최근에는"중국 해상 풍력 엔지니어링 기술 컨퍼런스,"해외 제품 라인 총괄 관리자가 기조 연설을 했습니다. 그는 현재 중국 해상 풍력 터빈의 병목 현상이 블레이드와 메인 베어링에 있다고 강조했습니다. 해상 풍력 터빈에 대한 높은 수요를 고려할 때 제조업체는 사용 가능한 공급망을 기반으로 투자 수익을 보장하는 솔루션을 제공하는 데 집중하여 중국 해상 풍력 발전의 지속 가능한 개발을 지원하는 것이 중요합니다.

풍력 터빈 블레이드 개발 여정

유럽과 중국의 풍력 터빈 블레이드의 진화를 검토했습니다. 1991년부터 2015년까지 중국은 터빈 출력과 블레이드 크기 측면에서 뒤를 이었습니다. 그러나 2017년까지 중국은 직경 171m의 풍력터빈을 개발해 유럽의 164m를 넘어섰다. 2019년까지 유럽과 미국 모두 직경 220m의 훨씬 더 큰 터빈을 도입했습니다. 이러한 터빈 크기의 동등성은 중국과 유럽이 현재 해상 풍력 터빈 개발에서 비슷한 수준에 있음을 의미합니다.

풍력에너지의 도전과 혁신

유명한 글로벌 과학 잡지에 따르면 해상 풍력 터빈의 크기가 증가함에 따라 풍력 에너지 부문은 공기 역학, 구조 역학 및 유체 역학 분야에서 심각한 과제에 직면해 있습니다. 이러한 기초 과학 분야의 연구는 터빈 직경의 증가에 보조를 맞추지 못했습니다. 항공기 날개폭이 100년이 지나도 80m를 넘지 못한 항공산업과 달리 풍력산업은 40년도 채 되지 않아 터빈 직경 200m에 도달했다.

엔지니어링 및 기술 발전의 점진적인 발전의 중요성이 강조되었습니다. 블레이드 길이를 늘리려면 재료 및 제조 기술의 혁신이 필요합니다. 블레이드 크기를 늘리기 위해 기존 기술에만 의존하는 것은 해상 풍력 발전의 추가 개발을 지원하기에 충분하지 않습니다.

탄소섬유 베일 소재의 필요성

더 긴 해양 블레이드를 지원하려면 업계는 다음과 같은 분야에 도전해야 합니다."미지의 영역"탄소 섬유 베일 소재의 제품입니다. 이러한 전환은 10년 전 중국이 독일이나 일본 기업에서 핵심 재료와 장비를 공급받아 유럽 기업으로부터 블레이드 설계 라이센스를 받아야 했던 상황을 반영합니다. 대규모 금형 투자, 긴 일정, 미성숙한 공정 기술로 인해 개발이 더욱 복잡해지며 대형 블레이드의 처리 효율성은 주류 블레이드보다 3~4배 훨씬 낮습니다. 이는 현재 중국의 대규모 해상 풍력 설치 시나리오에서 프로젝트 실행 가능성을 보장하는 데 주요 병목 현상을 나타냅니다. 탄소 섬유 베일은 차세대 풍력 터빈에 필수적이며 강도와 경량 특성에 대한 요구 사항을 모두 해결합니다.

주요 베어링 공급망의 과제

메인 베어링은 설계 문제, 공급망 문제 및 설치 복잡성으로 인해 발생하는 또 다른 병목 현상입니다. 특히 대형 해양 터빈 메인 베어링의 공급망은 세 가지 주요 과제에 직면해 있습니다.

1. 메인 베어링 링의 직경은 종종 2미터를 초과하여 대부분의 공작 기계의 용량을 초과합니다.

2. 주요 공급업체는 단 두 곳뿐이며, 최소 1년 전에 용량 예약이 필요합니다.

3. 현재 국내 공급업체는 이러한 대형 베어링에 대한 설계 및 가공 능력이 부족합니다.

베어링 기술의 솔루션과 혁신

메인 베어링 구성에 이중 SRB 기술을 채택하면 직경이 1.5m 이내인 5~6MW 터빈을 지원할 수 있습니다. 강력한 글로벌 공급망을 기반으로 하는 이 솔루션을 통해 현지 공급업체가 설계 및 생산에 참여할 수 있습니다. 대조적으로, 이중 TRB 및 DRRTB와 같이 더 큰 직경을 요구하는 기술은 상당한 용량 및 효율성 문제에 직면합니다.

해상 풍력 터빈 성능 최적화

이러한 어려움에도 불구하고 회사는 긍정적인 투자 수익을 창출하는 해상 풍력 솔루션 제공에 자신감을 갖고 있습니다. 중국 해상 풍력 발전소의 균등화 에너지 비용(LCOE)에 대한 포괄적인 지도가 작성되어 터빈 정의를 안내하고 개발자가 수익성 있는 프로젝트를 식별하는 데 도움이 되었습니다. 터빈 용량이 아닌 LCOE에 초점이 맞춰져 있으며 발전이 가장 중요한 요소입니다.

지역적 적응 및 LCOE 민감도 분석

LCOE를 최적화하려면 지역마다 터빈 출력과 로터 직경의 다양한 조합이 필요합니다. 회사는 Fujian과 같은 강풍 지역, Guangxi와 같은 저풍 지역, Zhejiang과 같은 중저풍 지역에 대해 LCOE 민감도 분석을 수행했습니다. 연구 결과에 따르면 6~8MW 터빈은 강풍 시나리오에 최적인 반면, 4~6MW 터빈은 저풍~중저풍 시나리오에 가장 적합합니다. 풍속이 낮을수록 로터 직경이 더 커야 하며 그 반대도 마찬가지입니다. 이러한 터빈에 탄소 섬유 베일을 사용하는 것은 원하는 성능과 효율성을 달성하는 데 매우 중요합니다.

해상 풍력 발전소의 후류 손실 해결

중국의 해상 풍력 발전소는 더 조밀한 레이아웃, 더 낮은 풍속 및 더 안정적인 대기로 인해 유럽의 해상 풍력 발전소보다 더 큰 후류 손실에 직면해 있습니다. 거의 1.5GW에 달하는 해상 터빈 용량을 평가한 결과 후류 손실의 초기 추정치가 약 2% 너무 낮은 것으로 나타났습니다. 그룹후류 제어 기술을 통해 후류 손실을 줄이려는 노력으로 발전량이 3~4% 증가하는 결과를 얻었습니다. 해상풍력발전단지 레이아웃이 밀도가 높아짐에 따라 그룹 후류 제어 기술의 가치가 점점 더 중요해지고 있습니다. 블레이드 설계에 탄소 섬유 베일을 구현하면 성능이 향상될 뿐만 아니라 후류 손실의 영향도 완화됩니다.