2014北京國際風能大會之“風電機組總體設計”專場——荷蘭MECAL公司的Anton de Roest：200米液力海上風電機組的概念設計

　　中國風電材料設備網:一年一度的風能行業的盛會——2014北京國際風能大會暨展覽會，于22日在北京新國際展覽中心盛大開幕，本屆大會的主題是“和諧共贏，構筑穩健的風電市場”。10月22日下午“風電機組總體設計”專場——來自荷蘭MECAL公司的Anton de Roest先生，他演講的內容是“200米液力海上風電機組的概念設計”下面是文字實錄：
    劉琦：各位來賓，風力發電機組整體設計技術的下半段現在開始。首先，我們有請來自荷蘭MECAL公司的Anton de Roest先生為我們介紹200米液力海上風電機組的概念設計，接下來我們再次分享200米液力海上風電機組的概念設計。
    Anton  de  Roest：這是一個調研報告，也是一個概念報告，希望在15分鐘之內給大家講完這個報告。MECAL是在風能領域已經有了20多年的歷史，它是成立于25年前，我們是剛剛跟如了25歲的生日，也就是說，我們大概在上世紀90年代開始在風能領域進行工作，而且我們也跟其他公司合作過，有一些公司大家已經不太知道了，但是在這個領域我們還是有豐富的經驗，以前比較專注小型的風機，現在開始有大型的風機。我們是進行風機設計的，我們總部是在荷蘭，并且也會有很多其他的風電場的服務，我們在北京，還有東京都有自己的分支機構，在美國也有自己的公司。我們進行的這些工作都是希望能夠把技術和工程應用到現實的制造當中，我們會進行很多的計算工作，還有概念的設計，還有一些工作是認證的工作，也就是我們基本上是在這個領域的各個方面都有一些自己的業務。從整體風機的服務方案，到整體風機的設計，我們都會有一定的涉及。
    我們所做的大部分的項目一般來說都是為了讓客戶保證風機的設計適合他們自己的需求，能夠滿足他們的需要。我們不希望所有的風機制造商都制造一樣的風機，我們覺得很多公司都有自己不同的特點。所以說，制造出來的風機應該也是有差別的。我一直都很喜歡這類的圖片，我們滿一下這個風機的大小，一開始出現風能的時候這個風機是很小的，大概就是15千瓦這樣的風機，現在已經越來越大，出現了一兆瓦的，這個是1994、1995年左右已經到了1.3兆瓦。到目前很多人覺得風機的大小可能是有一定的限制，比如說吊裝，還有交通運輸等等。但是，我很高興接下來能夠給大家講一下我們這個200米的風機是能夠做到哪些事情。到1999年左右出現了兩兆瓦的風機，現在中國能看到還是有1.5兆瓦的風機還是很重要的，還有另外一部分是2.5兆瓦的，但是這些不是海上的風機，是陸上的。
    接下來講這個概念設計，我講一下我們的基準，從那個地方開始，從什么時間點開始計算，接下來是比例升級，然后是200米風機的概述，它是一個什么樣的風機，我們需要做那些選擇，應該怎樣去進行選擇？首先，我們能看到現在有IEC2，IEC3，有各種不同的風機，它的直徑大概一般是155米，塔的高度是98米。如果說我們這個風機的直徑是200米，基本上應該就是10-20兆瓦的風機。我們想探討的主要是轉子的大小，轉子的大小決定了它的掃過的面積，以及我們能夠從風當中收獲的能源。首先，我們從6MW的風機開始，我們有以下的這幾個數據，比如說它的傾斜，它的錐體，還有懸空高度。我們需要確保這些數據都能夠匹配這個200米的風機，確保葉片不會碰到塔架，我們需要做很多的增加。
    接下來我們探討一下比例升級，如果這個葉片直徑達到150-200米它掃過的面積就會更大，它能夠收集的能源也會更多。這個過程當中我們就需要進行更多的計算，因為風對于轉子帶來的力也會更大。我們其中需要涉及到二次函數的尺度變量，接下來就是三次函數的尺度變量，還有四次函數的尺度變量。這些計算還遠遠不夠，因為我們還需要看到很多其他的比如說慣性這些問題，還有就是這個葉片的彎折，如果把葉片的長度乘以2，這個彎折的可能性也會更大，如果在設計當中考慮到這些問題，我們就必須一一去解決這些問題。
    接下來一些原則，這是原則，比如說質量，還有慣性，隨著直徑的變大，這些不同的數字也會變大。因此，我們需要進行設計過程當中做到足夠的分析，我們要制造這種200米的風機之前，首先必須要看一下我們有什么樣的期望值，我們希望自己第一版的設計能夠達到什么樣的一個目的。我們先看一下市場上普遍的重量是多少？然后我們對于這個風輪的重量，以及機艙的重量都進行了一系列的調查，進而考慮到從這個傳動系傳送到塔架上的壓力的變化。接下來我們可以從這兩張圖當中看到風輪重量的升級的比例還有機艙重量升級的比例。這個200米的風機，額定風速是10-13.5m/s左右，一般的風機大概是10m/s左右。我們看中國的地區，比如黃海地區，再往北一點，比如山東南部，還有山東省的大部分，它的風速等級應該是二級，所以我們需要考慮的是二級的工作情況。