Michael Liebreich访谈大神Henrik Stiesdal 要点
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张健Jim
以下是与Henrik Stiesdal对话的几个要点:
1978 年,斯蒂斯达尔在父母的农场上建造了丹麦第一台三叶上风向风力涡轮机,开启了丹麦风能产业的序幕。他将设计授权给维斯塔斯,后来在西门子公司工作,帮助公司从 80 名员工发展到 14000 名员工。
竞争和产业化是降低海上风电成本的关键。拍卖取代了固定的上网电价,形成了竞争压力,而标准化和自动化则实现了规模经济。
Stiesdal 认为,漂浮式海上风能将风能的可利用资源扩大了十倍,使世界上更多的地方都能利用风能。他的目标是将底部固定式海上风电的工业化经验用于降低浮动基础的成本。
进步有坎坷,但成本在下降。太阳能发电的成本曾达到 4.5 美元/瓦,后来降至 30 美分。2014 年,海上风电成本为 145 欧元/兆瓦时,现在为 50-60 欧元/兆瓦时。持续的创新和工业化克服了钢材价格和利率带来的暂时性峰值。
Stiesdal 并不认同丹麦风能产业的唯一功劳,他提到了许多贡献者以及他在找到合适合作伙伴方面的好运气。但他认为,参与该行业从小众发展到主流的过程是一次 "奇妙的经历"。
Stiesdal 没有预见到风力涡轮机会大规模升级为今天的兆瓦级海上巨型风力涡轮机。他正确地预测了海上风电将成为该行业的第三大支柱,但低估了时间框架,他设想的时间是 10 年,而实际只用了 9 年。
第一个海上风电场位于丹麦相对避风的海域,距离海岸仅 5 公里。关键的创新是对内部进行隔离和除湿,同时加固外部以防止腐蚀。
安装的工业化也至关重要--标准化流程使经验丰富的操作人员能够在恶劣天气条件下快速安装涡轮机。这种可靠性使海上涡轮机可以在无人看管的情况下运行数月。
风能产业保留了更多的欧洲制造,而不是太阳能产业,这是因为风能产业的技术领先性更强,而且依赖于集成供应链,而太阳能产业则是独立的面板。但 Stiesdal 认为,通过自动化和创新,欧洲的电池生产可以在竞争中立于不败之地。
虽然较低的成本提高了采用率,但 Stiesdal 质疑能源是否必须总是变得更便宜。气候挑战可能要求使用零碳能源,即使其成本仍高于化石燃料的历史成本。
斯蒂斯达尔在 1978 年的一次超速事故中打破了丹麦的叶片抛掷距离(475m)记录,当时的创新技术还没有让涡轮机变得更加安全。但是,从失败中吸取教训始终是进步的动力。
Henrik Stiesdal 认为,产品标准化是实现工业化和降低可再生能源成本的关键因素。以下是他的一些观点要点:
标准化使风力涡轮机能够像工业产品一样批量生产,而不是每次都要定制工程项目。这是扩大生产规模和降低成本的关键。
他的目标是将同样的经验应用于浮动风力基础。标准化模块化组件将取代定制设计,实现专用工厂的自动化生产。
Stiesdal 以风力涡轮机塔架为例,说明了标准化的成本效益。以工厂为基础的标准化生产使其成为世界上最便宜的钢结构。
对于海上风电而言,标准化安装至关重要--让经验丰富的工作人员快速安装涡轮机。这有赖于船舶、设备和流程的标准化。
太阳能电池板通过标准化迅速降低了成本。除了效率提高之外,其基本设计和制造几十年来几乎没有变化,从而实现了工业规模生产。
总体而言,斯蒂斯达尔认为产品标准化对于可再生能源从精品小众产品过渡到大规模工业化生产至关重要。这将实现自动化和规模经济,对成本竞争至关重要。
Henrik Stiesdal 认为漂浮式海上风力涡轮机有几大优势和好处:
扩大可到达地点:浮动基础可将风电场安装在离岸更远、固定基础不可行的深水区。这大大增加了可用资源。
获取更好的风力资源:最好的风速通常出现在需要浮动技术的离岸更远的地方。漂浮风能可以利用这些优质资源。
靠近负荷中心:许多能源需求大的沿海居民中心缺乏适合固定式海上风电的浅水区。漂浮风能可在这些负荷附近提供更清洁的电力。
减少视觉影响:将风电场建在离岸 40 多公里的地平线上,从岸上看不到风电场。这减少了公众对美观和环境影响的担忧。
在亚洲推广海上风电:亚洲大部分地区缺乏浅海,但能源需求巨大。漂浮风力发电对开发这些沿海居民附近的近海资源至关重要。
利用大规模生产:Stiesdal 认为,浮动风能可以效仿固定式海上风能,利用大规模生产和工业化来降低成本。
总之,Stiesdal 认为漂浮式海上风能可以让更多的地区享受到海上风能的好处,并通过制造创新降低成本。这将使世界上更多的地方都能获得更清洁的风能。
Henrik Stiesdal 极力主张将模块化设计作为实现工业化和降低成本的关键因素。
他以陆上风力涡轮机塔架为例,这些塔架总是分段建造并在现场组装,而不是建造成一个单独的高塔。
客户可能会要求将塔架建成一个整体,以避免组装的麻烦。但制造商会解释说,这样成本会成倍增加,根本无法与模块化、工厂化方式竞争。
因此,模块化建筑虽然需要组装,但通过自动化制造却能带来巨大的规模经济效益。这也是 Stiesdal 浮动式风力发电基础的核心主题。
他主张应用塔架行业的经验,在大批量工厂中建造标准化的地基组件,而不是在现场定制地基。浮动平台可以由这些批量生产的模块组装而成,从而充分利用成本优势。
Stiesdal 认为模块化是实现工业规模生产和降低成本的关键,正如陆上风塔和造船等其他行业已经证明的那样。自动化设施中的标准化制造是他实现可负担得起的浮动式海上风电愿景的核心。
Henrik Stiesdal 将化工厂和风力发电厂的成本结构进行了比较,以说明工业化和标准化的影响。
对于像化工厂这样采用知名技术建造的典型加工厂来说,实际工作的设备(反应器、管道等)约占资本成本的 100%。
但随后还需要建造工厂本身--土木工程、地基、建筑等。这种 "工厂平衡 "(Balance of Plant) 通常会在工艺设备成本的基础上再增加 200%。因此,全部资本成本是设备本身的 300%。
相比之下,对于目前美国的陆上风电场来说,涡轮机/发电机约占成本的 100%。但地基、电力工程、道路、围栏等--设备的其他部分--仅在涡轮机成本的基础上再增加 40-50%。因此,全部资本成本仅为风机设备的 140-150%。
这表明,与传统的加工厂建设相比,风能产业的工业化和标准化大大降低了非设备成本。由于高度优化的工厂式安装和规模经济,设备的平衡成本要低得多。Stiesdal 用这个比喻来说明工业化在降低成本方面的力量,他希望将这股力量运用到浮式海上风电基础上。通过应用陆上风塔行业的自动化制造等技术,他的目标是使浮式风力发电在成本上具有竞争力。