對于金風(fēng)科技而言，研制大兆瓦機(jī)組既意在持續(xù)提升自身核心競爭力，更是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)升級突破的契機(jī)。
文 |《風(fēng)能》雜志 夏云峰
2022 年10 月11 日，新疆金風(fēng)科技股份有限公司（下稱“金風(fēng)科技”）董事長武鋼在中央廣播電視總臺“新聞聯(lián)播”節(jié)目中提及，由金風(fēng)科技主導(dǎo)研發(fā)的16MW 海上風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)進(jìn)入最后測試階段，即將下線。這勢必將一舉刷新海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量、葉片長度等多項(xiàng)世界紀(jì)錄。
2 天后，金風(fēng)科技對外宣布，其自主研發(fā)、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的GWH252-13.6MW機(jī)組在福建省福清市福建三峽海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園成功下線，成為目前全球范圍內(nèi)風(fēng)輪直徑最大、同等容量機(jī)組風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率最高、亞太地區(qū)單機(jī)容量最大的風(fēng)電機(jī)組。
上述消息迅速引發(fā)各方廣泛關(guān)注，標(biāo)志著我國大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組研制迎來了新的里程碑，表明我國海上風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵核心技術(shù)水平邁入世界先進(jìn)行列。
回顧過往，這顯然不是金風(fēng)科技第一次立于風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的浪潮之巔。自2007 年安裝首臺海上風(fēng)電機(jī)組以來，無論市場潮起潮落，這家風(fēng)電整機(jī)龍頭企業(yè)始終基于自己對產(chǎn)業(yè)的深刻理解，緊扣市場脈搏，以拓寬海上風(fēng)電價(jià)值邊界為目標(biāo)，以技術(shù)創(chuàng)新為支點(diǎn)，以高發(fā)電效率和高可靠性為標(biāo)尺，不斷用創(chuàng)新產(chǎn)品定義著海上風(fēng)電發(fā)展的每一個(gè)“大”時(shí)代。
“在中國大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組技術(shù)的演進(jìn)歷程中，金風(fēng)科技一直是最重要的推動(dòng)者。因?yàn)槲覀儓?jiān)信，海上風(fēng)電代表著我國東、南部沿海地區(qū)綠色發(fā)展的未來，而機(jī)組大型化則是不斷降低海上風(fēng)電度電成本的重要路徑之一。”金風(fēng)科技副總裁、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集團(tuán)總經(jīng)理薛乃川向《風(fēng)能》表示。
機(jī)組大型化背后的經(jīng)濟(jì)性考量
時(shí)至今日，大規(guī)模開發(fā)海上風(fēng)能資源對于推動(dòng)我國沿海省份社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要意義，已經(jīng)毋庸置疑。
黨的十八大以來，國家大力推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，謀求綠色、可持續(xù)發(fā)展。尤其是2020 年9 月國家明確碳達(dá)峰與碳中和時(shí)間表后，這一進(jìn)程大大提速，有力支撐了我國保持高質(zhì)量發(fā)展。
不久前召開的黨的二十大提出，積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和，立足我國能源資源稟賦，堅(jiān)持先立后破，有計(jì)劃分步驟實(shí)施碳達(dá)峰行動(dòng)，深入推進(jìn)能源革命，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系。
沿海省份經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，能耗大，且能源結(jié)構(gòu)以化石能源為主，減排壓力巨大。綜合資源稟賦來看，海上風(fēng)電將是這些地區(qū)落實(shí)碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的主要抓手。
