2021年6月，應用iDO（integrated Design Offshore）海上風機支撐結構一體化設計的越南薄寮三期和金甌一期海上風電項目完成項目首吊，項目總容量達171MW。

 

　　2018年3月-2020年12月，廣東徐聞、廣東沙扒、福建長樂、大豐H8-2、華能灌云、大連莊河等多個海上風電項目都陸續應用了iDO一體化設計方法，應用該設計方法的項目總容量超過1970MW。

 

　　要了解iDO，首先要從我國乃至全球的海上風電發展形勢說起。

 

 

　　2021年上半年，全國新增風電裝機10.84GW，其中海上風電新增裝機2.15GW，同比增長 102.5%。據權威機構預測，中國即將誕生又一個“全球第一”：我國的海上風電累計裝機有望在2021年底超過英國，成為全球最大的海上風電市場。

 

　　龐大的海上風電裝機規模映射出我國海上風電政策機制的不斷健全、行業的快速發展與技術的持續進步。作為中國海上風電事業的參與者、見證者和推動者，金風科技也在通過苦練內功，為即將到來的海上風電平價時代貢獻技術創新之力。

 

　　相較陸上風電，海上風電的建設周期更長，施工條件更艱巨，施工難度更大；一般情況下，海上風電的成本基本是陸上風電成本的兩倍。同時，海上風電與陸上風電的成本構成也有很大不同，海上風電的建設及運維成本占比要遠高于陸上，特別是海上支撐結構采購及安裝費用，約占海上風電項目總成本的30%左右。因此，降低支撐結構的成本可以顯著地降低海上風電平準化度電成本（LCoE），幫助海上風電平穩地向平價階段過渡，大幅提高海上風電的競爭力。

 

風電場建設成本構成對比對圖

 

 

　　針對海上風電機組塔架和基礎分體化設計與海上風電降本增效需求的矛盾，金風科技于2017年組建海上風電支撐結構一體化設計項目開發團隊，并用一年的時間完成了海上風電支撐結構一體化設計方法的開發和數字化平臺的搭建。于2019年正式推出海上風機支撐結構一體化設計iDO（金風科技：“海陸空”護航 制勝高質量的風電未來），有效降低風機塔筒的塔底載荷，提升了海上風電機組支撐結構的設計水平，為降低海上風電LCoE打開了新思路。

 

 

　　以中南院越南薄寮三期和金甌一期海上風電項目為例，如果采取傳統的分步迭代設計方法，以塔底為分界面，基礎與塔架分開單獨進行分步迭代設計，風機廠商和設計院各方尋找自己負責部分的局部最優解，會將波浪和海流的影響重復考慮，造成過度設計冗余，不利于實現整體設計的最優化。同時，分步迭代法往往需要多方進行多輪迭代，設計周期長。在實際工程設計過程中，金風科技團隊與中南院設計團隊緊密合作，通過運用iDO一體化設計方法，將風機塔架和基礎作為一個整體進行設計，充分考慮風、浪、流載荷的耦合效應，通過整體化建模、整體化載荷計算和整體化結構校核，避免了因重復考慮不同規范體系的載荷安全系數而導致的保守性，從整體支撐結構角度尋找到了全局最優設計方案。在這兩個項目中，通過使用iDO一體化設計方法，每臺風機的支撐結構減重約11噸（相比傳統的分步迭代法），為業主全場節省造價超過1000萬元人民幣，獲得了業主和設計院的一致肯定；同時，項目的設計交付周期也被極大縮短。

 

 

　　在廣泛應用了金風科技iDO一體化設計方法的廣東徐聞、廣東沙扒、福建長樂、大豐H8-2、華能灌云、大連莊河等多個海上項目中，支撐結構載荷普遍有效降低15%以上，設計交付時間減少30%以上。

 

　　國家風力發電工程技術研究中心主任、金風科技集團總工程師翟恩地博士表示，“‘一體化設計’最初源于歐洲海上風電，近年來，海上風電支撐結構一體化設計方法已經成為國內外嘗試支撐結構降本優化的重要方法之一。金風科技早在2018年就完成了iDO數字化平臺的搭建與開發，并通過基于HPC的本地云平臺搭建LCC集群，實現高效快速的仿真計算及設計優化，這在行業內屬于技術首創。值得一提的是，iDO在開發之初就獲得了世界銀行的支持，并于2019年獲得DNV-GL符合性聲明，同年又獲得中國可再生能源學會科學技術進步一等獎。我們相信，iDO將會對海上風電走向平價時代做出更大貢獻。”

 

 

↑iDO獲得DNV-GL符合性聲明

 

　　海上風電是海洋工程與風電裝備的技術融合，大力發展海上風電將有力推進風電裝備的研發能力和制造能力升級，金風科技愿意繼續依靠科技創新，協助海上風電整體平穩過渡至平價階段，繼續促進我國海洋產業融合發展，實現海洋強國戰略。