2021年10月17日-20日，2021北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP 2021）在北京新國(guó)展隆重召開(kāi)。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京。
本屆大會(huì)以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題，歷時(shí)四天，包括開(kāi)幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“國(guó)際成熟風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“國(guó)際新興風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個(gè)分論壇。能見(jiàn)App全程直播本次大會(huì)。
其中，10月19日海上風(fēng)電發(fā)展論壇隆重召開(kāi)。明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)股份公司載荷強(qiáng)度室副總工程師王超出席并做了題為漂浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)及開(kāi)發(fā)應(yīng)用的演講。
以下為發(fā)言全文：
王超：謝謝主持人，下面由我來(lái)介紹一下明陽(yáng)在漂浮式風(fēng)機(jī)的一些工作。本次匯報(bào)分三個(gè)方面：
一、深遠(yuǎn)海漂浮式基礎(chǔ)類型及中國(guó)特有挑戰(zhàn)
二、深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)
三、深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)機(jī)技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用案例
首先看一下漂浮式風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)類型和國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)漂浮式機(jī)組的挑戰(zhàn)。這個(gè)圖片展示的是海上風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)、演變過(guò)程，從陸上向海上，從淺海到深海，從固定式到漂浮式發(fā)展過(guò)程。各自都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，都有自己的適用場(chǎng)景，有半潛式，還有駁船式，我們要針對(duì)自己項(xiàng)目場(chǎng)景條件最優(yōu)做一個(gè)選擇。
這是國(guó)外現(xiàn)有一些漂浮式類型，接下來(lái)介紹一下國(guó)內(nèi)在開(kāi)發(fā)漂浮式風(fēng)機(jī)遇到的一些問(wèn)題或者說(shuō)挑戰(zhàn)，大概是兩個(gè)方面，第一個(gè)是臺(tái)風(fēng)的影響。做漂浮式的時(shí)候，臺(tái)風(fēng)對(duì)于漂浮式風(fēng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)上部受載機(jī)組的運(yùn)動(dòng)幅度就會(huì)大，運(yùn)動(dòng)幅度大對(duì)上部傳動(dòng)鏈的要求以及潤(rùn)滑，整個(gè)受載都是非常大的挑戰(zhàn)。另外一個(gè)挑戰(zhàn)就是水深的分布，左邊這個(gè)圖就是挪威海岸水深的分布情況，可以看出來(lái)海床趨勢(shì)是非常陡的，可以在很短的離岸距離達(dá)到很深的水深。這樣的話，對(duì)于浮體的選型有很大的范圍，國(guó)內(nèi)可以看到右側(cè)這個(gè)圖，海床分布是非常平緩的，離岸幾十公里，水深才能達(dá)到30、40，或者更深的水深離岸距離更遠(yuǎn)，對(duì)于浮體的設(shè)計(jì)或者選型有一定的局限，我們只能在有限設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)做一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)，這是兩個(gè)比較大的挑戰(zhàn)和約束。
