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項目，中國海裝吸納了多家以自主研發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加速發展的催化劑，累計已帶動形成超過1000億元產業集群，包括葉片、齒輪箱、發電機、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展。
2019年以來，外部國際環境發生深刻變化，以貿易戰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發展。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，在中國海裝等企業的引領下，關鍵部件的國產化嘗試也逐漸成為了業內關注的焦點。
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，將葉片所產生的動力傳遞至發電機，對風電機組的可靠發電至關重要。“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電能力與運行情況。“風電機組主控系統國產化，是我國風電發展的關鍵一環。”中國海裝研究院副院長楊微說。項目團隊聯合相關研制單位，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的開發，提升了主控系統的信息安全。同時，項目開發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，動態反映了海上風電機組在受到風-浪-流-土動態耦合作用時的整體支撐結構受力規律。
監測方法
數字智能感知監測技術，為提高海上風電機組發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、發電機、塔筒和基礎以及機組所處的海上水下環境新增了超過180個測點，采用了激光雷達前饋、結構安全檢測等超過10項智能監控與運維系統。此技術加強了海上風電機組對于本體和環境的主動感知，提升了海上風電機組主動控制優化的能力。
吊裝
海上風電機組吊裝工作需計劃周全，安排得當，吊裝工序環環相扣。>>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新高地沖鋒的又一次勝利，對海上風電平價化發展意義重大。我國風電技術必將走出一條自立自強的發展之路。同時，我國海上風電產業也將為碳達峰碳中和目標持續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
