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2016-10-31
風電葉片的優化設計原則:氣動設計和結構設計
        風電葉片設計可分為氣動設計和結構設計這兩個大的階段,其中氣動設計要求滿足前兩條目標,結構設計要求滿足后四條目標。通常這兩個階段不是獨立進行的,而是一個迭代的過程,葉片厚度必須足夠以保證能夠容納腹板,提高葉片剛度。        1外形設計        葉片氣動設計主要是外形優化設計,這是葉片設計中至關重要的一步。外形優化設計中葉片翼型設計的優劣直接決定風機的發電效率,在風機運轉條件下,流動的雷諾數比較低,葉片通常在低速、高升力系數狀態下運行,葉片之間流動干擾造成流動非常復雜。針對葉片外形的復雜流動狀態以及葉片由葉型在不同方位的分布構成,葉片葉型的設計變得非常重要。        目前葉片葉型的設計技術通常采用航空上先進的飛機機翼翼型設計方法設計葉片葉型的形狀。先進的CFD技術已廣泛應用于不同類型氣動外形的設計,對于低雷諾數、高升力系數狀態下風機運行條件,采用考慮粘性的N-S控制方程分析葉片葉型的流場是非常必要的。        在過去的10多年中,水平軸風電葉片翼型通常選擇NACA系列的航空翼型,比如NACA44XX,NA-CA23XX,NACA63XX及NASALS(1)等。這些翼型對前緣粗糙度非常敏感,一旦前緣由于污染變得粗糙,會導致翼型性能大幅度下降,年輸出功率損失最高達30%。在認識到航空翼型不太適合于風電葉片后,80年代中期后,風電發達國家開始對葉片專用翼型進行研究,并成功開發出風電葉片專用翼型系列,比如美國Seri和NREL系列、丹麥RISO-A系列、瑞典FFA-W系列和荷蘭DU系列。        這些翼型各有優勢,Seri系列對翼型表面粗糙度敏感性低;RISO-A系列在接近失速時具有良好的失速性能且對前緣粗糙度敏感性低;FFA-W系列具有良好的后失速性能。丹麥LM公司已在大型風機葉片上采用瑞典FFA-W翼型,風機專用翼型將會在風電葉片設計中廣泛應用。表1為對NREL翼型系列性能提高的估算。        表1NREL翼型系列性能提高的估算        目前葉片外形的設計理論有好幾種,都是在機翼氣動理論基礎上發展起來的。第一種外形設計理論是按照貝茨理論得到的簡化設計方法,該方法是假設風力機是按照貝茨公式的最佳條件運行的,完全沒有考慮渦流損失等,設計出來的風輪效率不超過40%。        后來一些著名的氣動學家相繼建立了各自的葉片氣動理論。Schmitz理論考慮了葉片周向渦流損失,設計結果相對準確一些。Glauert理論考慮了風輪后渦流流動,但忽略了葉片翼型阻力和葉稍損失的影響,對葉片外形影響較小,對風輪效率影響卻較大。Wilson在Glauert理論基礎上作了改進,研究了葉稍損失和升阻比對葉片最佳性能的影響,并且研究了風輪在非設計工況下的性能,是目前最常用的設計理論。        2結構設計        目前大型風電葉片的結構都為蒙皮主梁形式,如圖1所示為典型的葉片構造形式。蒙皮主要由雙軸復合材料層增強,提供氣動外形并承擔大部分剪切載荷。后緣空腔較寬,采用夾芯結構,提高其抗失穩能力,這與夾芯結構大量在汽車上應用類似。主梁主要為單向復合材料層增強,是葉片的主要承載結構。腹板為夾芯結構,對主梁起到支撐作用。        圖1典型葉片剖面構造形式        結構鋪層校核對葉片結構設計來說也必不可少。前在校核方面,大多用通用商業有限元軟件,比如ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等。對葉片進行校核時,考慮單層的極限強度、自振頻率和葉尖撓度,分析模型有殼模型和梁模型等,并且能夠做到這兩種模型的相互轉換,如圖2,3所示。與其他葉片結構相比,目前大型葉片的中空夾芯結構具有很高的抗屈曲失穩能力,較高的自振頻率,這樣設計出來的葉片相對較輕。        圖2全葉片殼模型        圖3全葉片梁模型        有限元法可用于設計,但更多用于模擬分析而不是設計,設計與模擬必須交叉進行,在每一步設計完成后,必須更新分析模型,重新得到鋪層中的應力和應變數據,再返回設計,更改鋪層方案,再分析應力和變形等,直到滿足設計標準為止,如圖4所示。因為復合材料正交各向異性的特殊性,葉片各鋪層內的應力并不連續,而應變則相對連續,所以葉片結構校核的失效準則有時候完全采用應變失效準則。        圖4鋪層設計與校核簡要流程        3材料選擇        風電葉片發展初期,由于葉片較小,有木葉片、布蒙皮葉片、鋼梁玻璃纖維蒙皮葉片、鋁合金葉片等等,隨著葉片向大型化方向發展,復合材料逐漸取代其他材料幾乎成為大型葉片的唯一可選材料。        復合材料具有其它單一材料無法比擬的優勢之一就是其可設計性,通過調整單層的方向,可以獲得該方向上所需要的強度和剛度。更重要的是可利用材料的各向異性,使結構不同變形形式之間發生耦合。比如由于彎扭耦合,使得結構在只受到彎矩作用時發生扭轉。        在過去,葉片橫截面耦合效應是一個讓設計人員頭疼的難題,設計工程想方設法消除耦合現象。