近幾年，沿海省份紛紛加快開發(fā)海上風(fēng)能資源，核準(zhǔn)容量和裝機(jī)容量均大幅增加。據(jù)中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)（CWEA）統(tǒng)計(jì)，2021 年，我國海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量達(dá)到1448.2 萬千瓦，同比增長276.7%，新增裝機(jī)容量與累計(jì)裝機(jī)容量雙雙位居全球第一。
“十四五”期間，面對“國補(bǔ)”的全面取消，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)面臨著巨大的降本壓力。目前業(yè)界的共識是，采用大兆瓦機(jī)組是促使度電成本下降的一個(gè)主要途徑。
薛乃川告訴《風(fēng)能》，其背后的邏輯在于：
一方面，應(yīng)用大兆瓦機(jī)組，可以大大減少同等裝機(jī)規(guī)模海上風(fēng)電項(xiàng)目的機(jī)位點(diǎn)數(shù)量，進(jìn)而節(jié)約海域使用面積，降低海上支撐結(jié)構(gòu)、電纜、用海、施工等方面的分?jǐn)偝杀?，繼而拉低項(xiàng)目的初始投資。尤其是考慮到海上風(fēng)電開發(fā)正在走向深遠(yuǎn)海，基礎(chǔ)造價(jià)及施工成本更高，應(yīng)用大兆瓦機(jī)組在降低深遠(yuǎn)海風(fēng)電項(xiàng)目成本方面的作用會(huì)凸顯。
以一個(gè)總裝機(jī)40 萬千瓦的海上風(fēng)電項(xiàng)目為例，采用金風(fēng)科技13.6MW 風(fēng)電機(jī)組將比采用8MW 機(jī)組節(jié)省20 個(gè)機(jī)位點(diǎn)，僅在風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)、吊裝、塔架、海纜、用海等方面就能夠節(jié)省費(fèi)用近4 億元，約1000 元/ 千瓦。目前，福建的海上風(fēng)電項(xiàng)目工程造價(jià)在14000~15000元/ 千瓦，因此，應(yīng)用大兆瓦機(jī)組所帶來的成本下降是相當(dāng)可觀的。
另一方面，海上風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維成本占項(xiàng)目運(yùn)營成本的80% 以上，應(yīng)用大兆瓦機(jī)組可以有效分?jǐn)傔\(yùn)維成本，進(jìn)而降低整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)營成本。
同時(shí)，應(yīng)用大兆瓦機(jī)組能夠顯著增加項(xiàng)目的年發(fā)電量，特別是在風(fēng)能資源稟賦較好的福建省沿海區(qū)域，單機(jī)發(fā)電量會(huì)有明顯提升。
由此帶來的將是項(xiàng)目度電成本的下降。
這也就不難理解，為何各家整機(jī)企業(yè)爭相推出大兆瓦機(jī)組，海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量呈現(xiàn)加速增長之勢。中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)提供的數(shù)據(jù)顯示，在2021 年我國新增的海上風(fēng)電裝機(jī)中，6.0MW 及以上機(jī)組的占比達(dá)到58%。其中，6.0~7.0MW（不含7.0MW）機(jī)組占45.9%，同比增加29.8%。7.0MW及以上機(jī)組所占的份額也在穩(wěn)步提高。
政策層面同樣積極支持推進(jìn)大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)。國家能源局、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合發(fā)布的《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，開發(fā)15MW 及以上海上風(fēng)電機(jī)組整機(jī)設(shè)計(jì)集成技術(shù)、先進(jìn)測試技術(shù)與測試平臺；開展12~15MW級超大型海上風(fēng)電機(jī)組工程示范。
金風(fēng)科技：引領(lǐng)大兆瓦機(jī)組發(fā)展
作為國內(nèi)第一、全球第二的風(fēng)電整機(jī)制造商，早在2007 年，金風(fēng)科技即投運(yùn)了自己的首臺海上風(fēng)電試驗(yàn)機(jī)組，是國內(nèi)最早一批從事海上風(fēng)電技術(shù)研發(fā)并完成實(shí)際應(yīng)用的風(fēng)電整機(jī)企業(yè)。
