16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的123米試驗(yàn)葉片正在裝船發(fā)運(yùn)至葉片試驗(yàn)臺(tái)。李靖 攝
風(fēng)機(jī)裝備制造基地電氣班組正在裝配偏航驅(qū)動(dòng)并敷設(shè)線纜。
風(fēng)機(jī)裝備制造基地工作人員正在裝配風(fēng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)鏈。
【資料圖】
三峽集團(tuán)興化灣一期項(xiàng)目建設(shè)的全球首個(gè)國(guó)際化大功率樣機(jī)試驗(yàn)風(fēng)場(chǎng)。（福建三峽海上風(fēng)電國(guó)際產(chǎn)業(yè)園 供圖）
祖國(guó)的東南沿海，臺(tái)灣海峽海風(fēng)勁掠。這讓福建成為中國(guó)海上風(fēng)電資源最豐富的地區(qū)之一。
正因此，福清興化灣，一排排海上風(fēng)機(jī)立于海天之間，成為一道亮麗的風(fēng)景線。
海上超級(jí)大風(fēng)機(jī)——16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組，也是在這里開(kāi)啟了它的新征程。
全球單機(jī)容量最大、葉輪直徑最大、單位兆瓦重量最輕……2022年11月23日下線時(shí)，這一海上超級(jí)大風(fēng)機(jī)創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。前不久，它與國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919、我國(guó)第三艘航空母艦福建艦等，一起當(dāng)選“2022年度央企十大國(guó)之重器”。
這個(gè)海上超級(jí)大風(fēng)機(jī)是如何誕生的，有何與眾不同？記者帶您走進(jìn)興化灣畔的福建三峽海上風(fēng)電國(guó)際產(chǎn)業(yè)園一探究竟。
葉輪直徑252米，掃風(fēng)面積相當(dāng)于7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)
單機(jī)每年輸出電能可滿足3.6萬(wàn)戶三口之家一年用電
鋼管樁、導(dǎo)管架等備料已完成，基礎(chǔ)主體結(jié)構(gòu)及塔筒正在制造廠內(nèi)如火如荼地生產(chǎn)著……繼2022年11月23日16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組在福建三峽海上風(fēng)電國(guó)際產(chǎn)業(yè)園下線后，其基礎(chǔ)主體結(jié)構(gòu)也迎來(lái)新的進(jìn)展。
不久之后，這個(gè)海上超級(jí)大風(fēng)機(jī)將在我國(guó)東南海域“安家”，御風(fēng)而行、化風(fēng)為寶。
據(jù)介紹，這個(gè)海上超級(jí)大風(fēng)機(jī)名為“GWH252-16MW”，由中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司與新疆金風(fēng)科技股份有限公司聯(lián)合研制。“16MW”是指單機(jī)容量為16兆瓦，“252”則代表的是葉輪直徑為252米。葉輪掃風(fēng)面積約5萬(wàn)平方米，相當(dāng)于7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)的面積。在滿發(fā)風(fēng)速下，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈可發(fā)34.2度電，單臺(tái)機(jī)組每年可輸出超過(guò)6600萬(wàn)度清潔電能，能滿足3.6萬(wàn)戶三口之家一年的正常用電，相當(dāng)于減少燃煤消耗2.2萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放5.4萬(wàn)噸。
“16兆瓦機(jī)組的成功下線，樹(shù)立了全球海上風(fēng)電裝備發(fā)展的新標(biāo)桿，標(biāo)志著我國(guó)風(fēng)電裝備產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了從‘跟跑’到‘并跑’再到‘領(lǐng)跑’的歷史性跨越?！比龒{集團(tuán)董事長(zhǎng)、黨組書記雷鳴山表示。
就在同一個(gè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組下線之時(shí)，距離上一個(gè)世界紀(jì)錄——當(dāng)時(shí)全球葉輪直徑最大、亞太地區(qū)單機(jī)容量最大的13.6兆瓦風(fēng)電機(jī)組誕生，僅過(guò)了一個(gè)月。