但在航空領域人們開始利用復合材料的彎扭耦合,拉剪耦合效應,提高機翼的性能。在葉片上,引人彎扭耦合設計概念,控制葉片的氣彈變形,這就是氣彈剪裁。通過氣彈剪裁,降低葉片的疲勞載荷,并優化功率輸出。        玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)是現代風機葉片最普遍采用的復合材料,玻璃鋼以其低廉的價格,優良的性能占據著大型風機葉片材料的統治地位。但隨著葉片逐漸變大,風輪直徑已突破120m,最長的葉片已做到61.5m,葉片自重達18t。這對材料的強度和剛度提出了更加苛刻的要求。全玻璃鋼葉片已無法滿足葉片大型化,輕量化的要求。碳纖維或其它高強纖維隨之被應用到葉片局部區域,如NEGMiconNM82.40m長葉片,LM61.5m長葉片都在高應力區使用了碳纖維。由于葉片增大,剛度逐漸變得重要,已成為新一代MW級葉片設計的關鍵。        碳纖維的使用使風電葉片剛度得到很大提高,自重卻沒有增加。Vestas為V903.OMW機型配套的44m系列葉片主梁上使用了碳纖維,葉片自重只有6t,與V802MW,39m葉片自重一樣。美國和歐洲的研究報告指出,含有碳纖維的承載玻璃纖維層壓板對于MW級葉片是一個非常有效的選擇替代品。在E.C.公司資助的研究計劃[10]中指出,直徑為120m風輪葉片部分使用碳纖維可有效減少總體自重達38%,設計成本減少14%。但碳纖維價格昂貴,極大地限制其在風機葉片上的使用。        現今碳纖維產業仍以發展輕質、良好結構和熱性質佳等附加值大的航空應用材料為主。但許多研究員卻大膽預言碳纖維的應用將會逐步增加。風能的成本效益將取決于碳纖維的使用方式,未來若要大量取代玻璃纖維,必需低價才具有競爭力。
2016-10-17
上半年全球風電達4.56億kW 年底突破5億
        根據世界風能協會(WorldWindEnergyAssociation)的最新統計數據,2016年上半年,全球風電總裝機容量達到456GW(4.56億kW),預計今年年底將達到500GW(5億kW)。        本周,世界風能協會發布的半年度報告指出,2016年上半年,全球風電新增裝機容量為21GW(2100萬kW),使得全球累計裝機容量達到了456GW(4.56億kW)。此外,該報告還預測全球風電累計裝機容量將在今年年底達到500GW(5億kW)。        世界風能協會秘書長StefanGs?nger說:“2016年,風電(裝機容量)呈現出了強勁的增長勢頭,還有一個好消息是,我們可以看到拉丁美洲和非洲的風電市場也呈現出了強勁的發展趨勢?!?nbsp;       “今年年底500GW的風電累計裝機容量,將向全球貢獻5%的電力供應量。然而,另外一個問題則讓人擔憂,那就是全球拍賣的趨勢正在危及到中小規模企業的驅動作用,這個問題已經使得大部分歐洲市場的增長減緩,并使歐洲市場失去了對亞洲市場的引領作用?!?nbsp;       毫無懸念,中國、美國、德國、印度和西班牙5個國家仍然是全球風電裝機容量最大的國家,共占到全球風電裝機總容量的67%。然而,這些國家在風電行業的一貫優勢正在逐漸降低,相比2013年6月,這5個國家曾占據了全球風電市場總容量的73%。        今年上半年,西班牙和美國的新增裝機容量只占到了全球新增裝機總容量的4%,而德國和印度的新增裝機容量約為5GW(500萬kW),另一方面,根據報道中國新增裝機容量為10GW(1000萬kW),約占全球新增裝機容量21GW的半數。
2016-09-29
大直徑套筒式玻璃鋼排煙內筒科技成果鑒定會北京召開
        2016年9月10日,中國電力企業聯合會在北京大唐公司組織召開國內首例大直徑套筒式玻璃鋼排煙內筒及其相關設備科技成果鑒定會。國內主要電力研究院所、相關大專院校、部分電力企業、大唐環境科技公司主要領導以及新華社等新聞媒體參加了此次會議。金牛玻纖作為大唐公司唯一一家玻纖供給長期協議合作單位,受邀參加此次會議。玻纖公司副總經理王學敏、副總工程師劉書秀參加會議,并向委員會遞交了相關玻纖產品技術文件,與參會專家進行了深入的技術交流。        鑒定委員會一致認為,玻璃鋼煙囪防腐方案可以很好地解決脫硫后濕煙氣腐蝕問題,其技術性能及實際使用效果均達到設計要求,并認為該技術及相關設備處于國內領先水平,將為今后國內煙囪防腐提供新的思路,具有示范意義,值得廣泛推廣和應用。         煙道紗是玻纖公司于2015年下半年研發推出的專門用于環保領域的全新產品,下游用戶多為大型電力企業,市場門檻高、品質要求極為嚴格,用戶開發難度很大。為此,玻纖公司集中精力進行攻關,成立專項工作組,在商務營銷、技術研發、品質控制、客戶服務等各方面協力奮進,順利通過了權威檢測機構認證,攻破了市場開發過程中的一系列困難,歷時近十個月時間,成功中標大唐公司“2016年-2017年度玻璃鋼內筒防腐工程玻璃纖維長協”項目。特別是在攻關的關鍵階段,冀中股份公司領導給予了大力支持,副總經理李紹斌帶隊多次前往北京與大唐公司的項目負責人進行洽談,為最終的項目中標奠定了堅實基礎。        此次受邀參會,有效提高了玻纖公司產品在電力行業的知名度、提升了金牛玻纖品牌形象,對玻纖公司今后的產品結構轉型升級、提高盈利水平必將產生長遠的積極作用。
