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远景能源4兆瓦海上智能风电机组近期屡获订单-【新闻】

发布时间:2021-05-28 13:30:36 阅读: 来源:焊管机厂家

远景能源4兆瓦海上智能风电机组近期屡获订单

远景能源的4兆瓦海上智能风电机组近期屡获订单,其中包括江苏如东潮间带130兆瓦风电项目。一位正在和远景能源洽谈购买意向的“业主”这样告诉记者:“江苏潮间带海上风电场是我国海上风电装机量最大的区域,其海上机组选型对开发商有参考价值。另外,远景海上机组过去几年在如东潮间带试验风电场的优异表现也引人关注,尤其这款4兆瓦海上机型的智能控制技术更让人感兴趣,这显示了海上机组技术的发展趋势。”

这款名为“远景EN-136/4.0”的样机,是2013年7月30日在如东潮间带试验风电场并网发电的,到2014年3月30日已运行了8个月时间。按照江苏龙源海上风电公司相关负责人的说法,这款机型“运行情况良好,各项指标令人满意。考察一款机型,除了看它的运行状况,还要了解它的概念设计,否则你就不好判断它是不是让人眼前一亮的机型”。

看看远景4兆瓦机型的设计特点,也许你就有自己的判断。这款机型的开发负责人Lars告诉记者:“这是一款源自‘远景海上智能风机平台’的产品,‘高可靠性、智能化控制、系统成本最优’是它的设计基点。”

Lars是远景丹麦全球创新中心总工程师。在加入远景能源之前,他曾是Vestas的研发总监,先后主持开发了V80、V90等机型,有丰富的风电机组开发知识和实践经验。这位“技术官”在和记者谈起远景4兆瓦海上机型的研发时,兴奋地表示“这款机型是远景欧洲、北美和中国研发团队全球联合开发的成果”。

这个全球联合研发团队的成员来头都不小。除了Lars外,还有Anders、Peter、Mier、刘博士、孙博士等人。Anders之前是全球最大的海上风电开发商DONG能源的全球技术总监,目前管理着50多人的远景丹麦全球创新中心。Peter之前是全球第一大叶片制造商LM公司的研发总监,开发了LM1/3的专利,目前在远景担任叶片研发总监。Mier之前是全球海上风电机组巨头REpower公司主管技术质量的高级副总裁,也曾负责过REpower的海上风电机组业务,在海上机型设计风险控制方面具有丰富的知识和实践经验。而刘博士和孙博士则是远景中方研发团队的领军代表。刘博士之前是美国福特汽车全球动力传动及整车技术首席总监,孙博士之前是美国波音公司翼型设计和叶片气动设计专家。“远景希望将汽车行业一百多年积累的智能控制技术以及飞机行业翼型设计经验运用到风电行业。”Lars这样告诉记者。

Lars透露,在联合开发过程中,“远景欧、美、中联合研发团队有过多次激烈的讨论和碰撞,使得这款4兆瓦海上机型具备了良好的产品基因。”他举例说,在确定电气传动链拓扑结构的过程中,全球联合研发团队围绕直驱、双馈和全功率鼠笼等方案展开了“相当激烈的交锋”,最终在可靠性和成熟度这两个关键点上达成一致,选择了“全功率电气传动链”方案,让这款机型有了较高的可靠性和经济性,而这也符合远景持续降低海上度电成本的技术理念。

高可靠性指标有多高

海上机组要比陆上机组有更高的可靠性,这就不难理解“风险控制”为什么成为远景4兆瓦海上机型设计过程中的“重中之重”。在这方面,远景丹麦专家团队发挥了重要作用,Mier就是这个团队中的关键角色。

在谈及远景4兆瓦海上机型的可靠性设计时,Mier告诉记者:“远景4兆瓦海上机型的可靠性是通过设计的可靠性来实现的,也就是说由正向设计定义一个高可靠性指标,再由反向设计解决已有失效模式和潜在失效模式的问题,从而选择在海上机组运行中已被反复证明过的高可靠性部件。”

先来看这款机型的“高可靠性”指标:99.6%的可利用率和8760小时机组检修时间间隔,是远景设计EN-136/4.0的可靠性指标。也就是说,对不可恢复的机组故障,一年只有1次故障检修的机会,而在欧洲最优异的已投运的海上风电机组,这个数据要在5次左右。“可靠性、可利用率、安全性的正向和反向设计的实施,伴随了这款机型研发的全过程,并将指标分配到零部件级,做到在基因层面保障机型的设计可靠性。”Mier说道。

