三十年平均的增長(cháng)力，會(huì )達到5.5%，需求量大概是每年147個(gè)GW。風(fēng)電在終端使用占比將達到30%，目前新能源在電力發(fā)電中還不到10%，也就是說(shuō)有一個(gè)概念叫穿透率，或者占有率是非常低的，那么新能源在未來(lái)怎樣占據更多的比例，讓我們這個(gè)電力系統里面有更多新興能源，當前的化石能源未來(lái)預測會(huì )下降，所以中國提出的是3060碳達峰碳中和，基于這個(gè)要求，我們在可再生能源在2030年要達到25%，終端怎樣去實(shí)現呢?就要通過(guò)終端的電氣化，也就是我們日常生活所必需的活動(dòng)，電氣化是一個(gè)大趨勢，新能源汽車(chē)未來(lái)會(huì )超過(guò)一半以上，當前穿透率已經(jīng)非常高了，如果在十年前我們談新能源汽車(chē)，很多人覺(jué)得不可思議，當前新能源汽車(chē)在全世界范圍內，中國不是說(shuō)一枝獨秀，那一定是獨占鰲頭，同時(shí)居民生活耗能目標要實(shí)現100%的電氣化。同時(shí)碳匯的要求也會(huì )越來(lái)越高，到2060年的情況下，電力要實(shí)現脫碳，工業(yè)，包括碳匯、終端、交通、居民生活，還有傳統的八大行業(yè)，都面臨著(zhù)去碳、脫碳的需求。

所以在這么大的驅動(dòng)，去碳化、溫室氣體排放減排的目標要求下，風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)究竟怎樣通過(guò)創(chuàng )新去實(shí)現呢?在過(guò)去十年中，全球海上風(fēng)電創(chuàng )新一直是排在第一位，我們在新能源企業(yè)，全球排名第15，中國五百強是排385位，我們2010年的時(shí)候在紐交所上市，2019年在主板上市，去年GDR成功?，F在我們在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)上，很重要的一部分，新能源完全不同于傳統能源的一大方面，新能源是技術(shù)驅動(dòng)型的，技術(shù)將一些不可能變?yōu)榭赡?，包括海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)，陸上復雜環(huán)境、嚴酷地形，或者嚴酷的自然條件下，怎樣去充分利用自然稟賦開(kāi)發(fā)新能源。所以我們在去年我們推出了全球最長(cháng)的葉片，風(fēng)能直徑能做到260米，單只葉片的長(cháng)度超過(guò)了126米，這是我們首創(chuàng )的?，F在風(fēng)機的功率在過(guò)去幾年也得到了突飛猛進(jìn)，現在最大的海上風(fēng)機是18GW，采用的新技術(shù)是半直驅高效傳動(dòng)技術(shù)，在明年會(huì )推出來(lái)風(fēng)能直徑達到280米的場(chǎng)景，單只葉片的長(cháng)度達到140米，這些數據聽(tīng)起來(lái)很枯燥，如果是看到了實(shí)物就非常得震驚，一只葉片的長(cháng)度比百米跑道1.5倍長(cháng)。

在過(guò)去這么多年，風(fēng)機的技術(shù)，或者新能源技術(shù)一直在突飛猛進(jìn)，大的趨勢是更大、更便宜、更綠色，更大主要是指風(fēng)能直徑、風(fēng)機的功率、出力會(huì )越來(lái)越大，而且在電力結構中占比越來(lái)越大。更便宜就是原來(lái)開(kāi)發(fā)新能源，一直是認為新能源是屬于一種奢侈能源，高貴的能源，普通人用不起，但是在我們國家發(fā)電成本甚至低于傳統的煤電、燃氣發(fā)電，也就是新能源現在通過(guò)技術(shù)的創(chuàng )新迭代，使它的發(fā)電成本低于了火電。更綠色是在整個(gè)發(fā)電過(guò)程中沒(méi)有任何碳排放，也不會(huì )產(chǎn)生其他的溫室氣體。在過(guò)去這么多年來(lái)，我們的陸上風(fēng)機最大做到單機做到10兆瓦，海上18兆瓦，陸上做到240米的水平，海上做到280米，未來(lái)會(huì )做到280米的級別。