2016-08-15
風電葉片設計和制作中的技術問題
         風電葉片的優化設計要滿足一定的設計目標,其中有些甚至是相互矛盾的,如:  年輸出功率最大化;  最大功率限制輸出;  振動最小化和避免出現共振;  材料消耗最小化;  保證葉片結構局部和整體穩定性;  葉片結構滿足適當的強度要求和剛度要求?! ★L電葉片設計可分為氣動設計和結構設計這兩個大的階段,其中氣動設計要求滿足前兩條目標,結構設計要求滿足后四條目標。通常這兩個階段不是獨立進行的,而是一個迭代的過程,葉片厚度必須足夠以保證能夠容納腹板,提高葉片剛度?! 。?)外形設計  葉片氣動設計主要是外形優化設計,這是葉片設計中至關重要的一步。外形優化設計中葉片翼型設計的優劣直接決定風機的發電效率,在風機運轉條件下,流動的雷諾數比較低,葉片通常在低速、高升力系數狀態下運行,葉片之間流動干擾造成流動非常復雜。針對葉片外形的復雜流動狀態以及葉片由葉型在不同方位的分布構成,葉片葉型的設計變得非常重要。目前葉片葉型的設計技術通常采用航空上先進的飛機機翼翼型設計方法設計葉片葉型的形狀。先進的CFD技術已廣泛應用于不同類型氣動外形的設計,對于低雷諾數、高升力系數狀態下風機運行條件,采用考慮粘性的N-S控制方程分析葉片葉型的流場是非常必要的?! ≡谶^去的10多年中,水平軸風電葉片翼型通常選擇NACA系列的航空翼型,比如NACA44XX,NA-CA23XX,NACA63XX及NASA LS(1)等。這些翼型對前緣粗糙度非常敏感,一旦前緣由于污染變得粗糙,會導致翼型性能大幅度下降,年輸出功率損失最高達30%。在認識到航空翼型不太適合于風電葉片后,80年代中期后,風電發達國家開始對葉片專用翼型進行研究,并成功開發出風電葉片專用翼型系列,比如美國Seri和NREL系列、丹麥RISO-A系列、瑞典FFA-W系列和荷蘭DU系列?! ∵@些翼型各有優勢,Seri系列對翼型表面粗糙度敏感性低;RISO-A系列在接近失速時具有良好的失速性能且對前緣粗糙度敏感性低;FFA-W系列具有良好的后失速性能。丹麥LM公司已在大型風機葉片上采用瑞典FFA-W翼型,風機專用翼型將會在風電葉片設計中廣泛應用。表1為對NREL翼型系列性能提高的估算?! ∧壳叭~片外形的設計理論有好幾種,都是在機翼氣動理論基礎上發展起來的。第一種外形設計理論是按照貝茨理論得到的簡化設計方法,該方法是假設風力機是按照貝茨公式的最佳條件運行的,完全沒有考慮渦流損失等,設計出來的風輪效率不超過40%。后來一些著名的氣動學家相繼建立了各自的葉片氣動理論。Schmitz理論考慮了葉片周向渦流損失,設計結果相對準確一些。Glauert理論考慮了風輪后渦流流動,但忽略了葉片翼型阻力和葉稍損失的影響,對葉片外形影響較小,對風輪效率影響卻較大。Wilson在Glauert理論基礎上作了改進,研究了葉稍損失和升阻比對葉片最佳性能的影響,并且研究了風輪在非設計工況下的性能,是目前最常用的設計理論。      (2)結構設計  目前大型風電葉片的結構都為蒙皮主梁形式,如圖1所示為典型的葉片構造形式。蒙皮主要由雙軸復合材料層增強,提供氣動外形并承擔大部分剪切載荷。后緣空腔較寬,采用夾芯結構,提高其抗失穩能力,這與夾芯結構大量在汽車上應用類似。主梁主要為單向復合材料層增強,是葉片的主要承載結構。腹板為夾芯結構,對主梁起到支撐作用。          典型葉片剖面構造形式  結構鋪層校核對葉片結構設計來說也必不可少。前在校核方面,大多用通用商業有限元軟件,比如ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等。對葉片進行校核時,考慮單層的極限強度、自振頻率和葉尖撓度,分析模型有殼模型和梁模型等,并且能夠做到這兩種模型的相互轉換,如圖2,3所示。與其他葉片結構相比,目前大型葉片的中空夾芯結構具有很高的抗屈曲失穩能力,較高的自振頻率,這樣設計出來的葉片相對較輕。有限元法可用于設計,但更多用于模擬分析而不是設計,設計與模擬必須交叉進行,在每一步設計完成后,必須更新分析模型,重新得到鋪層中的應力和應變數據,再返回設計,更改鋪層方案,再分析應力和變形等,直到滿足設計標準為止,如圖4所示。因為復合材料正交各向異性的特殊性,葉片各鋪層內的應力并不連續,而應變則相對連續,所以葉片結構校核的失效準則有時候完全采用應變失效準則?! ?3)材料選擇  風電葉片發展初期,由于葉片較小,有木葉片、布蒙皮葉片、鋼梁玻璃纖維蒙皮葉片、鋁合金葉片等等,隨著葉片向大型化方向發展,復合材料逐漸取代其他材料幾乎成為大型葉片的唯一可選材料。復合材料具有其它單一材料無法比擬的優勢之一就是其可設計性,通過調整單層的方向,可以獲得該方向上所需要的強度和剛度。更重要的是可利用材料的各向異性,使結構不同變形形式之間發生耦合。比如由于彎扭耦合,使得結構在只受到彎矩作用時發生扭轉。在過去,葉片橫截面耦合效應是一個讓設計人員頭疼的難題,設計工程想方設法消除耦合現象。但在航空領域人們開始利用復合材料的彎扭耦合,拉剪耦合效應,提高機翼的性能。在葉片上,引人彎扭耦合設計概念,控制葉片的氣彈變形,這就是氣彈剪裁。