15 年間，依托強(qiáng)大的科研團(tuán)隊(duì)、完善的研發(fā)體系以及深厚的實(shí)踐積累，金風(fēng)科技穩(wěn)步推進(jìn)海上風(fēng)電機(jī)組研制，一批重要成果陸續(xù)面世，引領(lǐng)海上風(fēng)電機(jī)組大型化的發(fā)展潮流。
國內(nèi)首臺擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的8MW機(jī)組
2019 年9 月，國內(nèi)首臺擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的8MW 機(jī)組在金風(fēng)科技福建裝備制造基地下線，標(biāo)志著金風(fēng)科技正式完成大兆瓦機(jī)組開發(fā)。在此過程中，金風(fēng)科技依托自有的試驗(yàn)中心，完成了8MW 機(jī)型變槳偏航軸承、液壓變槳系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件的測試和驗(yàn)證；通過水冷系統(tǒng)試驗(yàn)測試平臺，對一體化水冷系統(tǒng)進(jìn)行長期運(yùn)行測試，保證了系統(tǒng)可靠性；對變壓器、變流器等關(guān)鍵零部件的試驗(yàn)驗(yàn)證，保證了其電氣系統(tǒng)可靠性；通過整機(jī)試驗(yàn)臺拖動(dòng)測試，對整機(jī)功能、性能進(jìn)行了測試驗(yàn)證。
通過8MW 機(jī)組的研發(fā)，金風(fēng)科技完成了E-TOP 結(jié)構(gòu)的探索，積累了零部件制造、整機(jī)控制及安裝、運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，金風(fēng)科技進(jìn)一步導(dǎo)入中速永磁技術(shù)路線，為此后更大兆瓦機(jī)組在性能與成本上取得突破奠定基礎(chǔ)。
2022 年， 金風(fēng)科技推出了GWH252-13.6MW 機(jī)型。這款產(chǎn)品針對福建、浙江、廣東等東南沿海海域而設(shè)計(jì)， 單機(jī)容量為13.6MW，風(fēng)輪直徑達(dá)到252 米，風(fēng)輪掃掠面積約5 萬平方米，相當(dāng)于7 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場。在額定風(fēng)速下，風(fēng)輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈可發(fā)電29千瓦時(shí)，單臺機(jī)組每年可輸出6350 萬千瓦時(shí)清潔電能，能滿足3.2 萬戶三口之家一年的正常用電。
全球最大風(fēng)輪直徑海上風(fēng)電機(jī)組GWH252-13.6MW下線
在此之前，金風(fēng)科技識別到海上，尤其是福建區(qū)域市場的點(diǎn)位敏感性特點(diǎn)，適時(shí)啟動(dòng)了16MW機(jī)組的研發(fā)，并將在2022 年內(nèi)完成16MW 樣機(jī)下線。
據(jù)薛乃川透露，金風(fēng)科技的下一代超大容量海上風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)處于規(guī)劃和開發(fā)之中。
在多年的發(fā)展中，隨著對海上風(fēng)電的理解日漸加深，金風(fēng)科技對其中蘊(yùn)藏的風(fēng)險(xiǎn)愈加重視。正因如此，薛乃川在接受《風(fēng)能》專訪時(shí)反復(fù)強(qiáng)調(diào)大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)應(yīng)保持好節(jié)奏。
他指出，“更大容量機(jī)型的開發(fā)，是‘摸著石頭過河’的過程，欲速則不達(dá)，金風(fēng)科技秉持‘風(fēng)電長跑’的理念，跑得快，更要跑得穩(wěn)。”
16MW機(jī)組：兼具高性能與低成本
作為一款超大型海上風(fēng)電產(chǎn)品，16MW 機(jī)組是金風(fēng)科技深耕海上風(fēng)電領(lǐng)域多年取得的重要階段性成果，融入了多項(xiàng)代表現(xiàn)階段全球先進(jìn)水平的技術(shù)。
在技術(shù)路線上，16MW 機(jī)組運(yùn)用了金風(fēng)科技有著超過15 年研發(fā)積淀的中速永磁技術(shù)，齒輪箱采用多級行星傳動(dòng)，傳動(dòng)比適中；傳動(dòng)系扭矩、彎矩解耦，齒輪箱純扭矩工作，齒輪箱與發(fā)電機(jī)集成，無聯(lián)軸器，永磁發(fā)電機(jī)無滑環(huán)，可靠性更高。