“經(jīng)過(guò)層層仿真實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，數(shù)據(jù)指標(biāo)合格，機(jī)組才能成功下線，而從2022年2月立項(xiàng)到16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組下線只用了9個(gè)月時(shí)間?！苯痫L(fēng)科技股份有限公司產(chǎn)品與解決方案中心海上產(chǎn)品線產(chǎn)品經(jīng)理李鵬不禁感嘆。
在福建三峽海上風(fēng)電國(guó)際產(chǎn)業(yè)園，記者翻開(kāi)產(chǎn)業(yè)園的產(chǎn)品日志，不禁心潮澎湃：2019年9月，我國(guó)自主研發(fā)的8兆瓦、10兆瓦機(jī)組相繼下線，歷史性地將我國(guó)海上風(fēng)機(jī)容量提升至“兩位數(shù)”時(shí)代；2022年2月，13兆瓦機(jī)組下線，創(chuàng)下當(dāng)時(shí)亞洲地區(qū)單機(jī)容量最大、葉輪直徑最大風(fēng)電機(jī)組紀(jì)錄；同年10月，13.6兆瓦機(jī)組下線，再次刷新這一紀(jì)錄；一個(gè)月后，16兆瓦機(jī)組實(shí)現(xiàn)全球風(fēng)電裝備新突破……
這片熱土持續(xù)刷新著我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展新紀(jì)錄。而7年前，這里還是一片荒蕪的海灘。
記者了解到，福建沿海地區(qū)年平均風(fēng)速超過(guò)9米/秒，海上風(fēng)電可利用小時(shí)數(shù)達(dá)3500小時(shí)至4000小時(shí)。得天獨(dú)厚的風(fēng)能資源，帶動(dòng)海上風(fēng)電裝備制造業(yè)發(fā)展。2015年6月，三峽集團(tuán)與福建省政府簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，大膽邁出“化風(fēng)為寶”的探索步伐。
從千畝海灘到一座集技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造、檢測(cè)認(rèn)證、建設(shè)安裝、運(yùn)行維護(hù)為一體的世界級(jí)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集群……福建三峽海上風(fēng)電國(guó)際產(chǎn)業(yè)園為我國(guó)大容量海上風(fēng)機(jī)創(chuàng)新提供了載體和平臺(tái)。
“好的風(fēng)資源就要用好的機(jī)組?！比龒{集團(tuán)福建能投公司執(zhí)行董事、黨委書記雷增卷表示，2017年前，國(guó)內(nèi)主流海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量還停留在5兆瓦以下。三峽集團(tuán)在興化灣一期項(xiàng)目建設(shè)了全球首個(gè)國(guó)際化大功率樣機(jī)試驗(yàn)風(fēng)場(chǎng)，選取國(guó)內(nèi)外8家知名風(fēng)機(jī)廠商生產(chǎn)的14臺(tái)5兆瓦及以上的風(fēng)電機(jī)組同臺(tái)競(jìng)技，遴選出最先進(jìn)的海上風(fēng)電裝備廠商落戶產(chǎn)業(yè)園。
這一場(chǎng)競(jìng)技，讓福建從此與大功率海上風(fēng)電機(jī)組結(jié)緣。福清興化灣，也因此被譽(yù)為海上風(fēng)機(jī)的“奧林匹克”賽場(chǎng)。
如今，福清興化灣藍(lán)天碧海下，59臺(tái)風(fēng)機(jī)在海風(fēng)呼嘯中轉(zhuǎn)動(dòng)巨大葉片。其中，在福建研發(fā)生產(chǎn)的10兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組，已經(jīng)在興化灣、長(zhǎng)樂(lè)等海上風(fēng)電場(chǎng)批量投運(yùn)達(dá)31臺(tái)，成為我國(guó)唯一批量投入商業(yè)運(yùn)行的10兆瓦級(jí)海上風(fēng)電機(jī)組。
攻克超長(zhǎng)柔性葉片等一系列技術(shù)難題
機(jī)組核心關(guān)鍵部件全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化
記者了解到，開(kāi)發(fā)15兆瓦及以上海上風(fēng)電機(jī)組整機(jī)設(shè)計(jì)集成技術(shù)、先進(jìn)測(cè)試技術(shù)與測(cè)試平臺(tái)，開(kāi)展12~15兆瓦級(jí)超大型海上風(fēng)電機(jī)組工程示范，被列入國(guó)家能源局、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》。
為什么要建造大功率風(fēng)機(jī)？