远景全球专家团队设计一款大功率海上机型不是问题,问题是如何解决已有成熟技术在全球海上风电的历史失效问题。“失效模式”是最好的老师,这也是远景4兆瓦海上机型设计团队的态度。Lars称:“远景4兆瓦海上机型设计可靠性是从研究和解决海上机型的系统功能失效模式以及子系统、部件级的失效模式开始的,大约用了一年时间,遍访全球失效模式上千例,其中主要失效模式上百例,如此执着的目的就是避免已有失效模式不会在远景4兆瓦海上机型上出现,当然也包括潜在失效模式。”

Lars并不愿意透露远景设计团队所研究和解决的具体失效案例,他强调这是对历史失效模式的尊重。其实,对远景设计团队来说,不仅可以从供应商那儿得到有价值的失效信息,而且远景丹麦创新中心有顶级的海上风电专家,每个专家都掌握相当数量的海上风电失效案例,这可以更有效地让设计团队研究、分析以及遍访全球更多的典型失效模式,这对4兆瓦海上机型设计来说是一笔财富。

“不仅如此,这款机型的设计团队还带着失效案例和应对措施,与全球主流海上风电部件供应商进行实质性对接,让已有和潜在失效模式得以闭环控制。”远景丹麦创新中心总经理Anders这样告诉记者。

一位来自部件供应商的工程师从侧面证实了这一点。这位工程师向记者透露,远景能源通过全球范围的供应商设计评审以及对相关海上机组的运行业绩调查,发现了更多的失效案例。“任何一个部件的失效都会带来百万级的损失,这让远景对部件供应商的选择格外谨慎。”这位工程师强调说。

其实,远景能源在解决部件失效问题的进程中,无论是通过横向证明来降低零部件的故障率,还是通过纵向建模来预计子系统的可靠性,以及后来的闭环测试验证和完善或修改设计,始终都是和部件供应商一起运作的。换句话说,远景能源是通过借鉴全球海上机组失效经验,以及整合全球供应商智慧来做一款高可靠性的海上机型。在Anders看来,“通过深度介入供应商研发和生产过程,可以降低供应链质量的不确定性,尤其在供应商端实施产品质量先期策划,通过对供应商研发、制造过程的监控,能够减少外购零部件质量风险,保障可靠性指标的实现。”

智能化控制有多智能

在业界,远景能源是最早提出“智能风机”概念的公司,具体到4兆瓦海上机型,刘博士将其定义为“能够主动感知、思考、判断和决策”的海上风电机组。

刘博士解释说,这款机型的智能化,就是让机组使用数据洞察两个问题,一个是风正在做什么,另一个是下一步风还要做什么,以使机组准确地感知自身的状态和外部环境条件,通过优化调整控制策略和运行方式,始终运行在最佳工况点。“这也是为什么远景在这款机型上采用先进的测量技术、数据分析专家系统、主动性能控制和基于可靠性的决策算法以及智能控制等多项技术的原因。”刘博士告诉记者。

刘博士举例:136米直径的风轮扫风面积有两个足球场大,不同区域风的状态不同,叶片旋转到各个角度所受到的载荷也不同,恶劣的风况可能会危害到机组的寿命。那么,远景能源的智能控制技术与先进的激光雷达测风技术相辅相成,让传统的基于“点风”的控制升级为基于“面风”的智能控制,这不仅能在空间上识别多变的风,还能预测风在未来时间上的变化趋势,加快机组的响应速度。可以说,智能化让这款机型不再传统,对于桨距角和偏航角的积累误差,机组能够自动补偿和寻优,还可以不受瞬时风速波动的影响,使电能的转化贴合风能的实际变化,即便遭遇高风速的载荷波动冲击也可以自行将其卸载,而且做到高风速持续运行发电。

值得一提的是,智能化也使这款机型有了多项技术亮点。比如故障情况下依然能持续运行是这款机型的一大特点,任一功率模块失效并不会导致停机。还有,这款机型安装在风场后,将配备远景能源开发的故障辨识软件,使用软件容错技术、软件传感器技术,以便更准确地收集和利用数据。

不能忽略的是,远景能源将机组智能化控制与云计算相结合,让智能机群升级为智能风场,通过与相邻机组的信息共享,每台机组不仅可以感知自己的工作状态,也能依此判断出与相邻机组的相互影响,从而通过智能协调实现以全场发电量最优为诉求的全局优化目标。