接下來(lái)說(shuō)一下漂浮式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，也是分為五個(gè)方面，第一個(gè)環(huán)境適應(yīng)性分析。我們確定目標(biāo)場(chǎng)景以后，我們要深入分析場(chǎng)景的風(fēng)速情況，臺(tái)風(fēng)頻發(fā)的風(fēng)速情況以及海浪極端波高的情況。所以前期主要是對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的分析。第二塊要通過(guò)適用性分析得到的結(jié)果，我們來(lái)定制化對(duì)機(jī)組做一個(gè)開(kāi)發(fā)，比如說(shuō)在一些功能性部件，我們?cè)谄∈斤L(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈或者是潤(rùn)滑系統(tǒng)、密封系統(tǒng)幾個(gè)方面要做一個(gè)特殊的設(shè)計(jì)。因?yàn)槠∈斤L(fēng)機(jī)不像固定式風(fēng)機(jī)，塔頂運(yùn)動(dòng)是比較小的范圍，對(duì)于漂浮式上部可能會(huì)達(dá)到一個(gè)5度或者10度正常發(fā)電運(yùn)動(dòng)幅度，對(duì)于一百多米的高度來(lái)說(shuō)，這個(gè)角度會(huì)達(dá)到十幾米的運(yùn)動(dòng)范圍。對(duì)于整個(gè)機(jī)組的可靠性以及潤(rùn)滑的要求都是一些特殊的情況，我們都要提前預(yù)判這些狀況的發(fā)生，提前對(duì)這些部件做一個(gè)優(yōu)化。比如說(shuō)采用一些強(qiáng)制潤(rùn)滑的方式，加深油槽的設(shè)計(jì)，避免漏油等等，對(duì)于密封做一些特殊的設(shè)計(jì)。當(dāng)然也是基于傳統(tǒng)的緊湊型機(jī)組的優(yōu)勢(shì)做一些密封的改進(jìn)等等，這是對(duì)機(jī)組設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。第三個(gè)應(yīng)用一體化設(shè)計(jì)技術(shù)，提前進(jìn)行設(shè)計(jì)和預(yù)判。一體化工作做完以后，我們還要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作做一個(gè)驗(yàn)證，比如說(shuō)室內(nèi)水池實(shí)驗(yàn)室，做一個(gè)小模型，在水池內(nèi)進(jìn)行一個(gè)關(guān)鍵工況的驗(yàn)證。在工況驗(yàn)證之前，我們還要對(duì)水池實(shí)驗(yàn)的條件做一些校準(zhǔn)，比如說(shuō)造風(fēng)造浪系統(tǒng)，因?yàn)槊總€(gè)水池實(shí)驗(yàn)室并不是針對(duì)性開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)室，要針對(duì)這個(gè)場(chǎng)景風(fēng)速的情況和浪的情況進(jìn)行針對(duì)性的校準(zhǔn)，避免大風(fēng)對(duì)大浪造出來(lái)的影響，不能真實(shí)模擬廠址受載的影響。只要確保風(fēng)浪準(zhǔn)確性以后，我們開(kāi)展工況的驗(yàn)證是非常快的，幾天就可以把這個(gè)實(shí)驗(yàn)做完。這是第一臺(tái)漂浮式機(jī)組在上海交大水池實(shí)驗(yàn)室做的實(shí)驗(yàn)，做完水池實(shí)驗(yàn)，針對(duì)運(yùn)動(dòng)性能的實(shí)驗(yàn)之后，我們對(duì)機(jī)組的抗震性能也要做一些測(cè)試實(shí)驗(yàn)。像常規(guī)的固定式陸上沒(méi)有這部分工作，對(duì)于漂浮式要模擬長(zhǎng)期小加速度下的共振振動(dòng)情況，以及極端情況下短期劇烈振動(dòng)的情況，對(duì)所有的電器部件做抗震支撐實(shí)驗(yàn)校核。
第三部分說(shuō)一下深遠(yuǎn)海漂浮式技術(shù)創(chuàng)新和案例。具備葉片、齒輪箱、主軸承、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、電力電子變流器等各關(guān)鍵部件的自主設(shè)計(jì)制造能力，明陽(yáng)智能為國(guó)內(nèi)僅有的具備完全自主條件進(jìn)行一體化建模與模型驗(yàn)證研究的風(fēng)電設(shè)備制造商。中速傳動(dòng)，集成主軸軸承，高效可靠 ，相對(duì)于高傳動(dòng)比齒輪箱來(lái)說(shuō)，輸出軸的轉(zhuǎn)速不是很大，可以減少高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦和沖擊，減少對(duì)軸承帶來(lái)的損害。雙列圓錐滾子軸承采用精密預(yù)緊技術(shù)和超清潔油潤(rùn)滑，保證主軸完美的受力特性和疲勞性能。重要的輔助裝置及傳感器都進(jìn)行了冗余安全設(shè)計(jì)，避免了其中某一部件故障而影響整機(jī)的運(yùn)行。
輕巧緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新——體積小、重量輕，半直驅(qū)機(jī)組因其精巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在同類大兆瓦機(jī)組中，充分展示了體積小、重量輕。更小的尺寸和迎風(fēng)面積，具有優(yōu)秀的抗臺(tái)風(fēng)特定特性。