據(jù)了解，金風(fēng)科技早在2006 年便啟動(dòng)了中速永磁技術(shù)的研究，到2021 年正式發(fā)布12MW 海上風(fēng)電機(jī)組等全新一代中速永磁平臺產(chǎn)品時(shí)已有15 年之久。目前，金風(fēng)科技共推出了十多款基于該技術(shù)路線的海陸風(fēng)電產(chǎn)品，可以滿足集中式、大基地、分散式、常規(guī)海拔、高海拔以及海上等多種應(yīng)用場景的開發(fā)需求。
葉片是決定風(fēng)電機(jī)組捕風(fēng)能力的核心部件。金風(fēng)科技16MW 機(jī)組所用的高性能葉片翼型為該公司自主開發(fā)，相比行業(yè)內(nèi)通用翼型，它具有高升阻比、高氣動(dòng)性能、低氣動(dòng)載荷、低粗糙敏感性等優(yōu)勢。
設(shè)計(jì)中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要攻克一系列難題，比如大風(fēng)輪機(jī)組面臨的空間大氣流場環(huán)境復(fù)雜度和不確定性顯著增加問題。以16MW 機(jī)組葉片為例，其面內(nèi)風(fēng)速差異最高可達(dá)5~10 米/ 秒，極端運(yùn)行陣風(fēng)（EOG）較國際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)超出50%。要解決這個(gè)問題，就必須對“風(fēng)”進(jìn)行精細(xì)化評估。金風(fēng)科技通過采用國際先進(jìn)的多源觀測資料融合技術(shù)與國內(nèi)首創(chuàng)的虛擬測風(fēng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)能資源數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確評估；利用自主研發(fā)的風(fēng)匠仿真平臺，對現(xiàn)場物理現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了高保真度和高精度的還原，保障機(jī)組載荷設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。
另一大難題是百米級葉片長柔及彎扭耦合特性顯著增加。針對于此，不同于行業(yè)內(nèi)采用現(xiàn)有翼型簡單堆疊放大的方式，金風(fēng)科技擁有自主高精度翼型開發(fā)及仿真能力，通過應(yīng)用領(lǐng)先于行業(yè)的彎扭耦合設(shè)計(jì)方法和葉片預(yù)扭技術(shù)，不僅降低了葉片污染等因素導(dǎo)致的發(fā)電量損失、葉片出力下降和容易失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)，并且通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和充分發(fā)揮碳纖維材料比模量高、比強(qiáng)度高等優(yōu)勢，將葉片重量和機(jī)組載荷降至最低，使整機(jī)的成本及可靠性達(dá)到最優(yōu)。
軸承壽命與可靠性，以及出現(xiàn)故障后下塔更換同樣是大型海上風(fēng)電機(jī)組面對的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)之一。金風(fēng)科技16MW 機(jī)組通過采用滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承主軸系外接口通用的方式，兼顧了機(jī)組研發(fā)進(jìn)度和新技術(shù)研究兩者的平衡。金風(fēng)科技也有意通過該項(xiàng)目推動(dòng)滑動(dòng)軸承技術(shù)在大功率機(jī)組上的應(yīng)用驗(yàn)證。
據(jù)悉，滑動(dòng)軸承相對滾動(dòng)軸承在承載、沖擊等方面擁有諸多優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)化開發(fā)難度相對較低。金風(fēng)科技是行業(yè)內(nèi)較早進(jìn)入滑動(dòng)軸承研究和應(yīng)用領(lǐng)域的整機(jī)企業(yè)，積累了大量的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和樣機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)。
此外，不同于傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組被動(dòng)響應(yīng)電網(wǎng)的方式，金風(fēng)科技的16MW 機(jī)組沿用全功率變流器，具備高效調(diào)節(jié)能力，能夠主動(dòng)支撐電網(wǎng)，具有振蕩抑制、電壓支撐、弱電網(wǎng)適應(yīng)性、主動(dòng)調(diào)頻、慣量響應(yīng)等核心技術(shù)能力。
