11月10日，“國之重器”——東方電氣18MW直驅(qū)海上風(fēng)電機組重磅下線，距離其在2023年北京國際風(fēng)能展發(fā)布18MW直驅(qū)、半直驅(qū)兩大海上風(fēng)電大兆瓦“拳頭”產(chǎn)品尚不足一個月，步伐之迅速令行業(yè)矚目。

“海上風(fēng)電大型化、平價化是未來發(fā)展的趨勢，但是這一切都是建立在產(chǎn)品可靠的基礎(chǔ)上。”東方風(fēng)電風(fēng)電研究設(shè)計院工程技術(shù)室主任專家楊奎濱在與北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)深入探討時指出，“東方風(fēng)電的大型化技術(shù)創(chuàng)新始終建立在試驗驗證的基礎(chǔ)上，設(shè)備降本也是以質(zhì)量可靠為首要前置條件?！?/p>

在東方風(fēng)電來看，推動風(fēng)機機組大型化發(fā)展已不僅是國內(nèi)海上風(fēng)電深遠(yuǎn)海邁進(jìn)的迫切需求，更是以降本增效為目標(biāo)高質(zhì)量發(fā)展的必然結(jié)果。在此過程中，機型快速迭代下的可靠性管控、追求極致的技術(shù)創(chuàng)新就變得尤為重要。

這一發(fā)展理念，也在18MW“大國重器”的研發(fā)和應(yīng)用上得到全面彰顯。

可靠穩(wěn)定與降本增效同步推動

產(chǎn)品可靠性始終是制造企業(yè)的安身立命之本，也是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)能否高質(zhì)量發(fā)展的核心評價標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)楊奎濱介紹，東方風(fēng)電主要從兩個思路來落實保障風(fēng)電機組產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性，以及基于技術(shù)創(chuàng)新、新材料應(yīng)用來整體來推動機組技術(shù)進(jìn)步和成本下探工作。

一方面，東方風(fēng)電搭建了覆蓋產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量管控和驗證體系，包括設(shè)計質(zhì)量和實物質(zhì)量，設(shè)計質(zhì)量通過設(shè)計過程的嚴(yán)格管控和機組的后評估、試驗驗證來保證；實物質(zhì)量則是通過全生命周期過程的數(shù)據(jù)管控來實現(xiàn)大兆瓦風(fēng)機應(yīng)用的穩(wěn)定性與安全性。

如東方風(fēng)電iPACOM智慧風(fēng)電系統(tǒng)的應(yīng)用，該系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)安全、能源安全等技術(shù)與風(fēng)電生產(chǎn)系統(tǒng)跨界融合，形成行業(yè)先進(jìn)的集智能風(fēng)機、智慧風(fēng)場、區(qū)域中心和全球中心一體化解決方案，不但實現(xiàn)了“端云協(xié)同”在電力生產(chǎn)區(qū)的創(chuàng)新應(yīng)用，更是為機組運行階段的穩(wěn)定可靠形成強力支撐。

新材料的應(yīng)用上，以剛剛下線的18MW直驅(qū)海上風(fēng)電機組為例，該機組產(chǎn)品由東方電氣與華能集團(tuán)海上風(fēng)電創(chuàng)新聯(lián)合體創(chuàng)新開發(fā)，葉片采用東方電氣自主研發(fā)的大厚度、鈍尾緣、高性能翼型，應(yīng)用氣動結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計技術(shù)和彎扭耦合自適應(yīng)降載技術(shù)，材料上使用新型碳纖維拉擠板材料和新型主梁結(jié)構(gòu)，兼顧了結(jié)構(gòu)安全性和經(jīng)濟(jì)性。

思路之二，就是在機組高速迭代過程中推動從硬件到軟件的全面迭代。

還是以剛剛下線的18MW直驅(qū)海上風(fēng)電機組為例，該機型采用行業(yè)首創(chuàng)全國產(chǎn)化集成式雙驅(qū)變槳系統(tǒng)，不但解決了關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”難題，也有效改善超大型風(fēng)電機組變槳傳動的機械承載，提升使用壽命。