業(yè)內(nèi)人士表示，未來(lái)海上風(fēng)電發(fā)展大型化是一個(gè)重要趨勢(shì)，機(jī)組容量不斷增大可以顯著提升發(fā)電量，同等裝機(jī)規(guī)模下可提高施工打樁、運(yùn)輸、吊裝效率，減少海底電纜等材料的使用量，極大地降低成本，節(jié)約點(diǎn)位集約用海，使得我國(guó)海上風(fēng)電也能做到更經(jīng)濟(jì)、更便宜，這對(duì)于海上風(fēng)電平價(jià)上網(wǎng)，走向深遠(yuǎn)海域意義重大。
不過(guò)，風(fēng)機(jī)的大型化，不是在以前的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單地延伸和放大?！霸诩夹g(shù)跳變期要有積累的過(guò)程，比如說(shuō)2至3年的時(shí)間，通過(guò)底層技術(shù)創(chuàng)新的積累，通過(guò)仿真能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ姆e累，才能跨到下一個(gè)臺(tái)階?！苯痫L(fēng)科技總裁曹志剛認(rèn)為，這個(gè)過(guò)程并不是簡(jiǎn)單的功率提升，風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)及材料、葉輪直徑、塔架高度以及度電成本等，都需要技術(shù)創(chuàng)新作支撐。
不僅如此，海上風(fēng)電技術(shù)難度遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)電，單就發(fā)電機(jī)組而言，就面臨功率容量從小到大、葉輪直徑從短變長(zhǎng)、離岸距離從近到遠(yuǎn)的蝶變升級(jí)挑戰(zhàn)。在這個(gè)過(guò)程中，機(jī)組要能有效承受復(fù)雜海況下風(fēng)載、浪載、鹽霧等一系列考驗(yàn)，機(jī)組的定制化、大型化和智慧化制造顯得尤為重要。
正因此，16兆瓦超大容量海上風(fēng)機(jī)在研發(fā)時(shí)，不斷攻克產(chǎn)品規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)、部件試制、仿真及臺(tái)架測(cè)試、總裝配等環(huán)節(jié)的諸多技術(shù)難題，最終實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)柔性葉片、大型主軸軸承國(guó)產(chǎn)化、超大容量發(fā)電機(jī)小型化等一系列關(guān)鍵技術(shù)突破。
除了大，國(guó)產(chǎn)化率高也是這個(gè)海上超級(jí)大風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)之一?！霸擄L(fēng)電機(jī)組核心關(guān)鍵部件已全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化?！苯痫L(fēng)科技有關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)。
——突破“卡脖子”的關(guān)鍵零部件，采用高質(zhì)量等級(jí)的電渣重熔鋼來(lái)提高可靠性，針對(duì)大尺寸滾子軸承進(jìn)行保持架動(dòng)態(tài)仿真和強(qiáng)度校核，確保保持架設(shè)計(jì)合理性……風(fēng)機(jī)主軸軸承實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
——開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高升力、高升阻比及低粗糙敏感性的高性能翼型，采用流固耦合仿真方法開(kāi)展氣彈分析……實(shí)現(xiàn)葉片被動(dòng)降載及高顫振穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，超長(zhǎng)風(fēng)電葉片國(guó)產(chǎn)化。
——1140V三電平功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，智能一體化冷卻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)電氣傳動(dòng)效率，電機(jī)達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平。創(chuàng)新的軸電壓抑制技術(shù)等，更能適應(yīng)海上風(fēng)電高可靠性要求。
……
據(jù)介紹，該型號(hào)風(fēng)電機(jī)組可廣泛適用于我國(guó)東南沿海、海上絲綢之路沿線國(guó)家和地區(qū)，以及歐美國(guó)家等。
整機(jī)遍布傳感器和激光雷達(dá)等
大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)