需要提及的是，16MW 機(jī)組還充分考慮了噪音、電磁干擾對鳥類、魚類等生物的影響。機(jī)組通過減少外部散熱電機(jī)數(shù)量，加大散熱器面積，充分利用自然風(fēng)散熱，從而降低整機(jī)噪音。機(jī)組葉片紅色警示色、機(jī)艙頂安裝的驅(qū)鳥器，可以實(shí)現(xiàn)全范圍驅(qū)鳥，避免風(fēng)電機(jī)組對鳥類生存產(chǎn)生干擾。
在吊裝方面，結(jié)合大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組安裝難度大、施工時(shí)間窗口期短等特點(diǎn)，金風(fēng)科技的16MW 機(jī)組采用了成熟的E-TOP 結(jié)構(gòu)，整機(jī)采取“機(jī)頭一勾吊裝+ 單葉片吊裝”組合方式，可在最高風(fēng)速達(dá)18 米/ 秒的環(huán)境下完成安裝作業(yè)，能夠減少吊裝時(shí)間，增加可吊裝的時(shí)間窗口期。E-TOP設(shè)計(jì)使得機(jī)組在出廠前就可完成機(jī)頭調(diào)試，現(xiàn)場吊安裝完成后即實(shí)現(xiàn)“一鍵啟機(jī)”。
當(dāng)然，機(jī)組大型化雖然可以帶來諸多好處，但也必然意味著機(jī)組自身成本的上升。因此，如何在增加單機(jī)容量的同時(shí)控制好由此增加的成本，使大兆瓦機(jī)組的應(yīng)用能夠具有更好的經(jīng)濟(jì)性，就成為一項(xiàng)十分重要的工作。
金風(fēng)科技的16MW 風(fēng)電機(jī)組基于平臺化設(shè)計(jì)理念，驅(qū)動(dòng)、機(jī)械器件均實(shí)現(xiàn)復(fù)用，采用“型號一致、數(shù)量控制”的原則，大大減少了定制化物料，降低了機(jī)組設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)、運(yùn)維全過程成本。
同時(shí)，該機(jī)型的PLC 系統(tǒng)、變壓器、齒輪箱等核心部件均實(shí)現(xiàn)100% 國產(chǎn)化，成本隨之大幅度降低。
此外，16MW 機(jī)組的齒輪箱、發(fā)電機(jī)等部件可通過塔頂輔助吊機(jī)更換，風(fēng)輪無需下塔，因而不需要?jiǎng)佑玫跹b船舶，提高了運(yùn)維的便利性，并降低運(yùn)維成本。
應(yīng)用金風(fēng)科技機(jī)組的江蘇大豐區(qū)龍?jiān)碒4、6海上風(fēng)電場
風(fēng)電機(jī)組的高可靠性從何而來
海上風(fēng)電機(jī)組需要直面惡劣的海洋環(huán)境長達(dá)25 年的考驗(yàn)，因此，高可靠性將是海上風(fēng)電機(jī)組的一道“生命線”。
產(chǎn)品的高可靠性，首先是設(shè)計(jì)出來的。有著24 年風(fēng)電機(jī)組研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的金風(fēng)科技自然深知這一點(diǎn)，而數(shù)字化技術(shù)的廣泛應(yīng)用則為設(shè)計(jì)工作提供了更為豐富、高效的工具。
圍繞16MW 機(jī)組，金風(fēng)科技的研發(fā)團(tuán)隊(duì)借助數(shù)字孿生技術(shù)，在設(shè)計(jì)之初就全面考慮了風(fēng)電場生命周期不同階段對產(chǎn)品數(shù)字化、智能化、定制化方面的要求，從風(fēng)電場系統(tǒng)最優(yōu)的角度確定風(fēng)電機(jī)組的性能要求。
在此基礎(chǔ)上，金風(fēng)科技在業(yè)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了機(jī)組平臺化、模塊化并行設(shè)計(jì)。引入在汽車行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的CMAN 分析法，用于新產(chǎn)品開發(fā)中關(guān)鍵系統(tǒng)及主要零部件沿用變更分析，并指導(dǎo)產(chǎn)品開發(fā)過程中設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、驗(yàn)證與確認(rèn)重點(diǎn)方向，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過程植入可靠性設(shè)計(jì)，確保機(jī)組的高可靠性。
據(jù)悉，CMAN 分析是指在概念、計(jì)劃和設(shè)計(jì)階段，對關(guān)鍵子系統(tǒng)、模塊和主要零部件的功能、性能、技術(shù)、材料、結(jié)構(gòu)、工藝等關(guān)鍵因素的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、生產(chǎn)制造和實(shí)際使用優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。其分類為：C（Carryover）：沿用件；M（Modified）：修改件；A（Adopt for the platform）：全新件，平臺機(jī)型沿用；N（New for the wind turbine）：全新件，單一機(jī)型。