回看智能控制技术的研发历程,刘博士向记者透露,远景能源对智能控制技术的研发是从2010年安装在如东潮间带试验风电场的1.5兆瓦机组开始的,这就不难理解为什么远景1.5兆瓦海上机型在8个厂家、9种机型中,会有发电小时数连续3年位居第一的出色表现。从等效满发小时数看,2013年远景机型比第二名机型高出12%,比末名机型高出30%。从机型可利用率看,在3年中,受大部件更换或其他故障影响,有8款机型可利用率年度排名发生过前后名次的变化,而远景机型可利用率在过去的3年时间年年位居第一,并且一直无人值守。“只是那时远景对智能控制技术的深度研发和使用还处在秘密阶段,即便后来智能控制技术又在安装于丹麦的一款3.6兆瓦海上机型上得到进一步的验证,远景也还是没有公开对外发布智能风电机组的概念。而实际情况是,3.6兆瓦海上机型的智能控制技术直接移植到了这款4兆瓦海上机型。”刘博士告诉记者。

最优系统成本有多优

“从机组发电性能、塔筒重量和基础用钢以及物流吊装这三点看,远景4兆瓦海上机型做到了系统成本最优。”Lars强调说,“系统成本最优的背后是技术支撑,比如降载技术的使用使这款机型的塔筒重量比普通机型轻了25%。”

发掘并提升发电性能是这款机型的一个重要特性,其背后的逻辑在于,136米超大风轮是针对我国潮间带低于8米/秒风速而进行的定制化设计,也是迄今全球所有出产的海上风电机组中,单位千瓦扫风面积最大的一款机型。“更关键的是,这款机型的智能化控制使其比普通同类机型多发10%以上的电量。”Lars说。

与降低度电低成本相关的事情总会令人惊喜。远景4兆瓦海上机型也的确向客户展示了这样的价值链体系。在如东潮间带试验风电场,一位来自开发商的现场工程师向记者证实了这一点。“从比对情况看,整机重量、物流运输、海上吊装,远景4兆瓦海上机型确实带来了些让人兴奋和赞赏的东西。”这位工程师透露,“远景4兆瓦机型在塔筒重量和基础钢结构方面的经济性胜过其他海上机型。此外,物流和海上作业也比较经济,不使用吊车,就可以把设备从工厂运到码头,即便在海上安装,仅使用1台吊车,通过特殊工装设计就可以完成1台机组的安装。对于未来的维护,这款机组也有亮点,比如运维智能诊断、大部件自提升更换,都会直接降低海上风电场的运维成本。”

其实,在这款机型设计之初,远景能源就引入了欧洲最先进的物流、吊装模式,曾经为全球海上巨头设计过物流方案的欧洲公司,完成了对远景能源物流方案的设计,以及高效工装夹具的设计,保证先进的物流方案在设计之初就被植入产品。以机组为核心的海上风电产业成本价值链已然清晰,这也是开发商最为乐见的。“远景的灵活性还在于,可以针对业主的海工船来设计吊装方案。”Lars补充说,“适应客户的海工船这是必须做到的。在这方面,远景做了大量的调研铺垫。”

显然,远景能源的4兆瓦海上智能机型的客户价值具有不小的诱惑力,但对开发商来说,海上风电开发需要谨慎和智慧。谨慎在于选好海上机组,而智慧恰恰体现在对海上机组技术的认识及判断上,在海上安装机组不能把麻烦预埋到海水里。这也就不难理解为什么有些客户特别在意远景4兆瓦海上智能机组的零部件供应链,这也是远景能源为什么出产单机容量4兆瓦而不是更大单机功率海上机组的理由,用远景战略总监孙捷的话来解释就是,“出产单机容量4兆瓦的海上机组是出于这个容量级别的全球应供应链已经成熟的考量,而非设计技术上的局限。全球成熟的供应链保障了机组的质量和设计指标的实现。”

看看这款机型的供应链就能感觉到远景能源的精品设计意识,LM叶片、Winergy齿轮箱、罗特艾德的回转轴承、ABB发电机、MOOG变桨系统、KK主控系统,这些都是海上风电经验最为丰富的供应商,大量运行业绩证明了其4兆瓦零部件的可靠性,而且经过了严格的验证测试,这些零部件品牌会对客户购买机组的行为产生正向影响力。不能忽略的是,这些进口零部件着实抬高了这款机组的价格,但在Lars看来这不是问题,客户买海上机组是买海上风电25年的未来,他说这正如没有谁会因为看好某个品牌的水泥而购买某个小区的房子,但风电开发商却会因为机组的零部件供应链而决定购买一款机组。

过不了多久,人们就会发现江苏海上将会批量立起远景能源的4兆瓦海上智能风电机组。那片智能机群能够让关心海上风电的人们从这里窥见我国海上风电的未来吗?

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