海装风电张海亚：同风轮直径下 功率等级越高 单位千瓦发电量反而越低
6月14日-15日，2018海上风电领袖峰会在福建福州盛大举行。本次峰会以“夯实产业基础 强化带动效应”为主题，由中国循环经济协会可再生能源专业委员会、中国可再生能源学会风能专业委员会、中国能源研究会可再生能源专业委员会和中国海洋工程咨询协会海上风电分会联合主办，三峡集团、金风科技分别为战略合作单位和承办单位，共有来自政府部门、外国驻华使领馆、行业协会、风电企业以及研究咨询公司等机构的700多人参会，嘉宾围绕行业发展的热点话题、重点难题进行了深入探讨。能见App全程直播本次大会。
中国船舶重工集团海装风电股份有限公司总监张海亚出席大会并发表了题为“大不一样 大有所为”的主旨演讲。以下为发言全文：
张海亚：各位领导、专家，大家下午好，我是来自中国海装的张海亚。
相信有一部分嘉宾看见“大不一样”这四个字，就会联想到一个BGM。我当然不是只为了满足大家的期待，只是前面4位专家的演讲虽然很精彩，但是下午大家可能会比较疲惫，而我接下来讲的几个问题可能需要大家调动思维才能跟上我的节奏，所以……给大家醒醒瞌睡。
开个玩笑，下面进入正题，首先我来说说哪里“大”不一样。
2017年，海装新增装机105MW，全球5MW级别以上海上风电排第四。
2018年我们的目标是加大装机、推出新机型、前端性探索。
开发海上风电有很多困惑需要解决，但是有一个问题，感觉大家一直在讨论，而我一直没有看到行业里有一个相对明确的定论。那这个问题是什么呢，都说大，但是到底是大风轮好还是大功率好？
我今天试图用几分钟时间，抛砖引玉，讲讲海装对这个问题的理解和认识。问问题的人需要得到一个普遍的规律，所以我尝试用三个层次，六个问题逐步推导出一个有代表性的普遍规律。
首先第一个层次三个问题。第一个问题：
就单个机组而言，同功率等级，风轮直径越大，单位千瓦发电量是不是越高？
这个问题其实最简单，也最好回答，相信在座的各位都有共识。
就拿120-2MW和130-2MW来比较，答案是肯定的，同功率等级，风轮直径越大，单位千瓦发电量越高。我这里不做过多解释。
第二个问题，同风轮直径，功率等级越高，单位千瓦发电量是不是越好？
这个问题，估计就有分歧了。
我们拿130-2MW同130-3MW来比较，做一个简单的计算，假定130-2MW年满发小时数3000，那么单机发电量是600万度，则单位千瓦发电量是3000度。130-3MW在同样的条件下，不论是2800、2500还是多少，总之不可能超过3000小时，这个很好理解吧，所以假定得出的结果是年小时数2500，单机发电量750万，单位千瓦发电量2500。所以结论很清楚。
在同风轮直径的前提下，功率等级越高，单机发电量虽然会更高，但是单位千瓦发电量只会更低。
有人会说了，感觉跟我了解的有点不一样啊。
这里我需要稍微给大家捋一捋，我们这里说的是单位千瓦发电量，不是单机发电量。为什么强调单位千瓦发电量，就是为了避免最后的结论引起混淆。
为什么用130的2MW和3MW来比较呢？因为相对来讲，大家比较熟悉，我在做简单对比的时候，大家理解起来更容易。
需要强调一下，我这里比较不涉及不同厂家不同类型机组之间的比较，完全是纯理论的定性分析，希望大家内心不要用不同厂家的机型来比较，否则后面可能会纠结于细节，而跟不上我的思路。
好，接下来看第三个问题。在考虑全场容量一定的情况下，同风轮直径，功率等级越高，单位千瓦发电量是不是越好？
