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聚焦未来

LRQA播客:为什么风能很重要?

为什么风能很重要?
2023年2月8日 15:00 时长:15 分钟

在本期“聚焦未来”播客中,LRQA 领先的风能专家之一 Hendrik Lau 博士与我们讨论了风电日益增长的重要性、风电在实现净零排放目标中的作用,以及运营商在快速增长的风电行业中可能面临的挑战。 

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LRQA: 聚焦未来

为什么风能作为可再生能源如此重要?

风能作为可再生能源的重要性再怎么强调都不为过。它是一种清洁、可持续且丰富的电力来源,这也使其成为应对气候变化的重要工具。

风能等可再生能源的主要优势之一是其去中心化的性质。与需要大型且位置偏远发电厂的传统化石燃料设施不同,可再生能源基础设施可以在较小规模上建造,例如陆上和海上风电场以及建筑物屋顶的太阳能电池板安装。

此外,风力发电在世界各地都有,这意味着它不受地理位置的限制,几乎可以在任何地方利用。它也是一种零排放的电力来源,在运行过程中不会产生有害的温室气体或污染物。

由于气候变化仍然是我们今天面临的最紧迫的问题之一,英国等许多国家/地区都致力于实现雄心勃勃的净零目标。为了实现这些目标,我们必须提高风力发电的能力并扩大规模;它不仅对于满足我们今天的能源需求至关重要,而且对于确保子孙后代的可持续未来也至关重要。

在风能和新风电场的发展方面有哪些增长?

风能产业正在经历巨幅增长。数据不言自明,风力发电的复合年增长率约为30%,并且还在继续上升。在欧洲、拉丁美洲、非洲和中东等地区,新的陆上安装量已达到创纪录的水平。此外,预计未来五年将增加557千兆瓦(Gigawatts)的新产能。

虽然这些数字令人印象深刻,但要真正在应对气候变化方面产生有意义的影响,该行业的增长必须在未来十年大幅加速,甚至翻两番。为了到2050年实现净零排放,并让英国和德国等国实现其雄心勃勃的气候目标,风能行业必须继续经历这种增长。

开发商在规划和建造新的风能设施(风电场)时面临哪些挑战?

在规划和建造新的风能设施时,开发商面临着许多挑战,其中首先最重要的挑战是成本。开发风能项目,无论是陆上还是海上,都需要大量资金。尽管大多数欧洲国家/地区都获得了政府资助,但这种资助的可用性和可靠性并不确定,且受到政治变化的影响。

另一个主要挑战是供应链。随着风电需求的增加,开发商在建立和管理新供应链以及审核新供应商方面面临着重大挑战。此外,人们担心目前的供应链能力无法满足对风能不断增长的需求。预计到2030年,全球将新增约380千兆瓦的风电,这大约相当于190到200个新的风电场。

气候变化也是一个挑战,尤其是在北欧,那里的天气变化更剧烈,例如更恶劣、更大的风和破纪录的温度。随着时间的推移,这些条件将对风电场产生影响,可能会缩短其使用寿命——因此,开发人员试图在他们的构建中考虑未来的天气模式,这几乎是一项不可能完成的任务。

气候变化也是一个挑战,尤其是在北欧,那里的天气变化更剧烈,比如狂风,破纪录的温度等。这些条件日积月累会对风力发电场产生影响,且有可能会缩短它们的使用寿命——因此,开发商试图在他们的构建中考虑未来的天气模式,虽然这几乎是不可能完成的任务。

随着可再生能源和风能的持续显著增长,风电技术方面的专业知识在未来是否变得更加重要?

获得正确的技术专业知识是任何风能项目成功的关键要求。

目前的风能项目都有相同的目标:高性能、高产量和高效率。这自然导致需要重新设计风力设备,涉及采用新材料、钢结构、更长的叶片和更高的高度。而且这些新设计不能按照旧设计的方式运行。对所有这些进行重新考量、重新设计和重新认证至关重要。

但专业知识不仅仅是硬件和工程水平的一个要素,它还是一个端到端的要求。以认证为例。风电场的各个方面,从原材料到设备,再到最终的涡轮机,都必须按照一套标准进行审核和认证。这确保了安全性、合规性和质量。

例如,在德国,目前用于风电场开发的设备需要四项证书。在未来有可能会减少为一个证书,这是好事,因为这将有助于加快流程。但是也可能增加风险,因为会没那么多审核员来检查相关过程。这凸显了第一次就把事情做好非常重要,也显示了为什么获得正确的技术专业知识如此重要。

在考虑一个典型的风能项目时 - 供应链的作用是什么,为什么它如此重要?

风能项目的设计旨在尽可能高效,它们越早接入电网,结果就越好。然而,这意味着每个风能项目都必须对成本、时间和质量进行精心规划和管理。大多数风电项目都依赖于广泛的全球供应链来获取专业知识、设备和服务,但管理不同地点的多个供应商可能会带来风险,例如,与质量管理或合同要求相关的风险。

此外,如果未来对认证的要求减少,一些公司以低质量材料、产品和服务进入供应链的可能性将会增加。为了防止这种情况,工程、采购和施工(EPC)公司需要实施强大的供应商审核计划和质量保证流程。这将增加EPC的工作量,因此与合适的技术专家合作,构建有效的供应链保障计划非常重要,这些计划通过供应商审核、现场检验和监督等措施来降低风险。

每个项目和资产都会有自己的风险全貌,每个供应商也是如此。为了真正优化设备和设施的性能,必须在设施整个生命周期的每个阶段实施最佳实践,并让各方遵循。这通常需要专业知识以及相关法律、法规和国际标准的知识。

陆上或海上风能设施的一般使用寿命是多久?组织如何延长其资产的使用寿命并优化运营绩效?

风能设施的设计使用寿命为20至25年。为了确保满足这一使用寿命,定期维修和检验至关重要。虽然可以延长这些资产的使用寿命,但这也会是一个挑战,并且它不像汽车或航空航天等其他行业那样以常见的标准操作程序运作。

我们看到基于风险的检验需求不断增长,越来越多客户寻求像LRQA这样的公司根据一系列不同的标准对设施和资产进行检验,在某些情况下,这可以延长资产的使用寿命。例如,在典型的海上风电场中,有与海水接触的钢结构,例如风车外壳护套。这些护套的腐蚀容限约为 3 毫米。如果发现这些钢护套的腐蚀余量低于其预测的腐蚀水平,则没有理由不能延长资产的使用寿命。

这同样适用于风车叶片。随着时间的推移,振动会导致开裂,但如果发现这些裂缝的宽度可以接受,则可以延长资产的使用寿命。

通过定期维护和检查资产,尤其是当资产接近预期使用寿命的后期时,组织可以延长资产的使用寿命并提高运营绩效。

风电的未来会是什么样子?

风电的未来前景看起来一片光明。只要我们继续努力提高效率和性能,我们将看到更大更高的风力涡轮机的发展,可以利用更多的风能。目前,风力涡轮机产生的能量约为 15 兆瓦,但在中国,我们已经看到可以产生20兆瓦的涡轮机。在不久的将来,我们也有可能看到能够产生30兆瓦或更多的涡轮机。

我们还可能看到海上风力发电场的变化,这些风力发电场目前固定在海底,最大深度约为50米。为了克服这一限制,我们开始在沿海地区看到浮动风力装置的出现,这些地区没有足够的平坦海床来安装传统的固定装置。浮动平台已经被开发出来,它更容易维护,而且受恶劣天气条件的影响更小。它们还可以进行物理移动,从而提供更大的灵活性。

简而言之,风能的未来令人兴奋,很明显,未来有很多机会和潜在的进步。