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國內(nèi)首臺國產(chǎn)化率最高海上風(fēng)電機組誕生記

　　日前我們報道了這樣一則消息，國內(nèi)規(guī)模最大國產(chǎn)化程度最高的項目中國船舶集團旗下中國海裝華能如東H3項目完成全場吊裝。該項目安裝的正是國產(chǎn)化5兆瓦大容量海上風(fēng)電機組。該機組實現(xiàn)了機組一級部件國產(chǎn)化率100%、整機國產(chǎn)化率超過95%，代表了目前我國大容量海上風(fēng)電機組國產(chǎn)化最高水平。
　　如今，該機組正緊鑼密鼓調(diào)試中將于本月并網(wǎng)發(fā)電。
　　那么，這個“最高國產(chǎn)化率”到底怎樣得來？本文為您揭曉。

安裝現(xiàn)場。中國海裝 王燦 攝

 

中國海裝海上風(fēng)電場

 

在本次國產(chǎn)化海上風(fēng)電機組研發(fā)項目，中國海裝吸納了多家以自主研發(fā)見長的國內(nèi)配套單位。該機組的研制，帶動了國內(nèi)海上風(fēng)電技術(shù)研究的競爭加速，工業(yè)制造極限的突破也成就了整個風(fēng)電市場，大型配套部件平臺的搭建，成為整個海上風(fēng)電行業(yè)加速發(fā)展的催化劑，累計已帶動形成超過1000億元產(chǎn)業(yè)集群，包括葉片、齒輪箱、發(fā)電機、控制、運輸、吊裝、施工、運維等。

 

中國海裝 王燦 攝

 

　　探索歷程

 

經(jīng)過“十三五”期間的發(fā)展，我國風(fēng)電領(lǐng)域取得了長足的進步，實現(xiàn)從跟跑到并跑的跨越式發(fā)展，其中海上風(fēng)電增長迅速，中國海上風(fēng)電累計裝機量已于2020年底成為全球第二，預(yù)計今年底可達世界第一。然而早前國際上海上風(fēng)電成功機型部分來自國際市場，以致核心零部件需與國外供應(yīng)商合作，成本大、周期長、售后服務(wù)不夠及時等諸多問題困擾著國內(nèi)海上風(fēng)電的高質(zhì)量發(fā)展。

 

2019年以來，外部國際環(huán)境發(fā)生深刻變化，以貿(mào)易戰(zhàn)等各種表現(xiàn)形式影響了部分關(guān)鍵零部件供應(yīng)，威脅并制約著國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)發(fā)展。作為國內(nèi)海上風(fēng)電領(lǐng)域的先行者之一，早在2008年，中國海裝便開始了海上風(fēng)電領(lǐng)域的探索。經(jīng)過多年深耕，此前，安裝于江蘇如東海上的中國海裝5兆瓦海上風(fēng)力發(fā)電機組已實現(xiàn)大部分零部件國產(chǎn)化，但影響機組性能與安全的關(guān)重零部件仍需要進口，在中國海裝等企業(yè)的引領(lǐng)下，關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化嘗試也逐漸成為了業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。

 

安裝現(xiàn)場。王燦 攝

 

　　在國產(chǎn)化海上風(fēng)電機組攻關(guān)過程中，中國海裝帶領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈各單位攻克了一個又一個技術(shù)難關(guān)，突破了大型海上風(fēng)電機組葉片、主軸承、齒輪箱軸承、主控PLC、變流器IGBT等一系列核心關(guān)鍵部件國產(chǎn)化，取得了關(guān)鍵核心部件全部國產(chǎn)化的驕人成績。

