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《风能》对话Henrik Stiesdal:风电最有可能解决人类面临的气候问题

2023-10-27 来源:《风能》杂志作者:王芳、叶无极 浏览数:283

展会期间,《风能》采访了这位风电泰斗,他认为,机组的大型化一定会达到合理的最大值,漂浮式风电机组的成本与固定式风电机组的成本曲线会有交集,并相信,风电最有可能解决人类面临的气候问题。

  2023北京国际风能大会暨展览会(CWP 2023)特别邀请到“现代风电产业之父”Henrik Stiesdal。他在1976年建造了第一台试验风电机组;1978年成功推出第一台商用机型,后担任西门子风电首席技术官多年,获得650多项与风力发电技术相关的专利。2014年创立StiesdalA/S公司,并设计了新一代漂浮式海上风电基础。展会期间,《风能》采访了这位风电泰斗,他认为,机组的大型化一定会达到合理的最大值,漂浮式风电机组的成本与固定式风电机组的成本曲线会有交集,并相信,风电最有可能解决人类面临的气候问题。
  CWP 2023邀请Henrik Stiesdal作为中外风电产业先行者之一,向其致敬与致谢
  
  《风能》:从您设计出第一代风力发电机组,到现在近50年,丹麦的风电发展格局有哪些应验了您之前的想法,有哪些超出您的想象?
  
  Henrik Stiesdal:20世纪80年代,丹麦风电行业认为风电能够在电力系统中发挥重要作用,政府也认为这是可行的,提出到2005年风能比重达到10%的计划。随着风电规模的扩张,风力发电势头强劲,到了1999年,风能占比已经达到12%。
  
  2002年左右,一些大型欧洲公用事业公司发现有太多的风力发电,他们需要改变在电力系统中处理风电的方式。在那之前,如果电网有问题,比如电网的稳定性出现了问题,就会让风电与电网断开连接。然后等电网的其他部分处理好问题后,风电才可以重新并网。
  
  改变从两家欧洲能源公司开始。一家是德国的康采恩(EON),另一家是苏格兰电力公司(Scottish Power),他们让风电保持并网的状态。这带来了新的问题——如何保证电网的稳定性。但也透露出两个重要的信号,一个信号是风电技术要改进更新,因为不更新的话,就意味着无法实现并网的目标;第二个信号是风电行业已经不是电网的辅助电源,而是能够起到主导作用。事实上,如今风电已经占到丹麦电力的55%左右。
  
  《风能》:丹麦大力发展风电的动力是什么?关注点是否发生了变化?
  
  Henrik Stiesdal:我当时研究风电,是为了父亲的农场能用上更便宜的能源,这和发展风电的初衷是一样的。20世纪八九十年代在风电领域工作的人,会为公司感到自豪,因为公司创造了很多新机器,提供了很多新岗位。但现在的人们会更多地关注自然环境的未来状态,想要为世界,或者为后代做出贡献,观念上会比原来有更高的追求。
  
  目前,丹麦风电从业者占到全国的10%左右。所以,从物质上和精神两方面看,我们正在做的事情实际上都是非常重要且有意义的。
  
  《风能》:你认为风电产业未来会朝着哪些方向发展?
  
  Henrik Stiesdal:这有点像汽车行业。汽车工业已经有超过100年的历史,人们在50年前就找到了车辆设计的最终形态,但它们在这之后依然变得更加高效,更加便宜。如果将现在的一辆车与25年前的相比,现在开的车比以前好多了。风电行业也依旧有发展提升的空间。风电最开始可能只是作为单一的发电设备,如今更多的是想让它成为一种系统,应用场景更加丰富,比如与制氢、储能等的结合。
  
  电气化是现代社会的发展方向之一,风电可以得到更充分的利用。能够转型的行业都应该用电,用不了电的话也可以选择用氢,能利用绿电的地方尽可能地使用绿电,还可以使用不含碳的能源来源。像飞机、轮船等交通工具,钢铁、水泥的生产,高温加工的流程可能还无法全面实现电气化,但可以使用基于绿电的一些非碳燃料。
  
  在绿电应用方面,我们可以发展制氢。氢发挥着至关重要的作用,可以帮助我们把绿电扩展到其他的领域,比如制氨。氨不仅仅可作为化肥使用,它还是一种可以运输的风能,我们可以使用船、车等工具来运输。
  Henrik Stiesdal在CWP2023“风起五十年”主题论坛上发言
  
  《风能》:您认为,国际合作在全球风电产业中发挥着怎样的作用?如今,中国风电产业可以为全球的能源转型和低碳做出哪些贡献?
  