通過氣彈剪裁,降低葉片的疲勞載荷,并優化功率輸出?! 〔AЮw維增強塑料(玻璃鋼)是現代風機葉片最普遍采用的復合材料,玻璃鋼以其低廉的價格,優良的性能占據著大型風機葉片材料的統治地位。但隨著葉片逐漸變大,風輪直徑已突破120m,最長的葉片已做到61.5m,葉片自重達18t。這對材料的強度和剛度提出了更加苛刻的要求。全玻璃鋼葉片已無法滿足葉片大型化,輕量化的要求。碳纖維或其它高強纖維隨之被應用到葉片局部區域,如NEG Micon NM 82.40m長葉片,LM61.5m長葉片都在高應力區使用了碳纖維。由于葉片增大,剛度逐漸變得重要,已成為新一代MW級葉片設計的關鍵?! √祭w維的使用使風電葉片剛度得到很大提高,自重卻沒有增加。Vestas為V903.OMW機型配套的44m系列葉片主梁上使用了碳纖維,葉片自重只有6t,與V802MW,39m葉片自重一樣。美國和歐洲的研究報告指出,含有碳纖維的承載玻璃纖維層壓板對于MW級葉片是一個非常有效的選擇替代品。在E.C.公司資助的研究計劃[10]中指出,直徑為120m風輪葉片部分使用碳纖維可有效減少總體自重達38%,設計成本減少14%。但碳纖維價格昂貴,極大地限制其在風機葉片上的使用?! ‖F今碳纖維產業仍以發展輕質、良好結構和熱性質佳等附加值大的航空應用材料為主。但許多研究員卻大膽預言碳纖維的應用將會逐步增加。風能的成本效益將取決于碳纖維的使用方式,未來若要大量取代玻璃纖維,必需低價才具有競爭力。
2016-08-13
全球首條大截面超高壓碳纖維導線在連試驗成功
        8月11日,截面面積達710平方毫米的碳纖維復合導線在灌云縣同興鎮境內的500千伏田伊線上進行性能測試,并一舉成功。據悉,該導線是全球首條大截面超高壓碳纖維導線,這標志著超高壓碳纖維復合芯導線即將進入規?;瘧秒A段。與常規輸電導線相比,超高壓碳纖維復合芯導具有很多優越性,起輸電量比常規輸電線路提高1倍,這無疑將有助于構造更為安全環保高效的節約型輸電網絡?! 谋砻婵?,該超高壓碳纖維導線并無奇特之處,但其中科技含量很高。據國家電網專家介紹,此次選擇了國內8個廠家的產品作為試驗對象,以位于灌云縣同興鎮境內的500千伏田伊線在建工程為依托,通過對碳纖維復合導線進行現場展放、緊線及過張力機試驗,對碳纖維復合導線的放線滑車、接續管保護裝置等配套施工機具開展工程適用性驗證,檢驗所測的碳纖維復合導線各項性能指標是否滿足適用要求。試驗表明,其現場展放、緊線及過張力機測試和放線滑車等關鍵指標均達到常規供電需求,試驗取得成功?! ∽鳛閲译娋W公司2016年重點科技項目,該項研究將為國內7項500千伏輸變電工程的碳纖維規?;瘧锰峁┘夹g支撐。目前,碳纖維復合導線在國內外已有所應用,但主要在中低壓輸電線路中使用,因為如果碳纖維復合導線截面面積達到410平方毫米及以上時,其各項性能指標很難滿足實用標準要求。通過近年來國內各科研院所和生產企業的技術攻關,適用于500千伏輸變電工程的超高壓碳纖維復合導線性能指標不斷提高?! √祭w維復合導線是一種具有全新結構的節能型增容導線,由碳纖維與鋁或銅線絞合構成,具有重量輕、抗拉強度大、耐熱性能好、導電率高等優點,代表了未來架空導線的技術發展趨勢,有助于構造安全、高效節約型輸電網絡,可廣泛用于新老線路和電站母線增容改造或建設,并可用于大跨越、大落差、重冰區、高污染等特殊場合的線路。碳纖維芯重量僅為鋼芯導線重量的1/5,但其強度是鋼芯的10倍。常規輸電線因高溫弧垂過大,溫度不超過80℃,而碳纖維復合導線輸電溫度可提高到160℃,其輸電量可提高1倍?! ⑴c本次試驗的包括中復碳芯電纜科技公司產品,該公司年產碳芯電纜20萬千米,可滿足國家電網所需所有規格輸電線路架設需求。本次大截面超高壓碳纖維導線性能測試成功,對港城碳纖維產業而言將是全新的機遇。  
2016-06-28
Adwen和LM風電共同推出世界上最長的88.4m風機葉片
        法國風機制造商AREVA與西班牙歌美颯的合資公司Adwen,日前與丹麥LM風電共同推出了世界上最長的風機葉片。這款葉片長達88.4米,專為名義功率8MW的AD 8-180風機而設計,所覆蓋的掃風直徑長達180米。LM風電方面稱,第一支葉片已經生產完畢并運往Aalborg工廠進行測試。        由雙方公司組成的科研團隊耗費數月時間設計了這款據稱可以大大提高能效的風機葉片。據稱,AD 8-180將擁有世界上最高的年均發電能力。LM風電擁有25年的海上大葉片制造經驗,累計海上裝機總量約為925MW。Adwen擁有豐富且值得信賴的風機生產能力,管理著630MW的海上風場。雙方的合作必定帶來創新的技術和品質的保障。        “想要設計出全球最長的風機葉片,注定了我們所做的一切嘗試都是史無前例的。我們向著未知的行業邊界進發,推動著行業的創新和進步。第一支葉片成功下線并開始測試,是我們前進道路上一個重要的里程碑事件。證明了Adwen站在了行業發展的前列?!盇dwen總經理Luis Alvarez表示說。        LM風電總裁Marc de Jong補充解釋說:“LM 88.4m葉片的問世是技術創新的重要典范。它體現了LM風電和Adwen致力于技術創新的決心和能力?!?  
