2020年12月，安裝明陽(yáng)智能MySE5.0MW機(jī)型的三峽新能源新疆布爾津風(fēng)電項(xiàng)目成功并網(wǎng)，這是亞洲陸上單機(jī)容量最大商業(yè)化風(fēng)電項(xiàng)目，也是MySE5.0MW機(jī)型首個(gè)批量化應(yīng)用的項(xiàng)目。
布爾津項(xiàng)目是三峽新能源經(jīng)過(guò)測(cè)風(fēng)選址、機(jī)型比選、發(fā)電量評(píng)估等環(huán)節(jié)后最終決定選用明陽(yáng)大兆瓦機(jī)組的。究其原因，一方面業(yè)主認(rèn)為大兆瓦機(jī)型是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)；另一方面，大兆瓦機(jī)組不僅可以減少占地面積，降低投資建設(shè)成本，還能最大限度利用風(fēng)速高的機(jī)位點(diǎn)，使整場(chǎng)收益最大化。
從布爾津項(xiàng)目可以看出，機(jī)組大型化趨勢(shì)的發(fā)展源于風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)外部環(huán)境的變化以及降本壓力下開(kāi)發(fā)商對(duì)效益的追求。近些年，這一趨勢(shì)十分明顯，根據(jù)CWEA數(shù)據(jù)，2019年中國(guó)新增裝機(jī)的機(jī)組平均單機(jī)容量為2.45兆瓦，同比增長(zhǎng)12.4%。且3兆瓦及以上機(jī)組的裝機(jī)容量占比達(dá)27%，同比增加107%。這樣的發(fā)展趨勢(shì)可以從具體項(xiàng)目中得到驗(yàn)證。2019年，國(guó)家電投烏蘭察布600萬(wàn)風(fēng)電項(xiàng)目中標(biāo)機(jī)型平均容量達(dá)到4兆瓦以上，投標(biāo)最大機(jī)型容量更是達(dá)到了5.6兆瓦。
大風(fēng)機(jī)進(jìn)化永無(wú)止境。據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)發(fā)布的一項(xiàng)對(duì)未來(lái)風(fēng)機(jī)大型化的報(bào)告預(yù)測(cè)，未來(lái)30年，全球陸上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量最大將達(dá)到15MW，葉輪直徑達(dá)260米。
目前，明陽(yáng)智能已成為機(jī)組大型化趨勢(shì)的推動(dòng)者和引領(lǐng)者，據(jù)CWEA數(shù)據(jù)，截至2019年底，全國(guó)3.0MW及以上陸上風(fēng)電機(jī)組累計(jì)裝機(jī)9545MW，明陽(yáng)智能占比44.6%；2019年，全國(guó)3.0MW及以上陸上風(fēng)電機(jī)組新增裝機(jī)4890MW，明陽(yáng)智能占比57.3%。在累計(jì)裝機(jī)和2019年新增裝機(jī)上，明陽(yáng)智能排名雙雙第一。
其實(shí)，MySE3.0兆瓦及以上機(jī)組，不僅市場(chǎng)占比第一，實(shí)際表現(xiàn)也得到了市場(chǎng)驗(yàn)證。2020年7月1日至2020年12月31日，國(guó)家電投霍林河項(xiàng)目累計(jì)發(fā)電量5216萬(wàn)千瓦時(shí)，在同場(chǎng)對(duì)標(biāo)中居首，這是明陽(yáng)智能MySE3.6-135/85機(jī)型在此項(xiàng)目中交出的半年成績(jī)單。
回顧這幾年明陽(yáng)智能大兆瓦機(jī)組的研發(fā)歷程，可謂一步一個(gè)腳印，從2016年MySE3.0兆瓦半直驅(qū)機(jī)型發(fā)布，到2018年的MySE4.0兆瓦、2019年的5.0兆瓦，再到2020年發(fā)布的6.25兆瓦，明陽(yáng)智能始終知行合一，腳踏實(shí)地，鉆研大兆瓦風(fēng)機(jī)技術(shù)，并做到了國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域的引領(lǐng)。
