謝德奎回顧了歐洲與中國風機葉片的發(fā)展歷程。1991到2015年間，中國風機功率和葉片是跟隨者，但到2017年，中國出現(xiàn)了直徑171米的風輪，超過歐洲直徑164米的風輪。2019年，歐美推出直徑為220米的更大風輪。就風輪直徑而言，中國和歐洲幾乎站到一個平臺上，中國海上風機葉片發(fā)展以及整機設計進入了無人區(qū)。

 

       全球知名《科學》雜志指出，隨著海上風機風輪增大，風能行業(yè)面臨空氣動力學、結構動力學和水動力學三大挑戰(zhàn)，而這三個領域在基礎科學方面的研究已經(jīng)跟不上風輪直徑的發(fā)展。在航空業(yè)的百年發(fā)展歷程中，民航飛機最大翼展也還沒有超過80米，而歷史不到四十年的風電行業(yè)，風輪直徑已經(jīng)達到200米。

 

       謝德奎以此警示風電行業(yè)在工程技術科學上要循序漸進，穩(wěn)扎穩(wěn)打。他說，葉片長度增加要以材料和制造技術的突破為基礎，單純依賴舊有技術增加葉片尺寸無法支持海上風電的進一步發(fā)展。

 

       支撐更長海上葉片必然要走向碳纖維材料這個“無人區(qū)”，這也讓中國風電設計又回到了10年前。葉片設計需要歐洲設計公司，核心原材料及工藝設備供應鏈掌握在德國或日本企業(yè)手里。此外，大型模具投資額度大、時間長，工藝水平不成熟，超大葉片的加工效率也比主流葉片低3-4倍。在當前中國海上風電大規(guī)模搶裝的背景下，這些成為業(yè)主保障項目上網(wǎng)電價的巨大瓶頸。謝德奎強調(diào)，大型碳纖維葉片的設計、工藝、測試驗證與供應鏈把控都需要閉環(huán)驗證的過程，如果沒有基礎科學層面的研究和突破，沒有在技術工程層面做循序漸進的工程實踐與驗證，做出來的大葉輪可能是一個巨大的俄羅斯賭博輪盤。

 

       另外，鑒于當前海上風電大規(guī)模交付的情況，謝德奎在介紹遠景海上大葉片技術開發(fā)特色時表示，遠景的大葉片開發(fā)思路通常都是陸上成熟再往海上引進。遠景設立在中國的全球研發(fā)總部、丹麥的全球風電技術創(chuàng)新中心和美國的空氣動力學與氣象研發(fā)中心等全球頂尖葉片開發(fā)團隊，其開發(fā)過程引入航空航天的技術成熟度TRL和制造成熟度MRL，供應鏈成熟度全覆蓋，且實現(xiàn)新技術、新產(chǎn)品和新工藝的測試驗證以及供應鏈能力閉環(huán)，保障交付可靠性，保證開發(fā)完成即實現(xiàn)批量交付。

 

       談到另一個瓶頸主軸承時，謝德奎稱主要來自于大軸承設計挑戰(zhàn)、供應鏈挑戰(zhàn)和安裝工藝挑戰(zhàn)。具體到海上大風機主軸承供應鏈瓶頸，謝德奎談到三點，一是大兆瓦主軸承軸圈直徑一般超過2m，與鑄件情況類似，超出了大部分市場上的主軸承機床的裝載能力；二是主流供應商只有SKF和FAG兩家，至少提前一年鎖定產(chǎn)能；三是國內(nèi)主軸承供應商短期無法具備此類軸承的設計和加工能力。

 

       謝德奎還提到，雙TRB技術以及DRTRB技術，都存在對預緊力變化敏感、優(yōu)質(zhì)供應商稀缺、裝配容差要求高等問題。這兩種技術遠景都在陸上做過測試驗證并且運行過，還需要一定的時間進行海上測試驗證。

 

       遠景海上大軸承配置解決方案目前采用更為成熟的雙SRB技術，主軸承外徑在1.5米以內(nèi)，足夠支撐到5、6兆瓦，在擁有全球充沛的供應鏈的基礎上，已經(jīng)實現(xiàn)了本地供應商的設計和生產(chǎn)。

 

       即便中國海上風機面臨葉片和主軸承兩大瓶頸，遠景能源仍完全能夠在中國海域為客戶提供可獲得投資收益的海上項目解決方案。謝德奎介紹，遠景集成全球數(shù)據(jù)和技術繪制中國海上平準化度電成本（LCOE）地圖，這個地圖不僅指導遠景自己定義具有競爭力的風機，還可以讓海上風電開發(fā)商清晰地看見實現(xiàn)投資收益的項目分布，還會發(fā)現(xiàn)最好的收益率不在單機容量有多大，而在于LCOE。發(fā)電量是影響海上風電的最關鍵因素，在海上全生命周期度電成本模型里，發(fā)電量的影響超過50%。

 

       說到項目風機選型，謝德奎強調(diào)，不同區(qū)域?qū)︼L機兆瓦等級和風輪直徑的組合需求不同，也就是說，圍繞LCOE最優(yōu)，針對中國不同海域定義不同風輪和功率組合獲得最優(yōu)收益。和中國相比，歐洲北海風速高，人力成本導致初始投資高，運維成本高，這些因素導入LCOE模型，也就導向了歐洲大兆瓦小風輪的機型策略。

 

       基于中國海上風電環(huán)境特點與歐洲存在巨大差異，遠景選擇了以福建為代表的高風速臺風區(qū)域、廣西為代表的低風速區(qū)域以及浙江為代表的中低風速強臺風區(qū)域做了LCOE敏感性分析。可以發(fā)現(xiàn)，在高風速場景中，6-8MW等級的海上風機可以獲得最優(yōu)的LCOE；在低風速及中低風速場景中，4-6MW等級便可以實現(xiàn)最優(yōu)的LCOE。而風速越低，則對風輪直徑的需求更大，反之亦然。 

 

       同時，謝德奎提醒，與歐洲海上風況相比，中國海上風場布置更緊湊，風速更低，且大氣更穩(wěn)定，尾流影響范圍大，在這些因素的共同作用下，中國海上風場的尾流損失大大超過歐洲風場。遠景基于近1.5GW容量的風機海上運行和持續(xù)后評估，證明在某些排布密集的風場，前期對尾流損失低估約2%。遠景也在探索降低尾流損失的技術。在某風場，通過實施場群尾流控制技術，實現(xiàn)了3%-4%的電量提升。在未來一段時間內(nèi)，中國海上風電場排布越來越密集，場群尾流控制技術的價值顯得尤為顯著。