2014北京国际风能大会之“风电机组总体设计”专场——荷兰MECAL公司的Anton de Roest：200米液力海上风电机组的概念设计

　　中国风电材料设备网:一年一度的风能行业的盛会——2014北京国际风能大会暨展览会，于22日在北京新国际展览中心盛大开幕，本届大会的主题是“和谐共赢，构筑稳健的风电市场”。10月22日下午“风电机组总体设计”专场——来自荷兰MECAL公司的Anton de Roest先生，他演讲的内容是“200米液力海上风电机组的概念设计”下面是文字实录：
    刘琦：各位来宾，风力发电机组整体设计技术的下半段现在开始。首先，我们有请来自荷兰MECAL公司的Anton de Roest先生为我们介绍200米液力海上风电机组的概念设计，接下来我们再次分享200米液力海上风电机组的概念设计。
    Anton  de  Roest：这是一个调研报告，也是一个概念报告，希望在15分钟之内给大家讲完这个报告。MECAL是在风能领域已经有了20多年的历史，它是成立于25年前，我们是刚刚跟如了25岁的生日，也就是说，我们大概在上世纪90年代开始在风能领域进行工作，而且我们也跟其他公司合作过，有一些公司大家已经不太知道了，但是在这个领域我们还是有丰富的经验，以前比较专注小型的风机，现在开始有大型的风机。我们是进行风机设计的，我们总部是在荷兰，并且也会有很多其他的风电场的服务，我们在北京，还有东京都有自己的分支机构，在美国也有自己的公司。我们进行的这些工作都是希望能够把技术和工程应用到现实的制造当中，我们会进行很多的计算工作，还有概念的设计，还有一些工作是认证的工作，也就是我们基本上是在这个领域的各个方面都有一些自己的业务。从整体风机的服务方案，到整体风机的设计，我们都会有一定的涉及。
    我们所做的大部分的项目一般来说都是为了让客户保证风机的设计适合他们自己的需求，能够满足他们的需要。我们不希望所有的风机制造商都制造一样的风机，我们觉得很多公司都有自己不同的特点。所以说，制造出来的风机应该也是有差别的。我一直都很喜欢这类的图片，我们满一下这个风机的大小，一开始出现风能的时候这个风机是很小的，大概就是15千瓦这样的风机，现在已经越来越大，出现了一兆瓦的，这个是1994、1995年左右已经到了1.3兆瓦。到目前很多人觉得风机的大小可能是有一定的限制，比如说吊装，还有交通运输等等。但是，我很高兴接下来能够给大家讲一下我们这个200米的风机是能够做到哪些事情。到1999年左右出现了两兆瓦的风机，现在中国能看到还是有1.5兆瓦的风机还是很重要的，还有另外一部分是2.5兆瓦的，但是这些不是海上的风机，是陆上的。
    接下来讲这个概念设计，我讲一下我们的基准，从那个地方开始，从什么时间点开始计算，接下来是比例升级，然后是200米风机的概述，它是一个什么样的风机，我们需要做那些选择，应该怎样去进行选择？首先，我们能看到现在有IEC2，IEC3，有各种不同的风机，它的直径大概一般是155米，塔的高度是98米。如果说我们这个风机的直径是200米，基本上应该就是10-20兆瓦的风机。我们想探讨的主要是转子的大小，转子的大小决定了它的扫过的面积，以及我们能够从风当中收获的能源。首先，我们从6MW的风机开始，我们有以下的这几个数据，比如说它的倾斜，它的锥体，还有悬空高度。我们需要确保这些数据都能够匹配这个200米的风机，确保叶片不会碰到塔架，我们需要做很多的增加。
    接下来我们探讨一下比例升级，如果这个叶片直径达到150-200米它扫过的面积就会更大，它能够收集的能源也会更多。这个过程当中我们就需要进行更多的计算，因为风对于转子带来的力也会更大。我们其中需要涉及到二次函数的尺度变量，接下来就是三次函数的尺度变量，还有四次函数的尺度变量。这些计算还远远不够，因为我们还需要看到很多其他的比如说惯性这些问题，还有就是这个叶片的弯折，如果把叶片的长度乘以2，这个弯折的可能性也会更大，如果在设计当中考虑到这些问题，我们就必须一一去解决这些问题。
    接下来一些原则，这是原则，比如说质量，还有惯性，随着直径的变大，这些不同的数字也会变大。因此，我们需要进行设计过程当中做到足够的分析，我们要制造这种200米的风机之前，首先必须要看一下我们有什么样的期望值，我们希望自己第一版的设计能够达到什么样的一个目的。我们先看一下市场上普遍的重量是多少？然后我们对于这个风轮的重量，以及机舱的重量都进行了一系列的调查，进而考虑到从这个传动系传送到塔架上的压力的变化。接下来我们可以从这两张图当中看到风轮重量的升级的比例还有机舱重量升级的比例。这个200米的风机，额定风速是10-13.5m/s左右，一般的风机大概是10m/s左右。我们看中国的地区，比如黄海地区，再往北一点，比如山东南部，还有山东省的大部分，它的风速等级应该是二级，所以我们需要考虑的是二级的工作情况。