反復(fù)的迭代設(shè)計，歸根結(jié)底是為了幫助客戶節(jié)省每一分錢，多發(fā)每一度電。從GW3.0MW(S)這個新機型平臺的開發(fā)中，我們能獲得哪些啟示？
反復(fù)的迭代設(shè)計，歸根結(jié)底是為了幫助客戶節(jié)省每一分錢，多發(fā)每一度電。從GW3.0MW(S)這個新機型平臺的開發(fā)中，我們能獲得哪些啟示？
530兆瓦——自打金風科技GW3.0MW(S)機型被確定用于澳大利亞迄今最大的風電場，小編的朋友圈就被刷爆了！業(yè)界對這個機型平臺的好奇，不僅源于兩項創(chuàng)新技術(shù)——雙線設(shè)計和柔性功率可調(diào)。更重要的是，金風科技通過深度結(jié)合各類技術(shù)方案，猶如化學反應(yīng)般，使這個新機型平臺獲得了整體跨越，實現(xiàn)風電項目在設(shè)計與運營上的高自由度。
小編獲悉，GW3.0MW(S)樣機已經(jīng)通過了低電壓穿越測試，而搭載140米風輪直徑的機型，也已獲得設(shè)計認證證書。帶著問題，小編與金風科技的一位資深產(chǎn)品工程師進行了深入探討交流。
機組大型化是市場需求方向之一
Q：金風科技在陸上風電市場中，擁有GW115-2.0、GW121-2.0、GW121-2.5、GW130-2.5等機型，如今又推出GW3.0MW(S)機型平臺，出于什么考慮？
A：金風科技在產(chǎn)品上總體思路是以客戶需求為導(dǎo)向。這使企業(yè)在開發(fā)任何一款產(chǎn)品時，都有著準確的定位，能夠受到市場歡迎。
GW3.0MW(S)并非全新的機型平臺，而是在金風科技2.5兆瓦和3兆瓦機型平臺上升級而來，繼承了高可靠性等一系列優(yōu)點，并通過采用一些新技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品性能的提升。
對其進行開發(fā)，是因為一些新的市場趨勢開始顯現(xiàn)：一方面，我國風電發(fā)展的重點在中東部地區(qū)，這些地區(qū)有很多高切變區(qū)域，能夠通過提高輪轂高度汲取更多的發(fā)電量。另一方面，中東部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，征地成本高，可用于風電開發(fā)的土地資源稀缺，機位點越來越少，為了更精細化地計算投資收益，塔架的數(shù)量就必須加以考慮，使機組大型化成為趨勢。GW3.0MW(S)機型平臺可搭配高塔架，并具有更大的單機容量，符合未來風電開發(fā)需求。
優(yōu)秀產(chǎn)品需大量技術(shù)方案支撐
Q：GW3.0MW(S)機型平臺的先進性業(yè)界是看在眼里的，那么為使它具有更高的發(fā)電能力，金風科技運用了哪些技術(shù)解決方案？
A：金風科技GW3.0MW(S)機型平臺，采用了金風科技一直以來沿用的直驅(qū)永磁全功率變流的技術(shù)路線，結(jié)合成熟的兆瓦級平臺經(jīng)驗升華而來，具有強大而多樣的技術(shù)積淀和技術(shù)儲備可供使用。
例如柔性的塔架高度適應(yīng)性設(shè)計，就是針對每個項目對塔架高度的需求不同——如100米、120米甚至140米而應(yīng)用的。這樣的設(shè)計，可以實現(xiàn)塔架與GW3.0MW(S)機型間的柔性配置，從而在滿足各類需求的同時，降低開發(fā)成本。還有柔性功率可調(diào)技術(shù)，能夠使每臺機組根據(jù)實際需要，柔性調(diào)節(jié)單機容量，提高發(fā)電能力，穩(wěn)定整場出力。GW3.0MW(S)機型平臺將塔架高度與發(fā)電機功率柔性可調(diào)進行精確配置，就能達到發(fā)電需求與經(jīng)濟性兩者兼得的目的。
