大块头有大智慧!数字化风电涡轮机推力堪比4台波音747引擎

参考消息网1月6日报道美国《纽约时报》1月1日发布了斯坦利·里德撰写的题为《巨大的风力涡轮机正在颠覆一个行业》的文章,介绍了外国风力涡轮机富有前景的发展情况。现将文章编译如下:

在荷兰鹿特丹海港入口处的狭长地带上,有一台巨大的风力涡轮机在转动,由于过于庞大,很难拍摄到照片。其旋翼的回旋直径比两个橄榄球场长度还要长。其后期型号将比西欧大陆上的任何建筑物都要高。

这台位于荷兰的大型旋转机器装有搜集风速、发电量和部件压力数据的传感器,是美国通用电气公司计划建造的一系列新的大型海上风力涡轮机的试验模型。当组装成组后,这些风力发电机有可能为城市提供动力,取代如今构成许多电力系统支柱的排放式燃煤或天然气发电厂。

通用电气尚未将其中一台机器安装在海中。作为一家相对较新的海上风力发电企业,该公司面临的问题是,如何迅速有效地扩大生产,建造和安装数百台涡轮机。

尽管仍存在一些问题,但大型涡轮机已经成为业内关注的焦点。一位世界主要风电场开发商的高管称之为“对最新技术的一点飞跃”。一名分析师说,这台机器的规模和预售“撼动了整个行业”。

该原型机是新一代机器中的首台,其性能比现有最大商业机器强约三分之一。因此,它正在改变风力设备制造商、开发商和投资者的商业考量。

通用电气的这些机器将拥有10年前几乎无法想象的发电能力。单独一台就能发电13兆瓦,足够照亮一个大约有1.2万户人家的小镇。

据通用电气称,这种涡轮机的推力相当于一架波音747飞机的4个引擎,它将部署在海上。研发人员已经了解到,相比陆地上,他们可以在海上建造更大和更多的涡轮机,以捕获更强劲和更可靠的风力。

建造大型涡轮机的竞争比许多业界人士预想的要快。通用电气的Haliade-X所产生的电量是1991年在丹麦安装的第一台海上机器的近30倍。

业内高管说,未来几年,客户可能会要求更大型的机器。另一方面,他们预测,正如商业客机在空客A380上达到顶峰一样,涡轮机也将到达更大规模的机械已不再具有经济意义的地步。

海上涡轮机主要制造商西门子-歌美飒可再生能源公司的海上风力部门首席技术官莫滕·皮尔加德·拉斯穆森说:“我们也将到达一个稳定状态,我们只是还不知道它在哪里。”

虽然海上风力涡轮机现在只占整个风力行业发电能力的5%左右,但这部分业务已经有了自己的特点,预计未来几年其增长速度将快于陆上风力。

过去30年来,海上技术在北欧站稳了脚跟,如今正扩散到美国东海岸以及包括中国和韩国等国在内的亚洲地区。耗资数十亿美元的海上大项目正在吸引一些大型投资者,包括英国石油公司和荷兰皇家壳牌这样的石油公司,他们希望迅速增强其绿色能源业务。据总部设在巴黎的国际能源署说,过去10年,对海上风力的资本投资增长了两倍多,达到260亿美元。

通用电气2002年开始在风力发电上取得进展,当时它在一次破产拍卖中购买了安然公司的陆基涡轮机业务。当大约4年前,通用公司高管决定尝试开发这项业务时,它在海上工业中只是一支微不足道的力量。他们看到一个不断扩大的市场上只有几个西方竞争对手。

尽管如此,通用电气的老板们认为,要想在更具挑战性的海洋环境中成为领导者,他们需要大胆冒险。通过2015年收购法国阿尔斯通公司电力业务,他们将现有海上机器的规模增加了一倍多。他们的想法是要领先于关键竞争对手,例如西门子-歌美飒和丹麦涡轮机制造商维斯塔斯风力技术公司。

更大的涡轮机可以比小的机器产生更多电力,因此产生更多收入。规模还有助于降低建造和维护风力发电场的成本,因为生产一定数量电力需要的涡轮机数量会更少。

这些特性为开发商提供了强大动力,促使他们开发最大机器,帮助他们赢得许多国家的海上供电协议竞拍。这些竞拍的形式各不相同,但开发商竞相以最低价格提供数年电力。

领导通用电气涡轮机设计和生产的文森特·谢林斯说:“他们正在寻找的是一种涡轮机,能让他们赢得这些竞拍。这就是涡轮机规模发挥非常重要作用的地方。”

在这些早期客户中,有一家丹麦公司沃旭能源公司,它是世界上最大的海上风电场开发商。它初步同意为新泽西州大西洋城附近一个名为“海洋风能”的项目购买大约90台Haliade-X机器。

沃旭能源公司北美海上业务董事长戴维·哈迪说:“我认为,当他们把这种机器投入市场时,所有人都感到惊讶。”

哈迪说,作为涡轮机的大买家,沃旭能源公司希望帮助“建立这个新平台,为通用电气创造一些发电量”,以促进竞争和创新。

分析人士说,通用电气涡轮机的销售好于竞争对手可能符合预期。

12月1日,通用电气达成了另一项初步协议,将为马萨诸塞州附近一个大型风力发电场葡萄园风力发电场提供涡轮机,并将向英国道格银行风力发电场——可能是世界上最大的风力发电场——提供276台涡轮机。

市场研究公司伍德麦肯兹咨询公司首席风力分析师沙希·巴拉估计,这些协议连同相应的维护合同加起来可能价值130亿美元。

通用电气机器掀起的波动促使西门子-歌美飒宣布推出一系列与之竞争的涡轮机。维斯塔斯公司——不久前还拥有业内最大的机器——预计也将很快推出新产品。

维斯塔斯公司首席执行官亨里克·安德森说:“我们没有像第一那样采取行动,当然我们今天必须解决这个问题。”

谢林斯说,为完成其策略,通用电气必须“几乎从零开始”。名为通用电气可再生能源的业务部门正耗资4亿美元,用于设计、雇佣工程师和改造法国圣纳泽尔和瑟堡的工厂。

为了制造一个长度如此惊人、而且不能因自身重量而弯曲的叶片,通用电气召集了丹麦一家叶片制造商LM风力发电公司的设计师。2016年,通用电气斥资17亿美元收购了该公司。他们的创新包括:一种将碳纤维和玻璃纤维结合在一起的材料,这种材料重量轻,但又结实灵活。

通用电气仍然必须研究出如何高效生产大量这种机器,最初是在法国的工厂,后来可能是在英国和美国。由于过去海上纪录微不足道,通用电气还需要证明它能够可靠地安装和维护海上大型机器,使用专门船只和应对恶劣天气。

巴拉说:“通用电气必须向出资人多多证明,以便他们购买通用电气涡轮机。”

对于通用电气主要竞争对手西门子-歌美飒来说,推出更大的机器更容易,成本也更低,后者已经在丹麦日德兰半岛的布兰讷为其海上综合设施建造了一台更强大的新型机器样机。其秘密是:该公司更大的新型号并没有远离10年前的模板。

该部门首席技术官拉斯穆森说:“这一机器的基本原理和工作原理没有改变”,这使得其起点比通用电气“更好一点”。

对于已经进入风力涡轮机市场的企业来说,未来似乎有足够的竞争空间。通用电气海上业务首席执行官约翰·拉维尔说,市场前景“一年比一年大”。(编译/卢荻)