2021年10月17日-20日，2021北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會，再次登陸北京。
本屆大會以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“國際成熟風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“國際新興風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風(fēng)電設(shè)備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。
其中，10月19日海上風(fēng)電發(fā)展論壇隆重召開。Polytech應(yīng)用工程師周銘出席會議并演講。
以下為發(fā)言全文：
周銘：大家好，很榮幸能給大家進行一個風(fēng)機葉片前緣防護技術(shù)的交流，這里先來看一下葉片前緣腐蝕問題，剛才劉總也說了，丹麥是全世界第一個海上風(fēng)場，在1991年運營的一個，葉輪直徑只有35米的一個風(fēng)機。在停止運營之后，即使是那么小一個風(fēng)機，它也有前緣腐蝕的情況。所以像前緣腐蝕這種情況，它只是一個時間問題，它早晚都會在風(fēng)機葉片上出現(xiàn)的。
腐蝕的主要原因就是因為雨水的沖擊，我們稱之為雨蝕，會對風(fēng)機葉片表面材料進行沖擊，沖擊完之后會發(fā)生一個材料逐漸剝離的情況。前緣腐蝕首先是對空氣的動力會造成干擾，會影響你的氣動，從而導(dǎo)致年發(fā)電量的損失。我們現(xiàn)在看出來，年發(fā)電量損失最多可以達到5%到6%的程度。風(fēng)機前緣防護的材料，現(xiàn)在主流有三種，第一種是涂料，是最早的方法，涂料的方法出現(xiàn)在風(fēng)機的轉(zhuǎn)速在65米每秒左右的時候。第二種就是膠帶，膠帶這種材料出現(xiàn)在風(fēng)機的75米到80米，它發(fā)明面世的階段。接下來就是一個前緣的軟殼，這是我們公司的產(chǎn)品，出現(xiàn)在風(fēng)機90米每秒左右一個時刻。
我們把腐蝕分成幾個等級，到等級四階段，你的風(fēng)機發(fā)電量損失會達到5%到6%的程度。損失的程度，對你修復(fù)葉片產(chǎn)生一個困難，程度越高修復(fù)葉片就越困難，修復(fù)的成本也會越高。我們這邊先介紹一下前緣防護解決方案，就是一米的軟殼，是定制化設(shè)計，可以根據(jù)葉片外形進行定制，可以完美適合各種類型的葉片。我們的前院防護模有壓敏膠，方便你在風(fēng)機改造現(xiàn)場也方便在工廠進行安裝。它上面還有二維碼，二維碼可以對產(chǎn)品質(zhì)量進行全程的追溯。我們ELLE時間線是這樣的，這個風(fēng)機現(xiàn)在在丹麥的海邊，每隔一年會看一下，至今為止沒有任何腐蝕情況也沒有其他的問題。到2017年，我們開始已經(jīng)上批量了，在2018年的時候，我們庫里面已經(jīng)擁有各種各樣的葉片軟殼，不管什么樣的葉片，我們都有一個形狀可以給你做一個適配。到了去年，我們有一個爆發(fā)式的增長，大家都開始重視前緣的問題，也開始使用了我們的這個。到今年有一個壓敏膠，可以讓庫存時間長達18個月，基本上可以覆蓋整個葉片的生命周期。這邊是一個交付區(qū)域，我們在世界各地都有交付，各種各樣的環(huán)境都有，北面饑寒的阿拉斯加，還有菲律賓都有應(yīng)用，最多的是在歐洲和美國，中國是從2018年開始進行的安裝情況，這個在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)有三萬個葉片的業(yè)績。
使用的是“即插即用方案”，ELLE為現(xiàn)場作業(yè)而設(shè)計，使用吊繩或吊籃都可以進行安裝，快速安裝流程確保最短的停機時間。ELLE可以在多重氣候條件下安裝. 溫度范圍5攝氏度到35攝氏度，相對溫度30-90攝氏度，安裝過程無HSE危害。
講完這個之后，我們也提一下新的DNV-GL，現(xiàn)在從2018年2月份DNV-GL出了一個新的規(guī)范，就是0171，這個規(guī)范針對于雨蝕的測試，跟以前的標準最大的優(yōu)點不是說夜間速度有變化，或者說雨量有變化，最大的優(yōu)點說明在實驗當中必須要采集什么樣的數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)稍候會提到的。與此同時去年年底，DNV-GL有一個實踐性的規(guī)范就是0573規(guī)范，結(jié)合之前0171，可以通過一系列現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，收集完這些數(shù)據(jù)就可以知道，如何評估一個前緣防護的系統(tǒng)，它在現(xiàn)場應(yīng)用的時間，評估前緣防護系統(tǒng)的壽命。