再比如GW3.0MW(S)機型平臺采用的單葉片吊裝技術(shù)，相比普通吊裝方式，所需工作面減少40%。這降低了征地成本或山區(qū)施工成本，也減少了因葉輪重量太大引起的吊裝難度與要求過高的問題。我們還為GW3.0MW(S)機型平臺的產(chǎn)品配置了智能感知、監(jiān)測和專家支持系統(tǒng)，前者能夠通過智能化感應(yīng)和學習，充分利用單機的高級別控制技術(shù)與整場的柔性功率控制技術(shù)，實現(xiàn)機組間的協(xié)調(diào)與控制，大大提升單機及整場發(fā)電量。
GW3.0MW(S)機型平臺獲大量技術(shù)方案支撐，每一個技術(shù)方案的背后，都是創(chuàng)新與經(jīng)驗共同作用的結(jié)果，并經(jīng)過了長時間的應(yīng)用和驗證。因為只有這樣，一個新機型平臺才具有強大生命力。
客戶需求引導(dǎo)產(chǎn)品不斷優(yōu)化與迭代
Q：GW3.0MW(S)機型平臺有一些技術(shù)在國內(nèi)尚屬首次見到，對這些技術(shù)進行開發(fā)和與新產(chǎn)品的匹配，是否面臨挑戰(zhàn)？
A：其實，技術(shù)挑戰(zhàn)的存在，從來都是目標成本與技術(shù)水平產(chǎn)生了沖突。也就是說，如果不考慮產(chǎn)品成本，很多技術(shù)挑戰(zhàn)是容易解決的，而一旦考慮，解決這些挑戰(zhàn)就困難重重。所以說，對于市場所輸入的客戶需求信息，我們首先鎖定度電成本目標，基于自身所具備的供應(yīng)鏈水平、技術(shù)解決方案、產(chǎn)品開發(fā)與優(yōu)化能力等，確定產(chǎn)品的軟硬件搭配水平。例如在設(shè)計階段結(jié)合客戶度電成本目標、額定發(fā)電容量、整機成本等，來確定葉輪直徑。那么，如果葉輪比較重，就要結(jié)合更先進的設(shè)計、策略與技術(shù)方案等進行降載。另如采用雙軸承方案、電機的優(yōu)化調(diào)整、塔架的輕量化設(shè)計等，核心目標就是在滿足高可靠性的前提下，實現(xiàn)度電成本目標。這個過程可以說是從目標到支撐再到目標，不斷優(yōu)化與迭代完成的。
值得一提的是，金風科技主導(dǎo)了GW3.0MW（S）機型的整體研發(fā)過程，擁有該產(chǎn)品完全自主的知識產(chǎn)權(quán)，這與一般整體設(shè)計方案委托設(shè)計公司完成有很大差別。同時，金風科技與國際最頂尖的整機設(shè)計咨詢公司進行了充分且深入的溝通，保持緊密合作關(guān)系，將目前最先進的技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品開發(fā)當中。
雙線設(shè)計提升機組可利用率水平
Q：金風科技率先將雙線設(shè)計應(yīng)用在陸上風電產(chǎn)品，GW3.0MW(S)機型平臺正是第一個搭載該技術(shù)的平臺，在開發(fā)時遇到過哪些難點？
