遠景Model Y 平臺首發的EN-200/7.0MW、EN-190/8.0MW兩款機型，能否成為2022 年、2023年海上風電符合平價預期的里程碑?
2021 年的海上風電，一邊是鎖定政策電價情境下的“搶裝”，一邊是去補貼焦慮伴生的平價預期，執著于海上風電的人們，渴望更深、更快的度電成本下降幅度。
大咖們預測，我國海上風電有望于2025年實現平價。籠統地說，是基于歐洲海上風電降本的幅度和我國陸上風電的降本邏輯，指望更大功率的海上風電機組，更期待時間帶來技術進步。
然而，對于那些只爭朝夕的“海上風電人”而言，2025年的平價是解不了近渴的“遠水”，即便2022年的海上風電失去了“國補”，他們也要自主推進競爭態勢下的項目開發進度，但難度超乎想象和認知。“面朝大海，2022年的海上風電不是春暖花開，而是冰霜到來。”一位海上風電開發企業的高管告訴《風能》，“我做夢都想海上風電平價破冰，夢做多了，我開始懷疑自己是不是得了強迫癥。”
不過，如果這位高管看見整機企業的努力，就會相信2022年、2023年定會有海上風電平價破冰的機組矗立在某個海域，正如2010年橫空出世的EN-87/1.5MW低風速智能風機一樣，忽然就改變了中國風電的開發格局。
海上機組去哪兒
針對山東、廣西等低風速近海淺水海域，及江蘇等中低風速淺海海域，高電量是實現平價的關鍵因素。EN-200/7.0MW相比當前搶裝的5.XMW級別機組，單位千瓦掃風面積提升了15%，同時機組帶來風輪升高與尾流降低，可以綜合提升電量15%。7m/s低風速場址整場滿發平均可達3100小時，7.8m/s中低風速場址整場滿發平均可達3700小時，度電成本根據行業整體走勢樂觀預期可降20%-30%。
一個40萬千瓦近淺海低風速項目的開發團隊研判EN-200/7.0MW機型及其應用場景后，認為近海范圍平價可行性比較高，較大掃風面積的機型更有利于平價預期的達成。背后的邏輯也不難理解：更低風速下，更大的單位千瓦掃風面積是電量收益的基礎保證，但是過大的風輪直徑又會呈指數推高塔筒、基礎重量和吊裝等配套工程的造價，在當前技術水平下，論證的結果顯示EN-200/7.0MW剛好在高電量與適當造價平衡點，是這個場景下收益相對突出的機型方案。
這種場景下的工程造價較低，但低造價絕不是低質量，工程價值鏈上的所有參與方是“命運共同體”，項目能做成大家才有得做，讓利成就項目幾乎是不二的選擇。據上述團隊運用工程模型推演，以廣西海域平價線預測，除了塔筒、基礎造價因為機型的選擇顯著下降之外，海纜、升壓站、施工等維度都承擔不同程度的成本降幅，平價的可實現性才有保障。
EN-200/7.0MW機型去廣西、山東、江蘇等海域，而EN-190/8.0MW機型最適用的則是廣東和浙江的海域了。
由于受地質、水深及臺風的影響，廣東、浙江海域的塔基造價非常高，大功率機組是有效降低工程造價的直接手段。問題在于，海工設備的限制和臺風機型工況載荷的不確定性導致大功率機組的風輪究竟大到何種尺寸能恰到好處，成為一個合情合理的科學問題。綜合來看，在這兩個省份的海域建設風電場，年平均風速低、離岸距離遠的海域，短期內實現平價的難度還是比較大的。因此，這兩個省份相對較高的風速或者離岸相對較近的海域成為平價首先可能實現的項目開發區域。
一臺機組抗臺風不是靠鋼鐵的強壯來死扛，而是需要更優、更主動的抗臺風策略。道理很清楚，但怎么優化抗臺策略，卻是一連串的技術升級、載荷優化、材料優化、結構優化的訴求，每個環節的背后代表著相當的投入和相應的收獲。遠景Model Y 平臺的EN-190/8.0MW機型，在優化抗臺風策略后，可以做到安全且更經濟。
針對廣東、浙江等中風速、中等水深造價的海域，EN-190/8.0MW相比當前搶裝的5.XMW級別機組，在接近的電量水平下，單機容量提升54%，40萬容量場址可以減少機位數量23臺，結合遠景先進載荷優化最優塔基造價，綜合BOP預期可同比降低40%，度電成本根據行業整體走勢樂觀預期可降30%-40%。這組數據背后的道理其實不難理解，大直徑風輪在高極限風下載荷增加顯著，因此，如果更大的風輪不能獲取足夠的電量來補充高極限風給其帶來的基礎塔筒造價的增加，那么就失去了追求更大風輪直徑的意義。同時值得注意的是，更大的風輪必須要用更高的塔筒來配套，而更高的塔筒由高極限風所導致的造價增加是更加難以承受的。開發團隊反復論證的結果顯示，EN-190/8.0MW是這個場景下最優的機型方案。
Model Y背后的產品邏輯
一樣的Model，不一樣的Model Y。特斯拉Model Y是電動汽車，一個在道路上行走的交通工具。遠景Model Y平臺上的機組，則是一個在空中捕獲風能發送綠色電力的大機器。
從潮間帶到近海，再到遠海，單機功率從1.5MW到4MW，再到5.XMW，歷經10年海上風電度電成本持續突破的實踐，最高規劃搭載12MW功率等級的遠景Model Y平臺低調地成為海上風電平價之路的標志牌，“戰略定力下的堅持和持續”是其最牢固的內核。