2016-04-07
世界上第一條“綠色”管道贏得了美國土木工程師學會創新獎
        QuakeWrap公司,因為發明了世界上第一條“綠色”可持續利用的管道,成功贏得了美國土木工程師學會(ASCE)的創新獎。        這個管道的發明者,QuakeWrap公司的董事長莫愛賽尼——亞利桑那大學土木工程系的榮譽教授說,這種管道可以很輕易的制造出各種形狀和尺寸,耐腐蝕,而且質量比普通的管道輕10%。這種管道的外壁由輕質的蜂窩芯構成,這些蜂窩芯覆蓋了碳或者玻璃纖維增強聚合物(已經在航天和航運工業上使用了幾十年的技術),他還提到,很多建筑項目試圖獲得綠色建筑認證服務,而這種管道的使用將更有利于企業獲得這項證書。從QuakeWrap了解到,這種輕質管道材料耐用且環保,并且已經在美國和澳洲有所推廣使用了,他們幫助美國和澳洲修理變質的管道和地下電纜管道,并且比傳統的維修方法更便宜。
2016-03-12
借鑒棕櫚樹抗風特性 美國設計超大超輕分段式風電葉片
       據美國CW雜志報道,受美國能源部先進研究項目辦公室資助,由美國桑迪亞國家實驗室參與的“超大超輕分段式風電葉片(SUMR)”研究項目正在進行中。該項目旨在研發長度超過2個橄欖球場(約220米)的50MW風電葉片,其長度越是現有最長葉片的2.5倍有余。   該項目團隊由弗吉尼亞大學主導,還包括了伊利諾伊大學、科羅拉多大學(含緬因分校)等,顧問單位包括西門子、維斯塔斯等。   此前,桑迪亞國家實驗室曾成功研發出100米長13MW風電葉片,并成為此次SUMR項目開展的基石。盡管50MW水平軸風力發電機的尺寸前所未有,但研究顯示通過有效的載荷調控可以最大程度減少葉片承受的峰值壓力和疲勞程度,成本由此降低,為配套生產50MW的葉片提供了可行性。   美國目前的風力發電機大都是1MW-2MW型的,葉片長度不超過50米。最大的一臺也僅有8MW的功率,葉片長度80米。   “美國海上風電發展潛力巨大,但是海上風機安裝成本昂貴,是重要的掣肘?!表椖渴紫夹g負責人Todd Griffith表示。另外,生產出功率50MW的風力發電機對設計人員也是不小的挑戰,這個功率是現有最大功率的六倍。   “就傳統的迎風葉片來說,一旦功率超過10-15MW,其生產、運輸,安裝和維護費用就變得非常昂貴。它必須保持足夠高的剛度,避免產生疲勞,消除強風條件下塔筒破裂的風險。但因為剛度高意味著體積沉重、巨大,直接影響成本,對于超大尺寸的風機來說比重力載荷帶來的影響更為巨大?!盙riffith表示說。   他表示根據的新的設計,葉片是分段生產和運輸的,極大降低了運輸安裝的難度和成本。并且,與傳統風機不同的是,超大尺寸的風機還可以適應并于逆風葉片匹配使用。   SUMR項目下,風機的載荷調控方式模仿了棕櫚樹的經驗。分段式葉片可以順風勢發生彎折,卸去部分應力,減小了葉片承受的壓力。這使得在保持同樣剛度的前提下,葉片的質量得以減輕。另外,分段式葉片的設計優勢在面臨極端暴風天氣時表現出明顯的優勢,甚至可以根據不同風速做出相應的調整。   “在極高的風速下,分段式葉片會根據風向調控載荷,降低了損毀的風險;而在的風速下,葉片得以充分伸展,實現能量的最大輸出?!盙riffith表示說。    
2016-01-13
新型玻璃鋼煙囪防腐技術應用領域取得重大突破
        2015年12月22日,中電聯節能環保分會組織召開了“新型玻璃鋼(FRP)煙囪防腐技術的研發與工程示范”項目專家評審會,來自中冶東方工程有限公司、電力設計規劃總院、華北電力設計院、東北電力設計院、中國華能集團、中國大唐集團、中國華電集團、神華國能集團等單位的評審專家組對國家電投中央研究院所承擔的科技項目進行了認真評審,與會專家一致認為“本技術首次在國內舊煙囪改造工程中應用了分段纏繞、整體自立式、頂部外吊裝創新型技術,可適用于舊煙囪改造工程項目,具有示范意義。通過科技查新,該技術是國內首創”。本示范項目的成功實施,為今后國內煙囪防腐提供新的思路,具有廣闊的市場前景,值得廣泛推廣和應用。        玻璃鋼(FRP)煙囪防腐技術可以很好地解決目前國內濕煙囪遇到的普遍難題,與其它防腐技術如耐酸發泡玻璃磚、澆注料、鈦合金復合板等相比較,FRP材料具有比較突出的技術優勢,FRP的比強度高、比重輕、摩擦阻力系數低、絕熱性好等,尤其是具有卓越的耐酸腐蝕性能,引起國內外廣泛關注?! ≡须娡犊茖W技術研究院有限公司(以下簡稱“中電投科研院”)承擔原中電投集團公司2015年科技示范項目,依托于通遼霍林河坑口發電有限責任公司,通過公開招標,由日本三美公司和中電投科研院負責工程項目的設計,鹽城三美防腐工程有限公司負責工程施工,工程采用地面臨時工廠分段預制FRP內筒,內筒連接段采用承插口結構形式,在纏繞過程中直接預制成型,確保結構尺寸滿足設計要求,在FRP內筒之間采用鋼抱箍連接方式,將上下兩節FRP內筒通過24根螺栓拉桿拉緊固定,確保FRP內筒接連部位的力學強度不低于設計要求,同時保證整個內筒形成一個剛性整體,在受到突發情況的沖擊力時,筒節之間的受力傳遞給筒體中心部位而保證接口部位不發生損壞,采用鋼抱箍結構形式,與常規的FRP防腐技術相比較,可以減少FRP材料的消耗量,減少FRP內筒的壁厚,降低工程造價。本技術在安裝方面具有突破性創新,特別是對于老舊煙囪的改造,解決了由于煙囪底部開孔較小不能滿足FRP內筒底部安裝需求的技術瓶頸,采用煙囪外部吊裝方案,在煙囪頂口架設吊裝設施,通過卷揚機將FRP內筒在煙囪外部提升到煙囪頂部,然后水平移動到中心區域后逐漸下放到預定位置,從而實現外部正吊裝工藝,本項目于2015年12月18日成功通煙運行。同時,本技術已應用到同樣隸屬于國家電投蒙東能源公司的通遼發電總廠1號煙囪防腐改造項目上,并于2015年10月18日成功投運,運行效果良好,得到了用戶的充分肯定?! {借著FRP內筒防腐創新技術,兩個項目在開工建設以來,得到了行業內的專家和相關人員的廣泛關注,來自設計院、規劃院和電力集團公司的考察團隊陸續到兩個項目實地考察,對項目現場的工作給予贊揚,紛紛表示今后力爭采用該技術,解決火電廠煙囪防腐的老大難題。        本技術具有積極的經濟和社會效益,從煙囪防腐技術的投資和效益分析,明顯優于其它的技術路線,將是未來煙囪防腐領域力推和發展的方向,將引領未來。