由于我國東南海域臺風(fēng)頻發(fā)，整機(jī)防臺風(fēng)設(shè)計(jì)自然成為必不可少的一環(huán)。在16MW 機(jī)組上，金風(fēng)科技的研發(fā)團(tuán)隊(duì)運(yùn)用國際先進(jìn)的流固耦合高階模型（HI-FI）仿真算法，精確仿真防臺風(fēng)方案和臺風(fēng)工況的載荷，適應(yīng)臺風(fēng)突變、瞬變風(fēng)速和極大湍流的惡劣工況。通過強(qiáng)化葉片、螺栓、軸承等關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)，定制化設(shè)計(jì)塔架和基礎(chǔ)，充分保障臺風(fēng)過境時(shí)的機(jī)組安全。
測試驗(yàn)證是確保風(fēng)電機(jī)組可靠性的另一道重要“防線”。金風(fēng)科技擁有首家取得中國合格評定國家認(rèn)可委員會(huì)（CNAS）認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ω灤┝悴考⒆酉到y(tǒng)、整機(jī)至并網(wǎng)的全部環(huán)節(jié)，擯棄了單純的仿真、等比例縮小實(shí)驗(yàn)臺等傳統(tǒng)手段。全面應(yīng)用敏感應(yīng)力快速激發(fā)技術(shù)、大型臺架式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、綜合應(yīng)力加載系統(tǒng)、功率硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)等貼近實(shí)際的重型實(shí)驗(yàn)裝備，并且融合了數(shù)字化、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等工業(yè)4.0 技術(shù)。
金風(fēng)科技16MW整機(jī)傳動(dòng)試驗(yàn)平臺
為了更好地滿足未來大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組研發(fā)的測試驗(yàn)證需求，金風(fēng)科技還搭建了16MW六自由度整機(jī)傳動(dòng)試驗(yàn)臺。該平臺由金風(fēng)科技自主設(shè)計(jì)，占地60 畝，旨在打造集仿真、機(jī)械、電機(jī)、電氣、環(huán)境、并網(wǎng)于一體的機(jī)電傳動(dòng)綜合試驗(yàn)平臺，它也是目前全球最大、功能最全的六自由度風(fēng)電整機(jī)傳動(dòng)試驗(yàn)平臺。
協(xié)同創(chuàng)新帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈升級突破
大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)，離不開上下游產(chǎn)業(yè)鏈的支撐。特別是在我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈仍有“短板”的情況下，對產(chǎn)業(yè)鏈的培育變得尤為關(guān)鍵。
據(jù)薛乃川介紹，針對16MW 海上風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)，金風(fēng)科技將供應(yīng)鏈工作前置，與供應(yīng)商開展協(xié)同設(shè)計(jì)。通過產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新不僅支撐了自身大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)和制造，還推動(dòng)了國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈升級，為打造堅(jiān)強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)鏈夯實(shí)基礎(chǔ)。
以該機(jī)型所用的超長風(fēng)電碳纖維葉片為例，通過供應(yīng)鏈上下游協(xié)同設(shè)計(jì)，調(diào)配全鏈條的技術(shù)資源、試驗(yàn)臺資源及模具生產(chǎn)資源，極大推動(dòng)了國內(nèi)超長風(fēng)電碳纖維葉片生產(chǎn)制造能力的提升，以及全碳纖維主梁在國產(chǎn)葉片上的批量化應(yīng)用，不僅為國內(nèi)大型風(fēng)電葉片高精度生產(chǎn)加工提供了一次全流程的實(shí)踐機(jī)會(huì)，也為未來更大葉片的研發(fā)設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。