我可以肯定的说，在座的对这个问题的答案并不统一，而且还有很大一部分人会觉得这个问题没有定论，这个得算啊。我想说的是，我今天主要是想推导出普遍规律，所以简化统一了很多边界条件。在这个问题上，是按同级别来比，比如2MW跟3MW比，5MW跟6MW比，来获得普遍规律。什么是普遍规律，就好比我说在座的大部分都是帅哥，不是帅哥就是美女。这就是普遍规律，有没有不是帅哥美女的？有人可能会说有，这不是我说的，这只能说明仁者见仁智者见智。但是这个事你不能否定普遍的规律。
我说了这么多貌似题外的化，其实都是在强调一点，大家放平心态，简化统一边界条件，跟上我的思路。
单机发电量大但是数量少，和单机发电量少但数量多，到底谁的发电量多？
为了大家能直观感受，还是请大家来简单计算一下。
我们假定一个6万的风电场，为什么是6万不是5万？因为23得6，简单。
我们来看，30台2MW年满发小时数还是3000，那么全场发电量是1万8千万度，单位千瓦发电量是3000度同样的，20台130-3MW对应的数字是2500，1万5千万度，2500度。
其实从本质上来说这个问题跟第二个问题是一样的性质。
而这这三个问题的结论说明了一个答案，单位千瓦扫风面积越大，单位千瓦发电量越大。
好了，到这里，我相信大家内心已经开始蠢蠢欲动，有的甚至已经准备好开撕了。
急躁一点的会说，讲得什么玩意儿啊，瞎胡闹么，这不是？理性的一点的会质疑我说，你这里一定有问题。因为中国风电行业平均额定装机功率是在上升的。你这个结论跟行业大势完全背道而驰啊。
是的，是有问题，问题在哪里呢？很多，尾流、效率、机位、风资源、建设等等，但最主要的是没有考虑成本，有人说，没有经济性的技术进步就是耍流氓，我非常认同，只谈发电量不谈成本，完全是耍流氓。那么我们来进入第二个层次。
第4个问题：在全场容量一定，同风轮直径，功率等级越高，单位千瓦成本是不是越低？
答案是肯定的，在简化统一边界条件的情况下，主机千瓦成本假定一致，主机单机建设成本一致，那么大兆瓦机组会少道路、吊装、线路等等费用。这个道理很简单，我就不展开。
那么矛盾产生了，在全场容量一定，同风轮直径，功率等级越高，发电量越低，但是成本也越低。功率等级低，发电量倒是高了，但是成本也高了。怎么破？
很多人开始笑了，这也算问题，算算就知道了。是的，特定的场址算算就知道了。但是我今天需要得出的是一个普遍规律。第5个问题。
在特定项目，全场容量一定的情况下，同风轮直径的情况下，功率等级是多少，单位成本发电量最高？
具体边界条件如何设定，过程如何推导我不展开，如这幅图所示，每条线是同风轮直径前提下，不同的单位千瓦扫风面积。横坐标是年平均风速，纵坐标是单位成本发电量。具体数值我隐去了。
可以看到
什么意思呢？意思有很多，我说个两个大家都理解的，
一是随着年平均风速的增高，在同风轮直径的前提下，单机额定功率增高才能使得单位成本发电量最高。
二是在成本不变的前提下，更高的单位千瓦扫风面积使得单位成本发电量更高。这是第二层问题的一些结论。
在单位成本发电量最高导向的指引下，单机功率增大和单位千瓦扫风面积增大都是不可逆的趋势，趋势的快慢受限于叶片长度增速和由此带来的整机产业链成本降速，平衡关系主要在于风资源、工程成本差值占比与额定功率之间的匹配。而对于海上风电而言，还需要重点考虑节约用海的问题。
这是我们了解到的江苏省调规前后的海上风电项目情况，可以看到平均单位容量用海面积下调超64%，但尽管幅度这么大，依然达不到要求。
《关于进一步规范海上风电用海管理的意见》中要求的，每10万千瓦16平方公里左右。
所以在当前叶片技术、整机技术的前提下，高单位千瓦扫风面积大功率机组是发展趋势，历史的发展也证明了这一点，如图所示
风轮直径、单机功率，还有单位千瓦扫风面积，都是在逐年增大。右下角的是海上风电，样本点和时间都还不太够。