  Henrik Stiesdal:从全球来说,很多国家没有风电产业,所以需要进口风电;还有一些国家,像中国和丹麦,有着很好的风电部件制造企业,可以促进国际贸易合作。并非每个国家都能自己找到发展海上风电更好的方法,有经验的国家可以与其合作,将先进的技术与经验带过去,使其少走弯路。我认为国际合作确实在某种程度上发挥了作用,比如越南、印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、泰国等,通过国际合作就可以缩短前期的学习过程。另外,能源系统应该如何运作才能吸收尽可能多的可再生能源,这是亟待解决的问题之一。
  
  包括金融、设备、技术、服务在内的风电全产业链都可以开展国际合作。中国有着很好的资源,也有着完整的供应链,可以帮助更多的国家。
  
  《风能》:海上风电机组未来发展将呈现怎样的趋势,机组容量和叶轮直径还要继续大型化吗?在技术方面我们接下来会如何发展?
  
  Henrik Stiesdal:先要看技术。我们发现最佳的实践是不断地去改进和提升,要持续地降低度电成本,提升性能。
  
  对单机容量和叶片尺寸,我无法预测上限,但风电机组总会达到一定的局限,因为其他产业在出现指数级增长后,最终会触碰到一个天花板。比如大型客机、油罐车等的大型化,因为无法收回成本而停止了。我想政府应该限制风电机组的高度,海上风电机组最高300米,陆上最高200米,不能再高了。风电机组需要更加智能,而不是不断地追求大型化。这不是一个技术问题,而是成本问题。
  
  风电智能化肯定是最重要的发展方向。依靠智能化的模拟仿真,可以降低整体的设计成本,比如在风电机组尾流影响环节,智能化设计后,系统就能运算出结果,实现风电利用的最大化。目前,人们对风电机组运行状态监测的智能化可能会有更迫切的需求。
  
  《风能》:漂浮式风电在欧洲目前发展到怎样的阶段?未来将呈现怎样的发展趋势?面临哪些新的挑战?
  
  Henrik Stiesdal:风电可以产生我们需要的所有电力,但风能资源的分布非常不均匀。在欧洲西北部有很多浅水区,容易部署海上风电,客户也很多。在中国、美国东海岸也是这样,但世界上大多数地方并没有这样的场景。如果我们引入漂浮式海上风电,风能资源的利用率可以增长10倍。
  
  不可否认,漂浮式海上风电机组的价格还比较高。但就像30多年前,风电与化石燃料相比也非常昂贵,现在风电在欧洲比化石燃料便宜。这是依靠工业化、机组大型化实现的。漂浮式风电同样要依靠工业化实现降本。
  
  我认为,在接下来的十年里漂浮式风电可以实现商业化的降本。不仅仅是机组,海缆成本也会随之下降。值得注意的是,固定式海上风电的成本也会越来越低,但最终两者的成本曲线会有交集。
  
  《风能》:漂浮式海上风电的成本要下降到多少才能实现商业化?
  
  Henrik Stiesdal:近几年,世界上的突发状况导致风电机组、基础和电缆都变得更贵了,出现很多不确定性因素,比如之前的日本核电站泄漏事件就对能源行业影响很大。但我从一份公开报告中看到的最新情况是,预计漂浮式的价格在2035年将降至50欧元/兆瓦时。
  
  在产品大规模生产之前,总得有一些人愿意去做,而且是在成本很高的阶段去做,但是我们相信成本最终是会降下来的,实现商业化。
  
  《风能》:在降本的要求下,未来漂浮式基础形式会不会走向同质化?
  
  Henrik Stiesdal:我认为最后会逐渐统一到一种形式。就像风电机组本身,不管是哪家的产品,它都是一个塔筒加上三个叶片这种形式。最终,我认为漂浮式也会像陆上风电一样,采用模块化建造,叶片、塔筒以及其他部件可以来自不同的厂家。
  
  《风能》:当前漂浮式海上风电成本较高,您认为海上风电的立体融合开发会成为主要的降本方式吗?比如说海上牧场、海上制氢等。
  
  Henrik Stiesdal:风电场搭配养鱼场的想法很好,但是大多数漂浮式风电机组都将在深海区域,以至于经营养鱼场的人可能会觉得它离得太远。
  
  如果想改变世界,对抗气候变化,我们需要做一些超大型的项目,而且需要做一些生产电力(和氢气)的大项目。这是降低成本最重要的途径,并将创造更多的价值。
  
  《风能》:您在风电领域的梦想是什么?希望看到一个怎样的能源未来?
  
  Henrik Stiesdal:我从事风电工作47年,现在回头看,发现风电行业的发展比我想象的要精彩得多,好得多。我完全相信,风电和太阳能光伏在我们对抗气候变化的斗争中发挥了重要作用。所以,当你在研究风电时,你在研究世界上最重要的东西,你所研究的这个领域,最有可能解决人类面临的气候问题。
  
  在现有的所有发电技术中,风力发电每千瓦时产生的二氧化碳排放量是最低的,它的价格也下降了很多。大家应该要保持开放的心态,不断创新。
 

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