16MW 機(jī)組變槳軸承采用了三排柱滾子軸承，其外徑為目前全球最大。金風(fēng)科技與國內(nèi)風(fēng)電軸承頭部企業(yè)深入合作，推動(dòng)了國內(nèi)軸承廠商對機(jī)加工和熱處理設(shè)備進(jìn)行升級改造，在保障關(guān)鍵部件加工生產(chǎn)的同時(shí)，還拉動(dòng)了國內(nèi)精密機(jī)械制造企業(yè)向世界頂級制造領(lǐng)域邁進(jìn)。
16MW 機(jī)組所用的風(fēng)電鑄件凈重超過60噸，是大型球墨鑄件在風(fēng)電行業(yè)進(jìn)行的一次跨越性嘗試。通過市場資源摸排鎖定和資金注入等模式，金風(fēng)科技與供應(yīng)商攜手攻克了“砂箱設(shè)計(jì)避免鐵水流淌不充盈”“減少后續(xù)鑄件機(jī)械加工難度”等難題。
此外，大型變流器在海上高濕環(huán)境下全功率運(yùn)轉(zhuǎn)，需要考慮防火、抗震、高溫等復(fù)雜工況。金風(fēng)科技采用與國內(nèi)變流器廠家聯(lián)合設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行16MW 風(fēng)電機(jī)組開發(fā)，設(shè)計(jì)出變流效率高達(dá)98% 以上的產(chǎn)品，相應(yīng)的制造和試驗(yàn)?zāi)芰ν酵瓿山ㄔO(shè)，并將于年內(nèi)實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的交付。
除了核心部件外，基于16MW 及更大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的安裝需要，2022 年8 月，金風(fēng)海洋工程有限公司開始著手打造1600 噸風(fēng)電安裝平臺。平臺主吊主鉤最大吊高165 米，最大吊重1600 噸，主吊副鉤最大吊高183 米，最大吊重500 噸，具備70 米水深施工能力，能夠滿足國內(nèi)絕大部分固定式支撐結(jié)構(gòu)20MW以上海上風(fēng)電機(jī)組，以及風(fēng)輪直徑320 米以下風(fēng)電機(jī)組的安裝需求。
產(chǎn)業(yè)鏈“補(bǔ)強(qiáng)”產(chǎn)生的更廣泛價(jià)值在于，有望為驅(qū)動(dòng)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入“新動(dòng)能”。在金風(fēng)科技16MW 機(jī)組的研制過程中，來自江蘇、山東、浙江、廣東等地的供應(yīng)商均參與其中，未來2~3年這些地區(qū)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)會(huì)得到快速發(fā)展。經(jīng)初步核算，金風(fēng)科技的16MW機(jī)組項(xiàng)目每年將促進(jìn)國內(nèi)沿海區(qū)域新增GDP約25 億元。其中，碳纖維葉片產(chǎn)業(yè)約10 億元，鑄件加工產(chǎn)業(yè)約5 億元。
談及海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展，薛乃川認(rèn)為依然需要保持謹(jǐn)慎的態(tài)度，不能盲目樂觀。“海上風(fēng)電開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)大，海工裝備、配套運(yùn)維等環(huán)節(jié)的發(fā)展不夠成熟，缺少長期的運(yùn)行數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)積累。因此，我們一定不能搶跑，要小步快跑，充分利用好不斷積累的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)底蘊(yùn)，逐步補(bǔ)齊‘短板’，這也是國家提出高質(zhì)量發(fā)展的應(yīng)有之義。”
他進(jìn)一步表示，“在全面平價(jià)和雙碳目標(biāo)的背景下，海上風(fēng)電機(jī)組大型化是大勢所趨，但我們認(rèn)為這并非一味的容量比拼和競速，而是結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游發(fā)展水平，以高質(zhì)量、高可靠性為前提的大型風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)步發(fā)展。”
而這些理念早已融入金風(fēng)科技的發(fā)展戰(zhàn)略之中，成為這家企業(yè)自成立以來始終保持良好發(fā)展勢頭的一大基石。