2015-12-15
外媒評價中國風電香港上市企業及行業前景
       近日由于投資者擔心中國將降低風電相關進口的關稅,中國風電股遭賣空。分析師認為以下中國風電企業的股價能在逆境中上漲,最大漲幅將達50%。   中國的可再生能源股正遭受著壓力。政府計劃降低風電相關進口的關稅的決定猶如暴風壓境,致使龍源電力、華能新能源和華電福新能源等企業的股價出現大幅下跌,最大的跌幅達25%。   由于中國政府力求使清潔能源更具有競爭力,從而能和煤等環境污染的能源競爭,在接下來5年里,政府支付給風電企業的補貼或將下跌達25%。盡管如此,投資者賣空股票的行為似乎是反應過度了。分析師認為,如果清潔能源企業能夠有效提升資源利用率,充分利用較低的融資成本,那么可再生能源股將迎來第二個春天,股價最大增幅將達50%。   中國銀河國際的分析師韋恩·馮認為,投資者未雨綢繆賣空股票的行為操之過急了。一方面,由于削減關稅計劃仍處于咨詢磋商的階段,因此最終的減稅額度或許少于最初計劃的幅度,也就是說風電企業或許依舊能拿到相對較多的補貼。馮指出,這種情況在中國不無先例。在2013和2014年,政策制定者公布了類似的大幅減稅計劃,但最終的減稅幅度并不如原先聲稱的那么多。馮認為最新公布的計劃很大程度上只是在虛張聲勢,他認為相較于市場預期,最終的減稅額度將“不那么激進”。   由于減稅的額度因地區而異,因此投資者也可以預估哪些企業將遭受重創,哪些企業將毫發無損。譬如,位于中國風電大本營東北和華中省份的風電項目面臨的威脅似乎更大。馮推薦位于西南及其它區域的重點開發新項目的風電企業的股票,這些地區的關稅和企業的股權收益預期比其它地區要高。建造和管理風電場的中國龍源電力應該能安全走出暴風口。馮估計龍源電力的股價將上漲50%,目標股價為10.10港元每股。2015財年,該公司的每股收益實現40%的增長,而目前其股價僅為遠期收益的10倍。   對于新能源產業面臨的其它難題,中國政府也采取了相應措施進行解決。由于所謂的‘限制’,即輸電網容量不足的問題,中國有15%的風電遭到浪費。這一問題導致電網公司偏向于使用像煤發電這樣的更加穩定的能源資源。德意志銀行分析師邁克爾·唐認為,已經獲得許可的從內蒙古到江蘇的一條超高壓輸電線路能解決這一瓶頸問題。這條10千兆瓦的輸電線將于2017年末建成并且投入使用。唐表示,這條線路“將有效解決內蒙古地區輸電網容量不足的問題?!碧仆扑]在內蒙古開展業務的公司,例如華電福新能源公司。華電福新公司經營風電、水電等業務,目前其股價約為2.20港元每股,唐認為,該公司價值被嚴重低估了,其目標股價為4.50港元每股。華電福新目前的股價僅為遠期收益的5倍,這是5年來的最低值。分析師一致認為,華電福新2015財年的每股收益將實現7%的增長,而2016財年的預期增幅為25%。   唐認為,隨著容量限制的減少,中國新能源企業將更加有能力應對因關稅減少而帶來的新能源價格下降的問題。輸電條件的優化將驅使風電企業增加渦輪機的利用率,或者是增加渦輪機運行的時長。根據政府最新公布的計劃,支付給風電企業的補貼將以每年0.2元每千瓦的速度遞減,這一計劃將持續至2019年。唐指出,為了抵消該補貼減少數額,風電企業的風車運行時長需要以每年90小時的速度遞增。如果2016年中國的利率繼續降低,那么需要增加的運行時數會更少。需要強調的是,新的關稅政策只適用于新的風電項目。   唐認為減低關稅也有其積極的一面,因為這樣一來,投資者能更好地預測未來幾年能源法規的走勢。   華爾街著名投資銀行Jefferies的分析師約瑟夫·方(Joseph Fong)同樣在近期的風電股賣空現象中看到積極的一面。他認為現在是購入風電股的好時機。方表示:“既然出現了賣空的現象,現在也是時候分析一下風電股了?!狈酵扑]華能新能源的股票,這家專營綠色能源的公司專注于風力發電。華能新能源目前的股價為2.30港元每股,相較于2015年的峰值下降了25%。方認為該公司的股價值4港元每股。華能新能源總部位于北京,該公司一直致力于提升其風能發電場的資源利用率和發電量,同時,得益于不斷下降的利息率,該公司正享受著較低的融資成本。分析師認為2015財年,華能新能源的每股收益將上升50%,至0.23港元每股,而2016財年的每股收益將增加26%,至0.29港元每股。方表示,華能新能源目前的股價幾乎僅為其賬面價值,因此也不用擔心降低關稅能使其股價下跌了。   方表示,中國政府目前推動的直至2020年的關稅變動將迫使可再生能源企業降低成本,提升效率。方認為,那些資產負債情況良好,能有效獲得資金的企業將笑到最后?!爸袊焖傧蚓G色清潔能源轉變以及不斷降低成本的目標或許能同時實現?!?  