日本SCD3.2MW漂浮式樣機(jī)應(yīng)用案例一：該超緊湊風(fēng)機(jī)已經(jīng)在日本建立漂浮式樣機(jī)。葉輪系統(tǒng)采用兩葉片設(shè)計(jì)，從正面和側(cè)面均具有最小的受風(fēng)面積，大大提升機(jī)抗臺(tái)風(fēng)性能。該試驗(yàn)風(fēng)機(jī)采用的超緊湊SCD（Super Compact Drive）技術(shù)和明陽(yáng)智能推出的SCD2.5-6.5MW系列風(fēng)力發(fā)電機(jī)組同根同源，傳動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)子軸承、一個(gè)兩級(jí)行星齒輪和一臺(tái)發(fā)電機(jī)。具有重量輕、體積小、建設(shè)成本低，適宜漂浮式。
陽(yáng)江沙扒MySE5.5漂浮式樣機(jī)應(yīng)用案例二：對(duì)于深遠(yuǎn)海海域應(yīng)用場(chǎng)景，海上固定式基礎(chǔ)已經(jīng)無(wú)法滿足開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)性要求，海上漂浮式風(fēng)機(jī)將是未來(lái)深海大趨勢(shì)的最佳選擇解決方案。全球首臺(tái)抗臺(tái)風(fēng)型漂浮式風(fēng)機(jī)成功吊裝，這是首個(gè)國(guó)家級(jí)漂浮式示范項(xiàng)目，也是引領(lǐng)我國(guó)海上風(fēng)電行業(yè)走向深海的又一重大成果。
技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)一：全球領(lǐng)先的抗臺(tái)風(fēng)技術(shù)，明陽(yáng)全球首臺(tái)抗臺(tái)風(fēng)漂浮式風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)階段就注入抗臺(tái)基因，在漂浮式風(fēng)機(jī)研發(fā)過(guò)程中，基于南海臺(tái)風(fēng)、極端海浪等惡劣環(huán)境的考慮，明陽(yáng)智能對(duì)此漂浮式風(fēng)機(jī)技術(shù)進(jìn)行深入研究和定制化設(shè)計(jì)，選用了50年一遇的極端風(fēng)浪流工況設(shè)計(jì)，最高可抵抗17級(jí)臺(tái)風(fēng)。
技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)二：全球領(lǐng)先的超緊湊半直驅(qū)技術(shù)，明陽(yáng)全球首臺(tái)抗臺(tái)風(fēng)漂浮式風(fēng)機(jī)采用半直驅(qū)技術(shù)路線，能夠做到相比于國(guó)內(nèi)外其他技術(shù)路線尺寸更小、重量更輕，從而在匹配不同基礎(chǔ)形式時(shí)，漂浮式基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)如橫蕩、縱蕩及垂蕩更小，進(jìn)而從整體上確保海上漂浮式風(fēng)機(jī)的度電成本更低。
技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)三：全球領(lǐng)先的漂浮式控制技術(shù)，明陽(yáng)全球首臺(tái)抗臺(tái)風(fēng)漂浮式風(fēng)機(jī)基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮，搭載全球領(lǐng)先的浮體運(yùn)動(dòng)控制策略，使得漂浮式機(jī)組能適應(yīng)南海風(fēng)、浪、流等復(fù)雜環(huán)境，同時(shí)也優(yōu)化了機(jī)組液壓潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)及偏航系統(tǒng)，解決了因俯仰傾角（縱搖）對(duì)機(jī)組傳動(dòng)鏈載荷的影響。
技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)四：全球領(lǐng)先的噴射潤(rùn)滑技術(shù)，明陽(yáng)全球首臺(tái)抗臺(tái)風(fēng)漂浮式風(fēng)機(jī)的齒輪和軸承采用定向、定量強(qiáng)制噴射潤(rùn)滑技術(shù)，解決了在臺(tái)風(fēng)及大風(fēng)下，風(fēng)機(jī)在100多米高空搖擺晃動(dòng)齒輪和軸承更加可靠潤(rùn)滑的問(wèn)題，是未來(lái)漂浮式風(fēng)機(jī)晃動(dòng)的最佳解決方案，更能適應(yīng)漂浮式風(fēng)機(jī)較大的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。
（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）