這兩個規(guī)范都是由行業(yè)內(nèi)自發(fā)的組織形成的，像圖上這些公司都是這個組織的成員，大家集體商討推出這樣一個新的前緣腐蝕規(guī)范。我們現(xiàn)在來看一下0171測試規(guī)范，測試的規(guī)范是有一個失效模式，進行雨蝕測試的目的是評價特定沖擊速度下（雨滴）沖擊數(shù)量與損傷的關(guān)聯(lián)性，這種情況下失效模式通過可視化的“初蝕”和“擊穿”來進行評價。做完測試之后，我們可以看一下右下角這張圖，在沖擊速度和沖擊數(shù)量上可以建立一個線性的曲線。也就是說，當我的這個在什么樣的沖擊速度，在什么樣一個雨水沖擊量之下會產(chǎn)生這樣一個情況，我們可以把它定義成這樣一條曲線出來，把實驗數(shù)據(jù)收集下來定義曲線。之前很多客戶就問我們，我用100米每秒或者160每秒做出來的有什么區(qū)別？這個新的一個標準就可以很好解釋，你在不同的速度條件下，它的失效模式到底是什么樣的。
我們再看一下0573，它需要收集一系列材料數(shù)據(jù)，這個標準定義了對于前緣防護材料和系統(tǒng)的測試程序。測試結(jié)果可以用于評價前緣防護系統(tǒng)的耐用性。材料性能：密度，音速，厚度，接下來還有0171測試的性能，比如說抗雨蝕性能、剝離附著強度、疲勞強度。收集完材料本身數(shù)據(jù)之后，我們再收集一下風(fēng)場的數(shù)據(jù)，比如說風(fēng)場的位置或者是年降雨量是多大，風(fēng)機的葉片長度，風(fēng)機的高度，還有當?shù)氐钠骄L(fēng)速和風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。收集完這些數(shù)據(jù)之后，我們就可以進行一個評估，評估的方法大致就是這樣的，首先先用剛才說的0171建立一個速度和數(shù)量的曲線。測試條件分這么幾個，有一個雨滴的大小，有一個旋轉(zhuǎn)速度，一直要做到材料發(fā)生初蝕之后。這邊也提一下，各個因素影響的效果是這樣的，像旋轉(zhuǎn)速度是最影響測試結(jié)果的，根據(jù)材料特性、風(fēng)機和環(huán)境輸入數(shù)據(jù)，可以為前緣防護系統(tǒng)對特定場地和特定風(fēng)機的耐久性進行分類。
雨數(shù)據(jù)：通過了解給定場地的年降雨量來獲取降雨數(shù)據(jù)。我們目前正致力于建立一個全球降雨地圖，因此通過了解該地點的緯度和經(jīng)度，我們可以相當準確地，估計年降雨量。風(fēng)數(shù)據(jù)：由平均風(fēng)速和風(fēng)機的葉尖速比（TSR）確定。我們能夠依此計算葉片在特定速度旋轉(zhuǎn)的時間。
RP-00573：基于DNVGL RP0171建立VN曲線、使用ASTM E739計算VN特征曲線、使用Springer 模型確定雨蝕強度、計算確定特定站點和風(fēng)機的前緣防護系統(tǒng)的生命周期。
當然這里只能拿我們自己的進行模擬，因為手上沒有其他的簽約防護的資料。這邊有一個混合型的方案，也是市面上比較常用的方案，像這一個50米的葉片，它在0到30米位置用的是前緣防護期，這里是用的膜。這里有一個一的曲線，這個是表示比初蝕更嚴重的腐蝕，這個相當于比圖片上，那邊有一個圖片，圖片上的點更小的腐蝕，還沒有出現(xiàn)點蝕的情況。這個葉片運行完十年之后的情況，你們可以看到像七的話，基本上腐蝕往上已經(jīng)偏高了，甚至再運行十年可能就會出現(xiàn)這樣一個初蝕的情況，我們的膜還是比較穩(wěn)定的。
我們在做完這些分析之后，我們還可以收集一下風(fēng)場的信息，就是剛才說的按照列表收集一下這些信息。收集完這些信息之后，我們可以給任意一個風(fēng)場出一個報告，就像現(xiàn)在這個圖上是在澳大利亞風(fēng)場的報告，它是一個79米的葉片，它的葉尖轉(zhuǎn)速是88每秒，風(fēng)場年降雨量比較高，相當于在廣東或者是海南那邊比較高的情況。這樣做下來之后，我們的膜可以做到在20年之后才會產(chǎn)生初蝕，但是普通的漆只能做到0.4年，差不多五個月的樣子就會產(chǎn)生初蝕。左下角那張圖有一個波浪曲線，你在進行一個一年或者是兩年的周期，你要對這樣一個前緣防護期進行修復(fù)，但是如果使用這個膜就不需要進行修復(fù)。如果有需要的話，我們可以為任何一個站點都出這樣一個報告，這也是根據(jù)剛才說的0574做的一個報告。
同樣也可以說看一下前緣腐蝕對度電成本造成一個什么樣的影響，剛才也說了，前緣腐蝕會造成5%到6%年發(fā)電量的影響，同時也會增加維護成本。這里有另外一個算法，結(jié)合剛才的風(fēng)場報告，你們能夠提供風(fēng)場的電價，風(fēng)場的一些維護標準之后。我們可以算一下，如果使用我們的投資回報率是什么樣的。這邊是一個案例，這是在阿拉斯加的風(fēng)場，風(fēng)機比較冷，用的是1.5兆瓦的風(fēng)機，風(fēng)速8.5米每秒，當?shù)丨h(huán)境比較惡劣，葉片長度只有37.3。這個風(fēng)場受到前緣腐蝕問題非常嚴重，所以它也評估了各種各樣的方案，最后也選擇了我們這個膜的方案。
使用這個膜之后，我們算了一下當?shù)氐耐度?，即使是像這么小一個風(fēng)機，使用三年之后可以把這個成本直接覆蓋掉。也就是說，你三年之后就可以把這個成本給收回來。
以上就是我這邊介紹的內(nèi)容，如果大家有興趣可以到我們展臺跟我們再一次進行交流，謝謝大家！
（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）
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