這就不難理解，遠景通過Model Y平臺的前瞻性規劃，兼顧當前供應鏈和技術的成熟度，遞進開發符合海域場景的風電機組產品，一款款機型一步步破冰前行，像根基一樣支撐2022年、2023年海上風電可見的平價預期圖景。
Model Y平臺究竟有沒有這般能耐?這是一個可以從“技術先進性、供應鏈可獲得性和整體可靠性”三個方面來回答的問題，既是參考答案，也是看清海上風電機組產品的角度。
關于技術先進性，度電成本的領先度，是Model Y技術先進性的表征，而先進技術的核心則需要先進的架構思想和數字化工具來支撐，這兩點遠景都已經做到了。
比如大葉片，早在3年前，遠景葉片團隊的研究發現，在葉片處于最優葉尖速比時，自由渦方法可以避免傳統的BEM理論預測失效問題，獲得更準確的最優功率系數和最優葉尖速比。3年的持續自研葉片設計與制造，終于驗證做實葉片效率的突破：葉片最佳捕獲段的氣動效率提升5%以上的同時，能確保整體承載邊界提升10%。
自2011年變頻器自研成功后，遠景對核心部件的自主研發十年孜孜不倦，因為“夢想+”匯聚到Model Y平臺的世界頂級專家，在我國不遺余力地解決掉海上大功率葉片、主軸承、發電機、齒輪箱等核心部件的設計和制造瓶頸，EN-200/7.0MW、EN-190/8.0MW下海水到渠成。
關于供應鏈可獲得性，遠景坦言，正是基于供應鏈可獲得性的考慮，遠景才審慎將EN 200/7.0MW、EN-190/8.0MW 兩款海上機型在這個時間點投放市場，一款機型為一個海域而生，海上風電步步穩行。
強大的自研體系也支撐了EN-200/7.0MW、EN-190/8.0MW這對“伽利略兄弟”的整體可靠性。
對機組產品而言，可靠性不僅要看整機設計可靠性，更要看部件級、系統級臺架測試，及整體運行測試結果。其中，系統級的臺架測試最能體現一家整機企業對機組運行生態與能力邊界的認知程度，這是技術硬實力的體現，也是遠景投入巨資打造業內最先進的整機系統級測試標桿的初衷。
前來調研EN-200/7.0MW和EN-190/8.0MW機型的開發企業團隊，特別研究了這兩款機型的大部件在遠景江陰測試中心的多層級立體性驗證情況，設計安全邊界和冗余都有充分的數據支撐。遠景江陰測試中心是一個復合測試驗證系統，也就是高保真測試驗證平臺、機組健康感知運行系統和深度測量機群三大支撐，逐步達成部件子系統、整機系統“數字模型與物理實體”的一致性，用測試驗證持續外推海上機組運行機理認知邊界，解決具體的質量和安全問題。
下海以后，每臺伽利略風機都有數字孿生模型，實體機組運行被完全透明化，可靠性狀況就擺在運行端，一切與可靠性相關的數據和行為皆在掌控中，運行可靠性成為真正看得見的可靠。
自帶安裝和運維降本功能
與革新硅料工藝、硅片技術就可以大幅度降低度電成本的光伏產品相比，風電機組因其巨大旋轉機械結構和動力系統的固有屬性，涉及空氣動力、結構動力、仿真、電力電子、電氣傳動、控制技術、人工智能、新材料等前沿和交叉學科，技術進步的難度要高得多。風電度電成本的下探“密碼”潛伏于整條的價值鏈中，發現和發掘降本價值是所有參與者的責任，畢竟海上風電度電成本盡早達到與燃煤發電標桿上網電價平價是風能人共同的目標。
可以說，遠景Model Y平臺出產的機組都具備安裝和運維降本功能。這源于Model Y極致模塊化的特性，真正做到系統與系統之間、部件與部件之間接口分明且互不干擾，賦予機組產品超強的工程靈活性，實現主機的整體、半整體、局部組裝等豐富的組合裝配方式，加上各種先進工裝吊具的應用，可以產生最優的發運、組裝、出海、吊裝工程路徑和效率，直接節省安裝工程項目成本。
這也彰顯了遠景海上風電機組高效交付和供應鏈資源整合能力。9月3日，江蘇啟東80萬千瓦海上風電場在建項目，遠景率先完成EN-161/5.2MW海上智能風機全部吊裝。基于塔筒平臺預組裝模式和新型扁擔梁吊具工藝技術，提升安裝綜合效率30%，為率先完成吊裝任務提供可靠的技術支撐。
關注海上風電運維的開發企業會發現，Model Y平臺EN-200/7.0MW和EN-190/8.0MW機型的工程靈活性及創新吊具，也為后期的風電場運維降本提供了技術支持。比如大部件運維，遠景自主研制的海上風電機組大部件更換設備“悟空”，實現了不借助傳統風電安裝支腿船，僅使用自研吊裝設備和普通平板拖船，即可在海上更換機艙內大部件，不但其單次作業綜合成本較傳統方案能降低35%以上，還大大提升了運維效率。
顯然，海上風電場快速運維為風電場多發電贏得了時間。在多發電訴求上，EN-200/7.0MW和EN-190/8.0MW機型可以借助伽利略系統數字孿生和網絡智能技術，在不改變機組物理狀態的情況下，使其使用壽命突破目前的25 年時限，在更長運行生命周期內實現發電效率最優，持續推低度電成本;在確保機組使用壽命的基礎上，基于其實時疲勞損傷和壽命估計模型，科學合理“消費和呵護”疲勞壽命，延長機組使用壽命，通過增值進而降低度電成本。
據模型預測，基于伽利略系統運行的EN-200/7.0MW和EN-190/8.0MW“伽利略兄弟”，在適用的海域場址，一座40萬千瓦的風電場在其全壽命周期內可實現3%的發電量提升。
|