回到最初的疑问，到底是大风轮好还是大功率好？貌似我已经回答了，但是各位一定还是比较疑惑，因为没有一个量化的指标。
因为其实这个问题最根本的是想问，特定的场址，风资源确定了，全场容量一定的情况下，功率等级在多少是最合适的？有没有什么规律？
答案是肯定的。
计算过程我不展开，我直接说结论。
在江苏等平均风速7m/s的条件下的地区，按同样的理论，最优的单位千瓦扫风面积为4.590左右的机型，比如海装171-5MW
所以关于这个“大”的结论是，高单位千瓦扫风面积的大兆瓦机组最好。
其实这个理论延展开来可以推导出很多趋势，比如大家都在做更大兆瓦的机组，那么风轮直径多少合适？功率等级？整机载荷计算是年平均风速定在多少？成本概算范围如何预估等等。我这里就不展开了。
在过去的十年，海装对于整机总体设计是这么理解的，也是这么做的，下面请看一个短视频这就是我说的“大”不一样，我想是时候放一下这首BGM了来总结我前面这一段了。
知易行难，知道了大不一样仅仅是走出了第一步，因为我们提供的是一个20年全天候24小时全自动运行的产品，相信大家都听过这两句话可靠性是设计出来的，可靠性是验证出来的。
我理解的是没有经过验证的技术都只是PPT。这里我就不举别人的例子了，我只汇报一下海装做了些什么。
一是设计验证，我们在设计过程中，就引入了诸多合作伙伴，根据大家术业专攻的不同，对海上风电机组设计的各个环节进行验证、把关。
在子系统方面，除了常规的齿轮传动系统、发电系统疲劳、负荷等验证之外，我们还开展了诸如变桨系统模拟仿真加速测试等验证工作。
在符合性上，我们组织开展并一次成功的完成了国内第一个海上低穿测试，指标优异在系统级，我们组织开展了国内第一个整机环境防腐性能测试，并将其编入国家标准。当然，各项指标也是优异。
我们还自建测风塔，严格按照国际标准，对功率曲线、载荷以及电能质量进行了长达两年的严格测试。
当然，各项指标依然优异。
下面放两个央视的短视频，说一千道一万，没有批量运行数据始终还是感觉有点心虚，目前海装批量的22台机组运行半年，
福建福清兴化湾项目2台H128机组可利用率99.18%，等效满发小时数2170.15，江苏如东八仙角项目19台H151机组可利用率98.65%，等效满发小时数1741.56，H171机组可利用率98.81 %，等效满发小时数2117.14，对于海上风电而言，做得这些我认为只是刚起步，因为25年生命周期需要更多强有力的组织的保障。
现在随便来个企业，也有真金白银，告诉你他有6MW、8MW，你敢买么？所以品牌对于海上风电更加重要。
海装公司隶属于中船重工，集团是中国最大的造修船集团，最有名的产品是辽宁号、蛟龙号，当然还有核潜艇和风电。集团有7个国家级研发中心，其中有一个在海装，即科技部的“国家海上风力发电工程技术研究中心”。
需要特别指出的是，集团17万员工中，有三分之一是科研技术人员。“掌握核心”科技是根子在我们骨子里的信念。
海装目前是集团五个一类企业之一，在全国有8个基地，总资产120亿。
我们充分利用已有军品开发中相似的成熟经验，降低新产品开发中的未知风险，利用技术同源、产品同线，协调创新及管理，来实现系统的高可靠性。
完善的全产业链配套体系、高水平的基础工业极限制造能力、独立健全的体制和机制，都为风电机组全生命周期的保障提供的坚强的支撑。
经过十几年的积累和沉淀，无论是陆上风电还是海上，我们所有机型都具有完全自主知识产权。海装的系统集成能力，包括正向设计能力、与供应链协同设计能力、设计管理能力及设计验证能力。此前，我们联合集团内部的相关院所和关键零部件供应商，提出了风电机组系统匹配与参数优化设计方法，并创建风电机组研究开发平台，建立了风电机组设计的理论和技术体系。