在這個(gè)過(guò)程中需要在哪些方面創(chuàng )新呢?講到技術(shù)，因為風(fēng)機最核心的一個(gè)技術(shù)就是葉片技術(shù)，我們用什么樣的材料科學(xué)去支撐葉片技術(shù)的發(fā)展，因為材料技術(shù)的不斷發(fā)展，拓展了風(fēng)機開(kāi)發(fā)的邊界，原來(lái)找到風(fēng)速在7到8米的水平才具備開(kāi)發(fā)價(jià)值，隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，材料科學(xué)的不斷進(jìn)步，葉片做的越來(lái)越長(cháng)、越來(lái)越輕，開(kāi)發(fā)的風(fēng)速不斷地下探，當前很多地方就在此時(shí)此刻，很多風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速在4米8、4米9這個(gè)水平就有開(kāi)發(fā)價(jià)值，也就是說(shuō)技術(shù)的退步推動(dòng)開(kāi)發(fā)邊界的不斷下探。

同時(shí)我們在開(kāi)發(fā)葉型的時(shí)候，也會(huì )通過(guò)先進(jìn)的仿真技術(shù)，讓葉片捕獲風(fēng)能的能力得到提升，提升它的效率，使我的葉片在相同的資源情況下，具備更強的發(fā)電能力，也是解決低風(fēng)速的挑戰，這也是與當前的高質(zhì)量發(fā)展是相匹配的，原來(lái)在粗放的時(shí)候，風(fēng)速比較好，7、8米的風(fēng)速下，我的葉片設計的比較粗糙，但隨著(zhù)風(fēng)速下探到5米左右的水平，因為能量就變得更加珍貴了，所以在這個(gè)過(guò)程中將我的葉型設計的更加精巧高效，就會(huì )使我的發(fā)電性能得到很大的提升。包括在葉片研發(fā)的過(guò)程中，我們會(huì )對葉片進(jìn)行振動(dòng)、顫振分析，還有阻尼的驗證，以及流固耦合的分析，因為葉片做的更長(cháng)，它就變得越柔，在柔性的條件下，怎樣保證在發(fā)電過(guò)程中不失穩，這是我們的核心技術(shù)。同時(shí)因為這個(gè)葉片在不斷加長(cháng)的過(guò)程中，我們面臨的挑戰越來(lái)越大，因為它的重量上去了，同時(shí)保證葉片要輕量化，太沉的話(huà)載荷也會(huì )上升，我怎樣把我的葉片輕量化，而且使它的實(shí)度下降，要改善它的伸阻比，就要對氣彈裁減、氣動(dòng)套件的使用，我們就在材料體系上進(jìn)行了重大的革新，原來(lái)用玻纖，后面將會(huì )全面進(jìn)入碳纖維時(shí)代，也就是我的葉片會(huì )使用碳纖維這種比較高性能的材料。這邊可以看到我們現在大量使用碳纖維板，使我們的葉片更加輕巧，強度更加得提升，讓葉片做的更長(cháng)、更輕，發(fā)電效率更高。

另外一方面隨著(zhù)科技的發(fā)展，我們也很關(guān)注先進(jìn)的控制技術(shù)和風(fēng)機的結合，原來(lái)最開(kāi)始我們用的PI控制機器，最傳統的，一個(gè)輸入，一個(gè)輸出，后續隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是電子電氣技術(shù)，再加上人工智能的不斷引入，我們的風(fēng)機就變得更加智能化，一臺風(fēng)機大概有一千個(gè)傳感器，這個(gè)傳感器就像我們戴的手環(huán)一樣，會(huì )監測風(fēng)機各種內部和外部的信息，包括外部的溫度、風(fēng)速，內部可以監測到風(fēng)機的溫度、電壓電流、諧波，正是因為這么多信息的采集，可以讓我的風(fēng)機更加得智慧。所以我們現在基于MBC這個(gè)控制技術(shù)的基礎上，我們推出了大數據和AI技術(shù)，通過(guò)雷達、遙感，通過(guò)風(fēng)機的振動(dòng)數據，還有姿態(tài)的遙控，通過(guò)風(fēng)機過(guò)去運行的歷史數據結合，讓風(fēng)機更好地去感知環(huán)境，和環(huán)境融合，讓它在自己所處的環(huán)境下去完美的出力發(fā)電。

這是展示的我們這個(gè)風(fēng)機現在完全已經(jīng)進(jìn)入了數字化、智能化時(shí)代，也就是說(shuō)這個(gè)風(fēng)機通過(guò)這一套系統的應用，結合大數據的應用，我的風(fēng)機可以進(jìn)行全生命周期的資產(chǎn)管理，通過(guò)智慧的感知，通過(guò)自身的學(xué)習和思考，甚至可以決策，然后結合外部數字模型的映射，在風(fēng)電場(chǎng)可以做到少人值守、無(wú)人值守。