這款MySE半直驅(qū)機(jī)型為何能在十幾年的時(shí)間內(nèi)讓明陽(yáng)成為中國(guó)大兆瓦機(jī)組的引領(lǐng)者？
半直驅(qū)技術(shù)研發(fā)的心路歷程
早在2008年，明陽(yáng)智能的高層領(lǐng)導(dǎo)在德國(guó)考察時(shí)就發(fā)現(xiàn)了半直驅(qū)技術(shù)方案，并基于對(duì)未來(lái)風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)判，果斷選擇主推該技術(shù)。經(jīng)過(guò)兩年的攻關(guān)，2010年，明陽(yáng)開(kāi)發(fā)出基于半直驅(qū)技術(shù)的超緊湊型風(fēng)電機(jī)組。這款機(jī)型直接取消主軸設(shè)計(jì)，傳動(dòng)鏈軸向長(zhǎng)度縮短了四五米，機(jī)艙布局更加緊湊。
為了讓這款機(jī)型更加適用于中國(guó)特殊的氣候、資源條件，明陽(yáng)智能的研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)不斷的鉆研，升級(jí)改造，以及長(zhǎng)期的探索積累，最終推出第四代、也是其目前的主力風(fēng)電機(jī)型——MySE系列，可適用于高溫、低溫、高原、山地、高寒、臺(tái)風(fēng)等區(qū)域。
據(jù)這款機(jī)型的設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人介紹，MySE機(jī)型具備較好的經(jīng)濟(jì)性，主要體現(xiàn)在征地、運(yùn)輸、吊裝等方面，這得益于其所具有的大容量、輕量化特點(diǎn)。
一個(gè)簡(jiǎn)單的邏輯是，在機(jī)組價(jià)格略有增加的情況下，通過(guò)應(yīng)用大容量機(jī)組，可以大大減少所需設(shè)備和機(jī)位點(diǎn)的數(shù)量，不僅降低征地的難度，也削減了設(shè)備、運(yùn)輸、施工的成本，有效提高項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的整體經(jīng)濟(jì)性。而且在當(dāng)前各地區(qū)對(duì)風(fēng)電開(kāi)發(fā)用地審批愈加嚴(yán)格的情況下，大兆瓦機(jī)組優(yōu)勢(shì)凸顯。舉例來(lái)說(shuō)，2020年12月27日，內(nèi)蒙古自治區(qū)全區(qū)經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出，內(nèi)蒙古全區(qū)50.46％的國(guó)土劃入生態(tài)保護(hù)紅線，明確提出在草原森林等重要生態(tài)功能區(qū)不再新上風(fēng)電、光伏項(xiàng)目。這意味著如果在有限空間、有限資源的情況下發(fā)展風(fēng)電，大兆瓦機(jī)組可以更好地滿足項(xiàng)目開(kāi)發(fā)需求。
另外，借助超緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，MySE機(jī)型的輕量化特點(diǎn)十分突出。以3MW機(jī)艙為例，其重量比同等容量其他路線機(jī)組輕三分之一左右，長(zhǎng)度則短了近一半。在復(fù)雜地形，尤其是在中東南部山區(qū)，這種體積和重量上的優(yōu)勢(shì)對(duì)于運(yùn)輸與吊裝所具有的價(jià)值不言而喻，在降低運(yùn)輸和吊裝難度，減少投資的同時(shí)，也讓地形更為復(fù)雜地區(qū)的風(fēng)電開(kāi)發(fā)成為可能。
據(jù)上述負(fù)責(zé)人介紹，MySE機(jī)型的載荷傳遞方式十分有特色。“通過(guò)將主軸軸承、齒輪箱和發(fā)電機(jī)組合為一個(gè)整體，使得載荷直接由主軸軸承傳遞到齒輪箱和發(fā)電機(jī)外殼，再經(jīng)偏航系統(tǒng)傳遞到塔架。同時(shí)，由于半直驅(qū)機(jī)組的機(jī)艙較小，相應(yīng)縮短了風(fēng)輪與塔架之間的距離，也讓載荷傳遞路徑更短。”