以绿色设计为切入点，经过近1年的项目建设，中国海装绿色制造的理念已经渗透到了生产、管理运维等全业务链。正在建立的大型风电装备绿色设计平台，包括基础数据库的建立、绿色设计关键共性技术和方法研究等等，也包括企业绿色管理体系以及大型风电装备核心大部件全生命周期的绿色评估等。
下面播放一个短视频。
需要特别说明的是，视频里的机器人，也是集团内企业研发制造的。
只立足于当下，对可见的未来没有计划的企业，也是不可持续的。
下面我简短汇报一下关于浮动式和10MW的情况
如图所示，该项目由2台机组和一个桁架式浮式结构物组成，采用单点系泊。
海装在载荷联合仿真、零部件安全性校核、控制、运维同合作方共同开展了相关的工作，特别是在双风机启停技术、单机故障的协调控制技术实现了创新。
该项目在荷兰进行了水池试验，验证了系统的可行性。
需要说明的是，这种风浪涌综合试验水池目前全球都不太多，因为基础投入太大，我们集团内702所就有，有需要的可以联系一下。
10MW我们开展了一些工作，我不展开。我这里想说的是，为什么要做10MW，为什么要做浮动式？我不知道开展相关工作的企业是怎么考虑的。我说说我的看法。海上风电资源跟陆上有很大不同，海上风电是沿海岸线发展的。未来，只能向离岸更远、水更深的地方发展，为了平衡造价的升高，就像问我前面讲的，必须通过提升单机额定功率来平衡，通过浮动式基础等方式来降低造价。
但是大家有没有想过鸡和蛋的问题？去哪里示范？去哪里证明？
这里，我说说海装的思路。
我们集团在开展深远海浮式结构应用的相关工作，包括大型浮式平台、海上牧场养殖、深远海观光等，这些都需要配套能源。所以海装目前的10MW、浮动式、智能微网，都是可以与之配套的。
未来我们希望建成一系列的海上智慧浮岛群。
下面各大家放一个深海渔场的短视频。
国家能源局新能源和可再生能源司副处长李鹏提出，“应练好内功，打好基础，积极稳妥推动海上风电发展”。我非常同意这个关系。大家都知道海上风电不同于陆上风电，投资大、环境恶劣、运维不便。国外著名厂商也都遭遇了惨痛的教训有风险的事情，我们只能用科学的方法和步骤来尽量规避风险，我们海上风电从样机到小批量的过程正是走了一条积极稳妥的道路。
纵观国内海上风电市场，目前适合的整机并不多，要么单机容量太小，不符合国家节约用海的要求，要么还没有经过充分的研制。实现了批量性的国产化的，能够有自主知识产权的整机更少。
所以，我非常感谢龙源集团，在7年前给了海装2台样机的机会，感谢三峡集团，给了海装1类风区展示的机会，更感谢华能集团，给了海装批量展示的机会，才有了今天我有机会向各位展示中国海上风电的最新成果。这不仅仅是给海装的机会，而是给了行业发展的机会。
3年前这个时候有一篇文章“走向深海，中国企业拿什么跟西门子竞争”，文章我看完是很憋屈的，但结尾一句是这样的
“杨校生说。“政策得当，市场配合，相信五年之内必有大的改观。””
这篇文章是2015年7月1日发的。
不到一年，2016年6月，咱们中国风能协会就举办了第一届海上领袖高峰论坛，那一次承办单位日月重工在做海装5MW的铸件。
去年是海装承办的，那一次海装的171刚吊装成功。
今年是第三届，有更多的企业展示了最新的样机。相信在座的老朋友新朋友都已经感受到了每一年行业都在进步。
习总书记说：“核心技术靠化缘是要不来的”。所以我最后一句大有所为，献给在座所有的同志们，与君共勉：“不忘初心，掌握海上风电技术核心！
展望2020，中国企业必将大有所为！
