文|华夏能源网
华夏能源网获悉,1月22日,三一重能(SH:688349)官方消息称,公司131米陆上风电叶片已成功下线,刷新了全球最长陆上风电叶片纪录。
根据公开信息,陆上风电叶片长度上一次突破纪录是在2023年6月。彼时,明阳智能(SH:601615)宣称,其105米长的风电叶片在信阳基地下线,为世界最长陆上风电叶片。
风电叶片的长度与风机组容量密切相关,叶片越长,单机容量也越大,而其长度从105米一下子跨越到131米,这意味着风电机组单机容量也迈向了一个新台阶。
三一重能押注长叶片
三一重能此次131米长的风电叶片,下线于巴彦淖尔零碳数智产业园。
公开资料显示,巴彦淖尔零碳数智产业园于2022年8月开工建设,总投资10亿元,占地面积542亩。彼时,三一重能介绍,园区主要生产产品为风力发电机组主机及叶片,生产的主机单机容量可达8—10MW以上,是当时全球在建的唯一一家同时具备10MW以上风电主机及136米长叶片生产能力的高端制造产业园区。
同时,三一重能表示,园区要做到三个全球第一:生产叶片长度第一、陆上主机单机容量第一、园区数智化程度第一。
华夏能源网注意到,作为风电整机商的后起之秀,近年来,三一重能极其重视风电叶片的自主研发,并建设了多个生产基地。
在内蒙古,除了巴彦淖尔,三一重能还在锡林郭勒投建了一座零碳智造产业园。该零碳智造产业园于2023年9月开工建设,总规划用地面积约535亩。彼时,三一重能宣称,该项目将成为“全国陆上风电叶片长度第一”的陆上风机叶片零碳智能制造工厂。
在湖南韶山,三一重能还投建一座超级叶片工厂,该工厂宣称是全球风电行业首座“数字元平台”工厂,占地500余亩,拥有全亚洲最大的单体叶片生产车间,生产流线长度将近600米,每年可生产风电叶片3000支。
除此之外,三一重能在北京昌平、河北张家口、吉林通榆、新疆塔城等地的生产基地也具备叶片生产能力。在这些生产基地的加持下,三一重能的风电叶片长度也屡次突破纪录。
早在两年多前的2021年度风能展上,三一重能就携叶轮直径、功率为6.7MW的陆上风电机组亮相。据公开报道,彼时是陆上风机叶轮直径首次突破200米大关,也是当时全球叶轮直径最大的陆上风电机组。
2022年5月,三一重能在湖南韶山下线了99米叶片,刷新当时已下线的最长陆上风电叶片纪录。2023年2月,三一重能8.5—11MW陆上平台230米叶轮直径首台风电机组下线,宣称是彼时全球已下线的功率最大、叶轮直径最大的陆上风电机组。同年3月,三一重能104米陆上风电叶片正式下线,再次刷新当时全球最长陆上风电叶片纪录,也意味着中国陆上风电叶片正式进入“100米+时代”。
三一重能如此重视风机叶片长度的研发,主要是由降本驱动。在整个风机组成本中,风电叶片大约占比17%—22%,在当前降本大趋势下,叶片是整机商重点降本的部件。
一般来说,叶片直径越长,扫风面积越大,发电量就越大。通过将叶片长度拉长,增大叶片的扫风面积,单机发电量就能得到进一步的提升。因此,在总发电量相同的情况下需要的风机组数量就会减少,从而使分摊下来的原材料、运输、吊装、和土地资源等成本得以降低。
陆上风电进入15MW时代
随着风电叶片快速升级,国内陆上风电也加速进入了大兆瓦时代。
2010年,国内首台2MW风机下线,此后该型号风机占据市场近10年,彼时,国内新增风电机组的平均风轮直径为78米。直到2017年,3MW风机组才开始大规模商用。随后,国内风电机组大兆瓦速度开始加快。三年后,陆上风电进入“4MW+时代”,风轮直径达到了136米。
2021年,陆上风电机组单机容量已进一步增至7MW;2022年6月,哈电风能在河北张北县完成吊装的风电机组可以扩容至8MW,成为国内最大单机容量陆上风力发电机组;2023年11月,中车株洲配套开发的11MW陆上风电机组在内蒙古下线,成为当时全球已下线的单机容量最大、叶轮直径最大的陆上机组。
三一重能称,本次下线的131米风电叶片将应用于15MW机组,而该机组已于2023年10月亮相于北京国际风能展,为全球陆上最大风电机组。这也标志着国内陆上风机组15MW时代已然来临。
陆上风电机组单机容量的边界在哪里,曾一度是行业热议的话题,许多人也曾对能否达到15MW、16MW表示质疑。
对此,在去年北京风能展期间现场发布15MW陆上产品时,有业内人士曾表示,“(除了三一重能)相信各家(整机商)其实应该都有储备”。这意味着,15MW早已经成为各整机商研发的重点。
随着风电整机步入“微利时代”,大兆瓦风机成为风电整机商降本的“利器”,而加长风电叶片长度是增加单机容量的最直接、最有效的办法。不过需要注意的是,长叶片并不是简单地把叶片进行拉长,变化的不仅是叶片长度,更需要技术的突破,同时也还面临着诸多风险和挑战。
首先,叶片长度的增加不仅意味着厂房面临扩大,转运及堆场所需要的空间也相应变大,也意味着模具必须更换,生产线重新升级,这将是不小的资金投入。
其次,风机叶片运输也是不可忽视的风险之一,叶片越长,运输难度越大,尤其是应用场景处于高山、内陆等区域,其面临的风险也越大,甚至能不能运到现场都成问题。
另外,科学研究表明,风机叶片发生失稳的风险与叶片长度密切相关。越长的叶片,其固有频率越低,变形越大,发生失稳风险的风速也会更低。数据显示,对于风轮直径160米以上的机组,导致叶片失稳的风速可低至8m/s。
而值得一提的是,近期以来,国内外因风机叶片问题而导致的风机组事故比较频繁,瑞典、英国、德国等地均有涉及,也涉及GE等知名风电整机商。
从趋势上来看,131米叶片的下线,即将引领陆风行业步入15MW时代,但从理论的可行性到技术的成熟,还需要进一步的验证。
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