這是過(guò)去風(fēng)機經(jīng)歷的變化，對于未來(lái)的能源發(fā)展我們又做了什么研究呢?現在單純的講風(fēng)機只是一方面，我們未來(lái)更加關(guān)注的是城市的發(fā)展，怎樣實(shí)現一個(gè)城市、一個(gè)市、一個(gè)社區，甚至一個(gè)工業(yè)園的零碳變化。這里做了一個(gè)城市用電負荷，也就是說(shuō)怎么實(shí)現一個(gè)城市，首先讓它的電力碳達峰。也是把我們整個(gè)新能源技術(shù)和城市資源稟賦進(jìn)行結合，所以我們在城市里面做到了千村萬(wàn)鄉的馭風(fēng)行動(dòng)，使農村能源革命，讓每一個(gè)家庭、每一個(gè)農戶(hù)都可以用上綠色、清潔、低價(jià)的電力。這是我們在河南省信陽(yáng)市做的一個(gè)示范項目。同時(shí)我們在沿海城市，怎樣通過(guò)海上立體的融合開(kāi)發(fā)，這是目前我們跟中海油合作的，中海油在海南文昌是有一個(gè)深遠海的油田，它的油田需要供電，我們就給中海油提供了一個(gè)海上風(fēng)電，給它的采油平臺的供電方案，這個(gè)方案已經(jīng)在執行了，這是一臺漂浮式風(fēng)機，因為海洋是非常深的，離岸距離大概100公里，水深是130米，在這種情況下我們就需要用漂浮式風(fēng)機，漂浮式風(fēng)機發(fā)的電為采油平臺供電，也就實(shí)現了用新能源助力傳統能源開(kāi)采，這個(gè)目前國內媒體報道了很多。

同時(shí)我們自己在漂浮式風(fēng)電上怎樣做到更加得便宜、更加得綠色，因為漂浮式造價(jià)還是非常好，未來(lái)怎樣通過(guò)一些技術(shù)的進(jìn)步，降低發(fā)電成本，讓它更加平民化，用智慧能源為人類(lèi)社會(huì )，這就是一個(gè)雙轉子的漂浮風(fēng)機，是一個(gè)實(shí)體上有兩臺風(fēng)機，這個(gè)風(fēng)機可以讓水深50米以上的地方就具備風(fēng)機開(kāi)發(fā)的可能性，原來(lái)說(shuō)成本降不下來(lái)，只能開(kāi)發(fā)深遠海的漂浮式，現在可以把水深降到50米的水平，這種可開(kāi)發(fā)的項目體量就會(huì )大得多，這種漂浮式技術(shù)具備高可靠性，效率高，而且它是模塊化建設，很快在碼頭組建完，然后直接拖到棲泊點(diǎn)，無(wú)論是在施工、安裝、拆除都有很大的成本優(yōu)勢。

另外還是利用當前的海上風(fēng)電去開(kāi)發(fā)更多的應用和場(chǎng)景，就是海洋立體融合開(kāi)發(fā)，我們的未來(lái)在海洋，海洋不僅僅會(huì )為我們提供綠電，后面還會(huì )給我們提供綠氫，以及優(yōu)質(zhì)的蛋白，所以我們利用當前海上的風(fēng)電項目，和海洋牧場(chǎng)相結合，進(jìn)行養魚(yú)，這是我們目前做的漂浮式海洋牧場(chǎng)，上面這幾張圖是漂浮式的，去年已經(jīng)出了兩季魚(yú)。右下角是我們利用當前海洋比較深的導管架的形式，這兩種方式下因為邊際成本比較低，可以改善整個(gè)項目的投資回報率，同時(shí)也會(huì )為我們提供優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)。

未來(lái)在海上，不僅僅會(huì )有海上風(fēng)電，還會(huì )有海上光伏，甚至海上大數據中心、超算中心，助力實(shí)現海水淡化、海水制氫、儲水蓄能，參與電力調峰，構建整個(gè)海洋能源島形式。所以海上這種立體融合開(kāi)發(fā)不僅可以為我們將來(lái)提供淡水、綠氫、綠電、優(yōu)質(zhì)蛋白，另外這是未來(lái)沿海城市碳達峰、碳中和的重要路徑，這也是我們當前在新能源里面研發(fā)的幾個(gè)重要方向。

技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)可期，技術(shù)是推動(dòng)我們未來(lái)走向更深遠海，可以讓我們的發(fā)展更加綠色，更加平民化，謝謝各位。