而且這款機(jī)型的輪轂和機(jī)艙均使用鑄件外殼直接密封，使其擁有優(yōu)異的防腐性能，可以適應(yīng)重鹽霧、高潮濕、強(qiáng)沙塵、超高溫和強(qiáng)紫外線等環(huán)境。
此外，為了提高齒輪箱的可靠性，這款機(jī)型的齒輪箱采用柔性銷軸技術(shù)，使得多個(gè)齒輪之間的載荷分布更加均勻，均載系數(shù)達(dá)到1.05，降低了單個(gè)齒輪的負(fù)載。明陽(yáng)智能還是業(yè)內(nèi)唯一一家對(duì)齒輪箱、主軸軸承和發(fā)電機(jī)軸承等采用強(qiáng)制油潤(rùn)滑方式的廠家，可以實(shí)現(xiàn)不間斷潤(rùn)滑，齒輪油顆粒尺寸5微米，潔凈度標(biāo)準(zhǔn)堪比航空發(fā)動(dòng)機(jī)。
依托這些開(kāi)創(chuàng)性的做法，MySE機(jī)型成為了一款具有航空級(jí)品質(zhì)的產(chǎn)品。
輕量化、高效率、高可靠性，一個(gè)都不能少
新技術(shù)的誕生總是有其特定的時(shí)代背景，半直驅(qū)技術(shù)也不例外。2008年前后，國(guó)外研發(fā)機(jī)構(gòu)開(kāi)始推出集成式的傳動(dòng)鏈技術(shù)，比如集成式的雙饋高速傳動(dòng)鏈，將主軸和主軸承集成到齒輪箱里，輪轂則直接與齒輪箱輸出法蘭連接，但是這種機(jī)型仍然沒(méi)能完全解決高速軸與發(fā)電機(jī)的對(duì)中困難問(wèn)題。在這種情況下，中速傳動(dòng)半直驅(qū)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
半直驅(qū)指的是在前期集成式技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，又對(duì)齒輪箱和發(fā)電機(jī)進(jìn)行集成，去掉高速軸，齒輪箱輸出軸和發(fā)電機(jī)的聯(lián)接同軸。
這些創(chuàng)新產(chǎn)生了立竿見(jiàn)影的效果。較低的轉(zhuǎn)速大大降低系統(tǒng)發(fā)生故障的概率；去掉高速軸，將齒輪箱與發(fā)電機(jī)進(jìn)行集成，不僅進(jìn)一步縮小了機(jī)艙的體積，減輕機(jī)艙的重量，能量轉(zhuǎn)化效率也得到提高。值得一提的是，同軸設(shè)計(jì)在從根本上規(guī)避了對(duì)中難題的同時(shí)，也提高了機(jī)組的可靠性。
同時(shí)，半直驅(qū)機(jī)型保留的齒輪箱設(shè)計(jì)則可以提供較低的增速比，大幅減少永磁發(fā)電機(jī)所需的磁極數(shù)量，使得發(fā)電機(jī)體積相對(duì)更小。此外，這種設(shè)計(jì)還能夠讓機(jī)組在更低的風(fēng)速上實(shí)現(xiàn)切入，從而可以在更寬的風(fēng)速區(qū)間內(nèi)高效利用風(fēng)能資源。
更重要的是，半直驅(qū)技術(shù)路線還解決了機(jī)組大型化與輕量化共存的難題。由于要采用更大功率的發(fā)電機(jī)，不可避免地會(huì)增加機(jī)艙體積和重量。再加上迎風(fēng)面的增大，施加在塔架和基礎(chǔ)上的載荷也將相應(yīng)增加，這不僅會(huì)增加基礎(chǔ)的建造成本，還使得機(jī)組投運(yùn)后的安全風(fēng)險(xiǎn)上升。同時(shí)，大部件在崎嶇地形下的運(yùn)輸、吊裝也是一大挑戰(zhàn)。通過(guò)高度集成化的設(shè)計(jì)，擁有緊湊結(jié)構(gòu)的半直驅(qū)機(jī)組則具有輕量化的先天優(yōu)勢(shì)，完美解決了大型化與輕量化之間的矛盾。
在做到輕量化的同時(shí)，與其他技術(shù)路線相比，半直驅(qū)機(jī)組的發(fā)電效率和可靠性優(yōu)勢(shì)也十分突出。因此，在保證效率和安全的前提下，半直驅(qū)技術(shù)的出現(xiàn)為持續(xù)推動(dòng)機(jī)組朝大型化方向發(fā)展創(chuàng)造了更大的空間。