據(jù)介紹，這個(gè)海上超級(jí)大風(fēng)機(jī)還十分“智能”?！罢麢C(jī)遍布數(shù)百個(gè)傳感器，機(jī)艙上還布有激光雷達(dá)，如同‘神經(jīng)末梢’，可以實(shí)時(shí)感知風(fēng)機(jī)及周圍的溫度、濕度、風(fēng)速、震動(dòng)情況等，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)字化呈現(xiàn)?！庇嘘P(guān)負(fù)責(zé)人介紹，這可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)測(cè)。
不僅如此，在臺(tái)風(fēng)等惡劣氣象條件來(lái)臨時(shí)，機(jī)組的智慧“大腦”，還可以自主調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)角度、功率，切換運(yùn)行模式，確保風(fēng)機(jī)安全高效發(fā)電。
風(fēng)從海上來(lái)，潮起正揚(yáng)帆。海上風(fēng)電資源豐富、不占用土地、不消耗水資源、適宜大規(guī)模開(kāi)發(fā)……這些優(yōu)勢(shì)讓海上風(fēng)電迎來(lái)高速發(fā)展階段。未來(lái)，隨著海上風(fēng)電逐漸向深遠(yuǎn)海域進(jìn)軍，智能化超大容量機(jī)組的發(fā)電優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步凸顯。
據(jù)中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量達(dá)到1448.2萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)276.7%，新增裝機(jī)容量與累計(jì)裝機(jī)容量雙雙居全球第一。
在海上風(fēng)電裝機(jī)量位居全國(guó)前列的福建，也專門出臺(tái)“十四五”海洋強(qiáng)省建設(shè)專項(xiàng)規(guī)劃，提出拓展海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈，有序推進(jìn)福州、寧德、莆田、漳州、平潭海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)，堅(jiān)持以資源開(kāi)發(fā)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，規(guī)劃建設(shè)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電基地。
如此大的市場(chǎng)前景，讓不少企業(yè)望“風(fēng)”而來(lái)。
福建三峽海上風(fēng)電國(guó)際產(chǎn)業(yè)園運(yùn)營(yíng)有限公司總經(jīng)理金海軍表示：“產(chǎn)業(yè)園引進(jìn)了有研發(fā)能力、綜合實(shí)力強(qiáng)的風(fēng)電企業(yè)，通過(guò)為它們量身定做廠房，加速產(chǎn)業(yè)鏈集聚。短短幾年，產(chǎn)業(yè)園已成為我國(guó)海上風(fēng)電原創(chuàng)技術(shù)‘策源地’，形成了風(fēng)電整機(jī)、發(fā)電機(jī)、葉片、塔架、鋼結(jié)構(gòu)件等研發(fā)、生產(chǎn)的完整產(chǎn)業(yè)鏈?！?/p>
這里自主研發(fā)生產(chǎn)的高水平風(fēng)機(jī)也逐漸走出國(guó)門。
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)企業(yè)的集聚和海上風(fēng)電項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，也推動(dòng)了海上風(fēng)電施工的科技創(chuàng)新。在海纜、吊裝設(shè)備、施工組織等方面，他們通過(guò)創(chuàng)新來(lái)提高工藝水平、降低施工成本。記者了解到，三峽集團(tuán)與福船集團(tuán)、中鐵大橋局等企業(yè)合作，成立中鐵福船工程公司，主要從事海上風(fēng)電安裝、維護(hù)、海洋工程施工等，其旗下“福船三峽號(hào)”等2艘海上風(fēng)電施工安裝船也在業(yè)內(nèi)“大展拳腳”。
從風(fēng)機(jī)自主研發(fā)，到產(chǎn)業(yè)鏈自主可控，再到聚集起海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)……期待未來(lái)“吸風(fēng)吐電”的“海上森林”不斷發(fā)展壯大，將清潔綠電送進(jìn)萬(wàn)戶千家。（本報(bào)記者 陳金來(lái) 通訊員 黃林雯）
關(guān)鍵詞： 御風(fēng)而行 化風(fēng)為寶 走近海上超級(jí)大風(fēng)機(jī)