2015-10-28
把握風電行業投資機會
         巴黎氣候大會即將于11月底召開,近期關于風電、光伏、核電發展的相關政策也是層出不窮,風電未來的發展前景、相關的投資機會值得投資者關注。         一、國家大力推進風電發展。國家能源局新能源司副處長李鵬在上周召開的2015北京國際風能大會上表示,風電“十三五”規劃工作的重點是保持政策穩定性,重點解決“棄風限電”問題,同時給予資金支持,確保風電開發企業有合理的利潤,協調電力系統調度運行和相關電改政策落地。隨即,發展改革委網站10月19日發出通知,決定在甘肅和內蒙古部分地區開展可再生能源就近消納試點工作。從相關信息看,國家在為打破風電發展瓶頸而努力。      二、風電行業自2014年開始轉暖,行業景氣度上升,市場需求明顯增加。根據中國風能協會數據,2014年全國新增安裝風電機組同比增長44.2%;2015年上半年全國共有270個風電場項目開工吊裝,新增裝機共5474臺,裝機容量為1010萬千瓦,同比增長40.8%。而彭博新能源財經的一份報告顯示,今年海上風電新裝機容量有望達到420萬千瓦,創歷史新高。該報告預測,到2020年,全球海上風電運行總量將達到4800萬千瓦,復合年增長率將達53%?!?nbsp;    三、投資機會分析。優選風電整機龍頭公司金風科技(002202),該公司目前在手訂單充足,預計三季度業績同比增長50%~100%;風電葉片龍頭公司中材科技(002080),該公司在國內風電葉片市場占有率高達20%,預計三季度業績同比增長250%~300%。另外,中材集團將中材科技作為整合及發展旗下玻纖業務平臺的定位非常清晰,受益國企改革紅利。
2015-09-30
風電設備行業現狀 中國風電大發展釋放巨大運維市場
       國內風電產業大規模發展已近十年。隨著時間的推移,風機的磨損,風電機組的維護已經成為確保風電場正常運行的關鍵。業內認為,隨著我國風能優質資源區和新增裝機容量的逐漸減少,風機運維將為整機提供商在競爭激烈的新增裝機市場中拓展業務提供巨大空間。目前國內風電裝機突破1億千瓦,2020年將突破2億千瓦,如此巨大的裝機容量,將使風機運維市場成為新能源裝備制造業新的增長點。   風機走出質保期 運維市場被釋放   驅車行駛在G30高速甘肅玉門和瓜州段,就像穿行在風車叢中。這里是我國第一個千萬千瓦級風電基地——酒泉風電基地,2014年風電裝機達到865萬千瓦。但是,在這條風景帶上,不時會看到從風機主機漏出的機油,順著塔筒流下來,延伸成長長的油污帶。   “那是齒輪箱漏油了?!北本┚┏切履茉矗ň迫┭b備公司技術總監李琳說?!半S著風機投運年限的增加,會有越來越多的風機出現諸如漏油等設備故障,風機運維市場會越來越大?!?   我國風電起步于30多年前,但真正快速發展卻是近十年,尤其是“十一五”期間迎來了“井噴式”發展期。這十年來,我國培育了全球最大規模的風電市場。   “風電裝機的快速增長,帶來的必然是設備維護量的大幅增加?!敝须娡毒迫L電公司總經理許廣生說?!坝绕涫浅跗陲L機制造技術不成熟時生產投入運行的機組,隨著質保期的結束,維護的任務更重?!?   據了解,國內風機在2010年之前以兩年質保、之后以3—5年質保為主?!?006—2010年期間,隨著國內風電產業高速發展大批風機投入運行,這個時期的風機目前大部分走出了質保期?!贝筇乒现荼贝髽虻诹L電場場長任哲榮說。   目前酒泉風電基地已裝風機7300余臺,在酒泉從事風機專業維護的京城新能源(酒泉)裝備公司技術總監李琳說,目前風電機組在葉片、齒輪箱、發電機和軸承等關鍵零部件,都發生了問題。被稱為“國內風電第一縣”的瓜州縣裝機已經達到600萬千瓦,共有風機4013臺。瓜州縣能源局局長康付平說,從瓜州風電場的運行情況來看,電機的維修量就很大,有些風機制造商的3兆瓦風機,電機幾乎全部需要更換。齒輪箱的油也需要更換,換一個齒輪油需要4萬元左右,一個134臺風機的風電場,換齒輪箱油就需要400萬至500萬元。   日前舉行的2015中國風電葉片設計制造與運維技術高峰論壇上傳出的消息顯示,2014年末國內應有4700萬千瓦風電裝機容量已滿質保合約,預計在2014年到2016年,國內每年將有1400萬—1800萬千瓦的風機到了質保期,2017年到2018年,年增長規模將達到2600萬千瓦和3000萬千瓦,到2022年將有累計18700萬千瓦的風機質保到期。   目前中國風電裝機容量已達1億千瓦,相當于6.5萬臺左右的風機裝機量,并且這個數字正以每天超過30臺的速度迅速增長?!