A：雙線設(shè)計原理是通過整機控制回路實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化的雙線設(shè)計，創(chuàng)造性地將整機分成兩個獨立的子單元進行控制，明顯提高了機組的可利用率和發(fā)電量。這是因為，一旦一條電氣回路出現(xiàn)故障，另一條電氣回路還可以使用，使機組處在半功率運行狀態(tài)，直至完成維修。比如在同一個項目中，如果傳統(tǒng)單線設(shè)計機組電氣系統(tǒng)可利用率在97%，那么采用雙線設(shè)計的機組能將電氣系統(tǒng)可利用率提高至99%以上。以一個20萬千瓦風場為例，采用雙線設(shè)計的機組可以提高發(fā)電量0.96%，帶來全場年均發(fā)電收益340萬元的提升。
這項技術(shù)具有很強的實用價值。打個比方來說，在小風速段，GW3.0MW(S)機組在該風速下的輸出功率不到額定滿發(fā)功率的一半，它的一條電氣回路出現(xiàn)了問題，那么只需用另一條電氣回路，就能實現(xiàn)與正常運行狀態(tài)無異的發(fā)電能力。根據(jù)測算，在絕大多數(shù)風電項目中，機組在半功率以下的運行時間往往遠多于半功率以上的運行時間。
在進行雙線設(shè)計技術(shù)的研發(fā)過程中，確實也存在一些技術(shù)難點。比如故障定位的問題，只有能夠智能感知到是哪條線中的哪個部件出了問題，才能對故障采取不同級別的響應(yīng)。可以說，雙線設(shè)計這個概念是金風科技原創(chuàng)的專利技術(shù)，雖然看上去原理并不復(fù)雜，但想做好還是非常具有挑戰(zhàn)性的。金風科技能夠?qū)⑵渥龀桑且驗榻鉀Q了諸多設(shè)計、控制、檢測、工藝等難題，這需要長時間與大規(guī)模的技術(shù)積淀。
柔性功率可調(diào)技術(shù)確保輸出穩(wěn)定
Q：中東部地區(qū)人口稠密，不少項目繞不開噪聲問題。在這一點上，GW3.0MW(S)機組平臺在進行設(shè)計輸入時是否有所考慮？在其他特殊環(huán)境下，該平臺產(chǎn)品的適應(yīng)能力如何？
A：噪聲是必須考慮解決的問題。因為柔性功率可調(diào)技術(shù)的應(yīng)用，使本來就符合噪聲標準的GW3.0MW(S)機組平臺產(chǎn)品，在降噪方面可以獨辟蹊徑，從而具備更強的友好性。例如，我們可以將距離居民區(qū)較近的機組采用低噪音運行模式，而對離居民區(qū)較遠的機組采用高性能運行模式。這種因地制宜的方法，可以在滿足整場發(fā)電量的前提下，直接有效地滿足降噪需求，可謂一箭雙雕。
除了噪音，在另外一些特殊環(huán)境條件下，如機組的外環(huán)境溫度在42℃至45℃的高溫時，或是面臨一些特殊風況，如入流角過大，風剪切超限時，機組也可以通過柔性功率可調(diào)技術(shù)進行控制。通過降低一些機組的單機容量，提高其他機組的單機容量，在保證機組安全的同時，維持整場的發(fā)電能力和穩(wěn)定的電量輸出。
充分考慮用戶感受
Q：GW3.0MW(S)機型平臺的研發(fā)工作，更多考慮了客戶的想法。除了在上述技術(shù)方案層面所做支持外，對于一些優(yōu)化設(shè)計方面是否也考慮了使用者的感受？
A：一個簡單例子，就是開發(fā)人員對GW3.0MW(S)機型平臺進行了集成化設(shè)計。比如對一些增值產(chǎn)品，如在線監(jiān)測和自動消防等功能性模塊，以前都是作為獨立單元進行控制與操作，每一個系統(tǒng)都有一個單獨的IO、硬件擺放位置、服務(wù)器和操作軟件。為了便于進行控制管理、數(shù)據(jù)分析和運行維護，研發(fā)人員將這些系統(tǒng)做成了模塊化的插拔式設(shè)備，并整合了操作界面。這些工作細節(jié)可能并不顯眼，但是對整機的綜合性能提升起到了很大的作用。從這一點就可以感覺到，GW3.0MW(S)機型平臺產(chǎn)品力已達到怎樣的水平。