　　葉片 

　　是風(fēng)電機組的重要部件，如同風(fēng)電機組的心臟，是風(fēng)電機組發(fā)電的動力來源。從非國產(chǎn)到國產(chǎn)，葉片主梁碳纖維實現(xiàn)了完全國產(chǎn)化替代。葉片制造中應(yīng)用了自動化鋪設(shè)技術(shù)，減少了碳布鋪設(shè)中的人為操作失誤影響，降低了鋪層褶皺和灌注缺陷的風(fēng)險。同時，精確控制編織工藝，針對國產(chǎn)碳纖維的特性，定制化開發(fā)工藝手段，降低了纖維磨損，使纖維排布更加均勻，更好地保證了材料性能。

　　主軸承 

　　如同風(fēng)電機組的關(guān)節(jié)，將葉片所產(chǎn)生的動力傳遞至發(fā)電機，對風(fēng)電機組的可靠發(fā)電至關(guān)重要。“這次制造的主軸承外徑達到3200毫米，為國產(chǎn)風(fēng)電主軸承之最，設(shè)計制造難度高。”中國海裝工程師肖長遠(yuǎn)說。項目組聯(lián)合相關(guān)單位，共同推進了現(xiàn)有軸承鋼材的改進工作。最終，軸承材料的淬透性及低溫性能有明顯提升，成為了風(fēng)電機組主軸承國產(chǎn)化的有力支撐。

　　主控 

　　如同風(fēng)電機組的大腦，直接關(guān)系著國產(chǎn)化風(fēng)電機組的發(fā)電能力與運行情況。“風(fēng)電機組主控系統(tǒng)國產(chǎn)化，是我國風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。”中國海裝研究院副院長楊微說。項目團隊聯(lián)合相關(guān)研制單位，以滿足首臺國產(chǎn)化海上風(fēng)電機組的應(yīng)用為目標(biāo)，全力推進了主控系統(tǒng)的開發(fā)，提升了主控系統(tǒng)的信息安全。同時，項目開發(fā)團隊設(shè)計了多種工程預(yù)案以保障達到預(yù)定目標(biāo)。做好冗余保護邏輯設(shè)計，最大限度地保障安全。

　　設(shè)計方法 

　　風(fēng)機-塔架-基礎(chǔ)一體化設(shè)計技術(shù)，動態(tài)反映了海上風(fēng)電機組在受到風(fēng)-浪-流-土動態(tài)耦合作用時的整體支撐結(jié)構(gòu)受力規(guī)律。

　　監(jiān)測方法 
　　數(shù)字智能感知監(jiān)測技術(shù)，為提高海上風(fēng)電機組發(fā)電性能和故障診斷與預(yù)警能力提供堅實的支撐。本次在國產(chǎn)化海上風(fēng)電機組本體葉片、變槳、輪轂、主軸、齒輪箱、發(fā)電機、塔筒和基礎(chǔ)以及機組所處的海上水下環(huán)境新增了超過180個測點，采用了激光雷達前饋、結(jié)構(gòu)安全檢測等超過10項智能監(jiān)控與運維系統(tǒng)。此技術(shù)加強了海上風(fēng)電機組對于本體和環(huán)境的主動感知，提升了海上風(fēng)電機組主動控制優(yōu)化的能力。

　　吊裝 
　　海上風(fēng)電機組吊裝工作需計劃周全，安排得當(dāng)，吊裝工序環(huán)環(huán)相扣。>>點擊詳細(xì)

中國海裝海上風(fēng)電場

　　國產(chǎn)化5兆瓦海上風(fēng)電機組的成功象征著我國向能源領(lǐng)域自主創(chuàng)新高地沖鋒的又一次勝利，對海上風(fēng)電平價化發(fā)展意義重大。我國風(fēng)電技術(shù)必將走出一條自立自強的發(fā)展之路。同時，我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也將為碳達峰碳中和目標(biāo)持續(xù)貢獻更大的智慧和力量。

 

 

| 通訊員：張萬軍/向琴瑤
| 來   源：中國海裝
| 責(zé)   編：方   浩
| 校   對：高紅梅
| 審   核：項   麗/甘豐錄