中船海裝：多點(diǎn)發(fā)力打造海上風(fēng)電更優(yōu)LCOE

海上風(fēng)電作為推動(dòng)可再生能源發(fā)展、構(gòu)筑新型電力系統(tǒng)的一種清潔能源，受到了各國的普遍重視。2023年11月16日-17日，以“聚焦海洋綠能，推動(dòng)海工產(chǎn)業(yè)合作共贏”為主題的2023第六屆亞洲海洋風(fēng)能大會(huì)在上海隆重召開。中船海裝應(yīng)邀出席大會(huì)并發(fā)表專題演講，與到場(chǎng)嘉賓共同探討海上風(fēng)電建設(shè)新形勢(shì)，為我國海上風(fēng)電降本增效給出海裝方案。

隨著海上風(fēng)電集中連片規(guī)模化開發(fā)、配套產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟、裝備技術(shù)不斷革新以及施工成本下探控制，全球海上風(fēng)電成本持續(xù)下降。據(jù)國際可再生能源署（IRENA）發(fā)布最新全球可再生能源發(fā)電成本報(bào)告《RENEWABLE POWER GENERATION COSTS IN 2022》顯示，2010-2022年，海上風(fēng)電全球加權(quán)平均LCOE從0.197美元/kWh下降至0.081美元/kWh，下降了59%。

作為國內(nèi)海上風(fēng)電平價(jià)時(shí)代的破局者，在海風(fēng)整機(jī)價(jià)格內(nèi)卷2.0時(shí)代，如何進(jìn)一步提高風(fēng)能利用率？如何打造海上風(fēng)場(chǎng)更優(yōu)LCOE（平準(zhǔn)化度電成本）？中船海裝以定制化整機(jī)設(shè)計(jì)、一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及智能化場(chǎng)控平臺(tái)等創(chuàng)新技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行了分享。

定制化整機(jī)設(shè)計(jì)：實(shí)現(xiàn)最優(yōu)匹配

在海上風(fēng)電領(lǐng)域，每個(gè)區(qū)域的風(fēng)資源條件和環(huán)境特點(diǎn)都是不同的，因此需要針對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行定制化的整機(jī)設(shè)計(jì)。中船海裝提出針對(duì)不同區(qū)域的定制化匹配設(shè)計(jì)方法，有別與傳統(tǒng)機(jī)型開發(fā)模式，在設(shè)計(jì)初期就與風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了全方位匹配。

該方法直接從末端入手，打通設(shè)計(jì)全鏈條，基于風(fēng)場(chǎng)投資經(jīng)濟(jì)性測(cè)算確定機(jī)型，再根據(jù)每個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)，為每個(gè)區(qū)域量身定制最適合的機(jī)組，實(shí)現(xiàn)以電價(jià)、資源特征和風(fēng)場(chǎng)投資收益為約束的整機(jī)核心參數(shù)高效匹配設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)過程中采用全新一代全局最優(yōu)載荷優(yōu)化迭代算法，取消界面程序，以模型文件直接驅(qū)動(dòng)，大幅縮短了迭代周期，提高了開發(fā)效率和代碼復(fù)用性，提高整個(gè)開發(fā)流程的效率和質(zhì)量。通過定制化設(shè)計(jì)的整機(jī)，能夠確保其機(jī)組與區(qū)域內(nèi)項(xiàng)目的實(shí)際需求更匹配，達(dá)到最佳的投資收益率。

一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：減低綜合成本

中船海裝提出支撐結(jié)構(gòu)一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，融合國際先進(jìn)大直徑單樁基礎(chǔ)樁-土相互作用優(yōu)化分析方法，建立樁-土相互作用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法，搭建了海上風(fēng)電機(jī)組-塔架-基礎(chǔ)一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)，將支撐結(jié)構(gòu)與整機(jī)耦合進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)的降本。采用支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)，泥面處的載荷比分離式載荷降低了約25%。再加上支撐結(jié)構(gòu)尋優(yōu)技術(shù)，并結(jié)合一體化全時(shí)程耦合分析，能夠降低支撐結(jié)構(gòu)成本10%以上。

智能化場(chǎng)控平臺(tái)：提升發(fā)電效率

中船海裝打造了智能化場(chǎng)控平臺(tái)，基于場(chǎng)群協(xié)同控制+互聯(lián)互通+人工智能+自適應(yīng)調(diào)節(jié)，結(jié)合先進(jìn)的軟硬件，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

其中，基于全域感知的風(fēng)電機(jī)組自適應(yīng)控制技術(shù)，通過人工智能算法，從感知到控制，做到了高效精準(zhǔn)識(shí)別和自適應(yīng)控制調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)單機(jī)發(fā)電效率提升1%~3%；基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的偏航對(duì)風(fēng)校準(zhǔn)技術(shù)，通過收集風(fēng)力發(fā)電機(jī)在各種條件下的發(fā)電數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航角度進(jìn)行校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)最有偏航角度追蹤，可實(shí)現(xiàn)單機(jī)發(fā)電效率提升0.2%~1.5%；場(chǎng)級(jí)降載控制技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的傳感器和算法，可以識(shí)別出陣風(fēng)、極端湍流等極端風(fēng)況，提前采取相應(yīng)的控制策略，以避免或減少潛在的風(fēng)險(xiǎn)；通過精準(zhǔn)的扇區(qū)管理，可以更好地了解每個(gè)區(qū)域的風(fēng)能分布和變化情況，從而優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的協(xié)同控制，以達(dá)到整體效益的最大化。

此外，智能化場(chǎng)控平臺(tái)還可對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行疲勞壽命監(jiān)測(cè)，采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過獲取的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問題和故障，并自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)以提高設(shè)備的運(yùn)行效率。

作為“國家海上風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)研究中心”平臺(tái)建設(shè)單位，作為深耕海上風(fēng)電十余年的先行者，中船海裝始終堅(jiān)持勇立潮頭、創(chuàng)新創(chuàng)造，不斷結(jié)合新形勢(shì)、新變化，推出符合市場(chǎng)需求、滿足客戶要求的產(chǎn)品和服務(wù)，通過定制化整機(jī)設(shè)計(jì)、一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及智能化場(chǎng)控平臺(tái)等技術(shù)創(chuàng)新，通過海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)一站式整體解決方案等多點(diǎn)發(fā)力，全力助推我國海上風(fēng)電的高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。