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國內首臺國產化率最高海上風電機組誕生記

　　日前我們報道了這樣一則消息，國內規(guī)模最大國產化程度最高的項目中國船舶集團旗下中國海裝華能如東H3項目完成全場吊裝。該項目安裝的正是國產化5兆瓦大容量海上風電機組。該機組實現了機組一級部件國產化率100%、整機國產化率超過95%，代表了目前我國大容量海上風電機組國產化最高水平。
　　如今，該機組正緊鑼密鼓調試中將于本月并網發(fā)電。
　　那么，這個“最高國產化率”到底怎樣得來？本文為您揭曉。

安裝現場。中國海裝 王燦 攝

 

中國海裝海上風電場

 

在本次國產化海上風電機組研發(fā)項目，中國海裝吸納了多家以自主研發(fā)見長的國內配套單位。該機組的研制，帶動了國內海上風電技術研究的競爭加速，工業(yè)制造極限的突破也成就了整個風電市場，大型配套部件平臺的搭建，成為整個海上風電行業(yè)加速發(fā)展的催化劑，累計已帶動形成超過1000億元產業(yè)集群，包括葉片、齒輪箱、發(fā)電機、控制、運輸、吊裝、施工、運維等。

 

中國海裝 王燦 攝

 

　　探索歷程

 

經過“十三五”期間的發(fā)展，我國風電領域取得了長足的進步，實現從跟跑到并跑的跨越式發(fā)展，其中海上風電增長迅速，中國海上風電累計裝機量已于2020年底成為全球第二，預計今年底可達世界第一。然而早前國際上海上風電成功機型部分來自國際市場，以致核心零部件需與國外供應商合作，成本大、周期長、售后服務不夠及時等諸多問題困擾著國內海上風電的高質量發(fā)展。

 

2019年以來，外部國際環(huán)境發(fā)生深刻變化，以貿易戰(zhàn)等各種表現形式影響了部分關鍵零部件供應，威脅并制約著國內風電行業(yè)發(fā)展。作為國內海上風電領域的先行者之一，早在2008年，中國海裝便開始了海上風電領域的探索。經過多年深耕，此前，安裝于江蘇如東海上的中國海裝5兆瓦海上風力發(fā)電機組已實現大部分零部件國產化，但影響機組性能與安全的關重零部件仍需要進口，在中國海裝等企業(yè)的引領下，關鍵部件的國產化嘗試也逐漸成為了業(yè)內關注的焦點。

 

安裝現場。王燦 攝

 

　　在國產化海上風電機組攻關過程中，中國海裝帶領產業(yè)鏈各單位攻克了一個又一個技術難關，突破了大型海上風電機組葉片、主軸承、齒輪箱軸承、主控PLC、變流器IGBT等一系列核心關鍵部件國產化，取得了關鍵核心部件全部國產化的驕人成績。

　　葉片 

　　是風電機組的重要部件，如同風電機組的心臟，是風電機組發(fā)電的動力來源。從非國產到國產，葉片主梁碳纖維實現了完全國產化替代。葉片制造中應用了自動化鋪設技術，減少了碳布鋪設中的人為操作失誤影響，降低了鋪層褶皺和灌注缺陷的風險。同時，精確控制編織工藝，針對國產碳纖維的特性，定制化開發(fā)工藝手段，降低了纖維磨損，使纖維排布更加均勻，更好地保證了材料性能。

　　主軸承 

　　如同風電機組的關節(jié)，將葉片所產生的動力傳遞至發(fā)電機，對風電機組的可靠發(fā)電至關重要。“這次制造的主軸承外徑達到3200毫米，為國產風電主軸承之最，設計制造難度高。”中國海裝工程師肖長遠說。項目組聯(lián)合相關單位，共同推進了現有軸承鋼材的改進工作。最終，軸承材料的淬透性及低溫性能有明顯提升，成為了風電機組主軸承國產化的有力支撐。

　　主控 

　　如同風電機組的大腦，直接關系著國產化風電機組的發(fā)電能力與運行情況。“風電機組主控系統(tǒng)國產化，是我國風電發(fā)展的關鍵一環(huán)。”中國海裝研究院副院長楊微說。項目團隊聯(lián)合相關研制單位，以滿足首臺國產化海上風電機組的應用為目標，全力推進了主控系統(tǒng)的開發(fā)，提升了主控系統(tǒng)的信息安全。同時，項目開發(fā)團隊設計了多種工程預案以保障達到預定目標。做好冗余保護邏輯設計，最大限度地保障安全。

　　設計方法 

　　風機-塔架-基礎一體化設計技術，動態(tài)反映了海上風電機組在受到風-浪-流-土動態(tài)耦合作用時的整體支撐結構受力規(guī)律。

　　監(jiān)測方法 
　　數字智能感知監(jiān)測技術，為提高海上風電機組發(fā)電性能和故障診斷與預警能力提供堅實的支撐。本次在國產化海上風電機組本體葉片、變槳、輪轂、主軸、齒輪箱、發(fā)電機、塔筒和基礎以及機組所處的海上水下環(huán)境新增了超過180個測點，采用了激光雷達前饋、結構安全檢測等超過10項智能監(jiān)控與運維系統(tǒng)。此技術加強了海上風電機組對于本體和環(huán)境的主動感知，提升了海上風電機組主動控制優(yōu)化的能力。

　　吊裝 
　　海上風電機組吊裝工作需計劃周全，安排得當，吊裝工序環(huán)環(huán)相扣。>>點擊詳細

中國海裝海上風電場

　　國產化5兆瓦海上風電機組的成功象征著我國向能源領域自主創(chuàng)新高地沖鋒的又一次勝利，對海上風電平價化發(fā)展意義重大。我國風電技術必將走出一條自立自強的發(fā)展之路。同時，我國海上風電產業(yè)也將為碳達峰碳中和目標持續(xù)貢獻更大的智慧和力量。

 

 

| 通訊員：張萬軍/向琴瑤
| 來   源：中國海裝
| 責   編：方   浩
| 校   對：高紅梅
| 審   核：項   麗/甘豐錄