數(shù)字化技術(shù)，讓機(jī)組感知未來(lái)
對(duì)于一款機(jī)型而言，好的硬件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)只是賦予了它優(yōu)良的“基因”，而要讓它們的性能完美表達(dá)出來(lái)，還離不開(kāi)軟件的支撐。在這方面，明陽(yáng)智能進(jìn)行了大量探索。
目前，很多機(jī)組運(yùn)行在山地、丘陵等復(fù)雜地形環(huán)境中，這些地區(qū)的風(fēng)速、風(fēng)向、湍流、溫度等因素多變，如何根據(jù)外部條件迅速調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)是機(jī)組控制系統(tǒng)面對(duì)的最大挑戰(zhàn)之一。
業(yè)內(nèi)的主流觀點(diǎn)認(rèn)為，解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于讓設(shè)備快速感知外部環(huán)境的細(xì)微變化，并主動(dòng)做出應(yīng)對(duì)。近年來(lái)發(fā)展迅猛的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)為此打開(kāi)了無(wú)限的想象空間。
MySE系列機(jī)組搭載了明陽(yáng)智能自主研發(fā)具有自學(xué)習(xí)能力的第四代控制策略——基于模型的控制策略（MBC），即把人的思考方法通過(guò)程序的方式編入其中，并設(shè)計(jì)了很多模型，讓機(jī)組在運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)所處位置的外部條件變化進(jìn)行自尋優(yōu)調(diào)整。這樣，在提高發(fā)電量的同時(shí)，也有效降低機(jī)組的極限載荷和疲勞載荷，確保其可靠運(yùn)行。
另外，數(shù)字化技術(shù)在風(fēng)電開(kāi)發(fā)中的另一個(gè)主要應(yīng)用則是針對(duì)預(yù)防性運(yùn)維，即通過(guò)對(duì)核心指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)判部件的運(yùn)行狀態(tài)，最大限度降低因停機(jī)而造成的損失。
早在2013年，明陽(yáng)智能就在中山的集團(tuán)總部成立大數(shù)據(jù)中心，并基于上百個(gè)風(fēng)電場(chǎng)案例開(kāi)發(fā)出大數(shù)據(jù)平臺(tái)。在該平臺(tái)上，每臺(tái)機(jī)組的主要運(yùn)行信息被實(shí)時(shí)展示出來(lái)。明陽(yáng)智能的專家診斷團(tuán)隊(duì)通過(guò)大數(shù)據(jù)分析方法建模比對(duì)，并24小時(shí)進(jìn)行運(yùn)行異常預(yù)警。這樣，運(yùn)維人員可以根據(jù)氣象預(yù)報(bào)，選擇在小風(fēng)時(shí)進(jìn)行檢修，真正實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)的運(yùn)維。
為了充分挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值，明陽(yáng)智能在大數(shù)據(jù)中心、機(jī)組研發(fā)部門(mén)、運(yùn)維服務(wù)部門(mén)之間形成閉環(huán)，為持續(xù)優(yōu)化技術(shù)和服務(wù)提供支撐。
未來(lái)已來(lái)，明陽(yáng)智能要做的就是用預(yù)見(jiàn)性的戰(zhàn)略、持續(xù)創(chuàng)新升級(jí)的技術(shù)以及最優(yōu)的定制化解決方案為客戶創(chuàng)造收益，并在時(shí)代的變局中尋求新的機(jī)遇，在30·60目標(biāo)的指引下攜手所有風(fēng)電人開(kāi)創(chuàng)風(fēng)電行業(yè)更美好的未來(lái)。