而且，該機組已實現(xiàn)了葉片、發(fā)電機、變流器、變壓器、控制系統(tǒng)等軟、硬件的完全國產(chǎn)化，為產(chǎn)品應(yīng)對未來降本增效需求和穩(wěn)定可靠運行提供堅實的基礎(chǔ)。

18MW大風(fēng)機備戰(zhàn)深遠(yuǎn)海

事實上，東方風(fēng)電海上機組的可靠性，也來源于其成熟可靠的產(chǎn)品平臺延伸。

2019年，東方電氣發(fā)布亞洲首臺10MW海上風(fēng)機，翌年10MW海上風(fēng)電機組批量化投運，已經(jīng)是迄今國內(nèi)運行時間最長、更穩(wěn)定、可利用率更高的大容量海上風(fēng)電機組；

2022年2月，東方電氣自主研制、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的13MW海上風(fēng)電機組下線，并于2023年6月在平潭外海風(fēng)電項目完成吊裝，實現(xiàn)在海上風(fēng)電大兆瓦機組商業(yè)化應(yīng)用上的引領(lǐng)。

18MW海上直驅(qū)風(fēng)電機組同樣采用平臺化設(shè)計，充分發(fā)揮了東方電氣永磁直驅(qū)和全功率變流技術(shù)路線優(yōu)勢，在平臺整體可靠性、安全性的驗證下，成為東方電氣備戰(zhàn)深遠(yuǎn)海的一大利器。

“大型化之外，海上風(fēng)電正在快速向深遠(yuǎn)海邁進(jìn)，從經(jīng)濟(jì)性和可實施性方面考量，漂浮式海上風(fēng)電機組是更適合深遠(yuǎn)海的裝備。而18MW機組就是東方電氣為備戰(zhàn)深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)電做的技術(shù)儲備。”楊奎濱說，“該平臺化17MW直驅(qū)機組將于明年在海南萬寧項目正式進(jìn)入測試驗證，機型運動適應(yīng)性更強，對浮體要求更低，總體成本更有優(yōu)勢?！?/p>

也就是說，東方電氣將在2024年實現(xiàn)國內(nèi)第五個漂浮式風(fēng)電樣機的建設(shè)和示范應(yīng)用工作，并且是應(yīng)用17MW大型化海上風(fēng)電機組設(shè)備。在此之前，國內(nèi)4個漂浮式風(fēng)電示范項目“三峽引領(lǐng)號”、“中國海裝扶搖號”、“海油觀瀾號”以及“國能共享號”采用的均是4-8MW海上風(fēng)電機組設(shè)備。

在此過程中，最大的挑戰(zhàn)是漂浮式風(fēng)電的一體化設(shè)計。即如何實現(xiàn)浮體結(jié)構(gòu)、機組基礎(chǔ)、系泊系統(tǒng)、風(fēng)電機組的穩(wěn)態(tài)控制，以及如何在疊加載荷控制、整體氣動分析的情況下，保障一體結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定運行，還能達(dá)到發(fā)電量最優(yōu)目標(biāo)。

可以說，漂浮式項目體現(xiàn)了海上風(fēng)電技術(shù)的制高點，而中國已經(jīng)先于全球海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了技術(shù)深水區(qū)。

在經(jīng)過幾年時間持續(xù)不斷地技術(shù)攻關(guān)和探索創(chuàng)新下，目前東方電氣在自主開發(fā)算法和軟件模型上取得了突破，在一體化仿真、浮體結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核、系泊系統(tǒng)設(shè)計和校核等方面形成了自己的核心技術(shù)優(yōu)勢，成功為2024年大兆瓦漂浮式樣機的建設(shè)工作埋好伏筆。

當(dāng)前，東方電氣正在以“六電并舉、六業(yè)協(xié)同”積極踐行“雙碳”國家戰(zhàn)略。東方風(fēng)電作為東方電氣可再生能源重要業(yè)務(wù)板塊，更是得到了集團(tuán)層面的戰(zhàn)略傾斜和資源支持，在關(guān)鍵核心技術(shù)突破、大型風(fēng)電設(shè)備制造、工業(yè)低碳數(shù)字化轉(zhuǎn)型上獲得了領(lǐng)先優(yōu)勢，持續(xù)推動中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)升級，在全球范圍內(nèi)引領(lǐng)風(fēng)電發(fā)展趨勢和浪潮。