耙粋€巨大的風機運維市場在逐漸顯現?!倍鼗秃Qb風電設備有限公司總經理余源說。   彭博新能源財經針對中國風電運行和維護市場的研究報告顯示,在2015年至2022年間,中國風場運維費用總計將高達160億美元。   以新換舊和機組退役 市場空間大幅拓寬   新能源業內人士認為,除了風機出質保釋放運維市場外,隨著優質風資源的日趨減少,為了更高效利用有限的好風區,風機以新換舊將成為必然。另外,隨著風機20年使用年限的臨近,國內還將會出現大批的退役機組。這意味著整機提供商在競爭激烈的新增裝機市場中還有新的增長點。   “十三五”末,我國風電裝機將達到2億千瓦以上,一些風電場的管理人員分析,我國一些風電場在一定的時候,必然進行風機的以新換舊,以大功率的機組替代一些技術過時的小功率機組。   據了解,我國一些地方還在使用300千瓦、700千瓦的小機組,這些機組會逐漸被大功率的機組如3兆瓦、5兆瓦的機組所取代。北京時代瓜州頂松機械設備制造公司總經理潘燕明認為,當機組更新換代時,新能源裝備制造業的市場就很廣闊了。   另外,我國風電產業已有個別項目面臨機組退役問題。   敦煌海裝風電設備公司總經理余源說,隨著服役時間的增長,老化的風機出現墜落、折斷等重大事故的幾率正在增大,其發電量已經開始下降,設備技術性能也已不能滿足電網的要求,維護和保養成本大大增加。從安全角度考慮,達到和超過服役年限的風電機組應該按計劃退役。   據了解,新疆達坂城一期風電等少數項目達到使用年限,面臨退役處置問題。   記者了解到,對于退役風電機組,必須進行無害化處理和資源再利用。業內介紹,目前有兩種處置方式,一是將退役風機拆解,按材料成分分類進行回收再利用;二是進行翻新處理,再次投入使用或者做備件使用。   記者在一些企業采訪時,技術人員反映,我國的風機翻新幾乎是空白,相關的材料回收利用產業也不完善?!斑@主要是目前我國絕大部分風電機組尚屬于正常服役期,機組退役問題尚不突出?!北本┚┏切履茉矗ň迫┭b備公司技術總監李琳說?!暗沁@一問題遲早會出現,未雨綢繆的裝備制造企業將會得到極大的發展?!?   三種方式的運維格局 短期不會改變   綜合記者在十余家風電場和裝備制造企業的采訪可以看出,從目前現狀來看,國內新能源設備運維,基本上是三種方式:開發商、整機商和第三方獨立運維團隊,這種運維格局短期不會改變。   采訪中,風電場和裝備制造企業的技術人員認為,三方各有其優劣性:   一是開發商自主運維。在風電機組出質保期后,風電開發商負責風電機組的運維工作。在“國內風電第一縣”甘肅瓜州縣,600多萬千瓦的風電裝機、4013臺風機,絕大部分是風電場自己運維。   大唐瓜州北大橋第六風電場場長任哲榮說,大唐集團內部就有檢修公司,一些小的問題就自己解決了。采訪中,多個風電場表示,自己有專門的檢修人員,有利于企業熟悉設備,保障設備的運行,同時也能夠合理控制成本。瓜州能源局局長康付平說,風電開發商多年的裝機和運營經驗,為自身運維團隊的發展打下了基礎。   二是委托制造商運維。據了解,風機質保期內的維護,是風機制造商在負責。出質保后,由于制造商技術實力強,能夠保障設備的運行,有的開發商就與制造商簽訂運維合同,由制造商負責風電場的運維工作?!斑@種方式往往成本較高?!庇耖T市能源局副局長楊召軍說?!爸圃焐淘诩夹g上也不夠開放,不利于開發商掌握和提高技術?!?   但是,記者了解到,制造商運維團隊目前已成為市場的中堅力量。在酒泉,一些大的主機商紛紛推出運維子公司,為業主提供定制化的運維服務,如北京京城新能源(酒泉)裝備有限公司、敦煌海裝風電設備有限公司等,在制造風機的同時,利用自己的技術優勢,專門成立維修服務中心。   三是第三方運維團隊。在玉門采訪時,不斷有企業來玉門市能源局詢問如何注冊運維公司。玉門市能源局副局長楊召軍說,這都是一些獨立的第三方運維公司,一些開發商與專業的運維公司簽訂運維合同,負責運維工作。記者了解到,這種方式成本相對較低,專業化的管理,有利于風電場的運行,但有的第三方由于對風電機組的了解以及技術實力上比較欠缺,往往不能快速地處理故障,可能對設備造成損害。另外,相較于整機商運維團隊而言,第三方運維經驗分散化。   采訪中,一些風電場的管理和技術人員提醒說,風電場在選擇運維模式時,都要分析運維團隊技術水平、對機型的熟悉程度、相關工作經驗等,這幾方面需要綜合考評。  
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