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100%、超95%——超高国产率怎样诞生?

日期:2021-07-19    来源:中国海装

国际电力网

2021
07/19
11:24
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关键词: 中国海装 风电机组 国产风电设备

国内规模最大、国产化程度最高的项目,中国船舶集团旗下中国海装华能如东H3项目完成全场吊装。该项目安装的正是国产化5兆瓦大容量海上风电机组,该机组实现了机组一级部件国产化率100%、整机国产化率超过95%,代表了目前我国大容量海上风电机组国产化最高水平。

如今,该机组正紧锣密鼓调试中,将于本月并网发电。那么,这个“最高国产化率”到底怎样得来?本文为您揭晓!

安装现场

中国海装海上风电场

在本次国产化海上风电机组研发项目,中国海装吸纳了多家以自主研发见长的国内配套单位。该机组的研制,带动了国内海上风电技术研究的竞争加速,工业制造极限的突破也成就了整个风电市场,大型配套部件平台的搭建,成为整个海上风电行业加速发展的催化剂,累计已带动形成超过1000亿元产业集群,包括叶片、齿轮箱、发电机、控制、运输、吊装、施工、运维等。

中国海装 

探索历程:

经过“十三五”期间的发展,我国风电领域取得了长足的进步,实现从跟跑到并跑的跨越式发展,其中海上风电增长迅速,中国海上风电累计装机量已于2020年底成为全球第二,预计今年底可达世界第一。然而早前国际上海上风电成功机型部分来自国际市场,以致核心零部件需与国外供应商合作,成本大、周期长、售后服务不够及时等诸多问题困扰着国内海上风电的高质量发展。

2019年以来,外部国际环境发生深刻变化,以贸易战等各种表现形式影响了部分关键零部件供应,威胁并制约着国内风电行业发展。作为国内海上风电领域的先行者之一,早在2008年,中国海装便开始了海上风电领域的探索。经过多年深耕,此前,安装于江苏如东海上的中国海装5兆瓦海上风力发电机组已实现大部分零部件国产化,但影响机组性能与安全的关重零部件仍需要进口,在中国海装等企业的引领下,关键部件的国产化尝试也逐渐成为了业内关注的焦点。

安装现场

在国产化海上风电机组攻关过程中,中国海装带领产业链各单位攻克了一个又一个技术难关,突破了大型海上风电机组叶片、主轴承、齿轮箱轴承、主控PLC、变流器IGBT等一系列核心关键部件国产化,取得了关键核心部件全部国产化的骄人成绩。

叶片:是风电机组的重要部件,如同风电机组的心脏,是风电机组发电的动力来源。从非国产到国产,叶片主梁碳纤维实现了完全国产化替代。叶片制造中应用了自动化铺设技术,减少了碳布铺设中的人为操作失误影响,降低了铺层褶皱和灌注缺陷的风险。同时,精确控制编织工艺,针对国产碳纤维的特性,定制化开发工艺手段,降低了纤维磨损,使纤维排布更加均匀,更好地保证了材料性能。

主轴承:如同风电机组的关节,将叶片所产生的动力传递至发电机,对风电机组的可靠发电至关重要。“这次制造的主轴承外径达到3200毫米,为国产风电主轴承之最,设计制造难度高。”中国海装工程师肖长远说。项目组联合相关单位,共同推进了现有轴承钢材的改进工作。最终,轴承材料的淬透性及低温性能有明显提升,成为了风电机组主轴承国产化的有力支撑。

主控:如同风电机组的大脑,直接关系着国产化风电机组的发电能力与运行情况。“风电机组主控系统国产化,是我国风电发展的关键一环。”中国海装研究院副院长杨微说。项目团队联合相关研制单位,以满足首台国产化海上风电机组的应用为目标,全力推进了主控系统的开发,提升了主控系统的信息安全。同时,项目开发团队设计了多种工程预案以保障达到预定目标。做好冗余保护逻辑设计,最大限度地保障安全。

设计方法:风机-塔架-基础一体化设计技术,动态反映了海上风电机组在受到风-浪-流-土动态耦合作用时的整体支撑结构受力规律。

监测方法:数字智能感知监测技术,为提高海上风电机组发电性能和故障诊断与预警能力提供坚实的支撑。本次在国产化海上风电机组本体叶片、变桨、轮毂、主轴、齿轮箱、发电机、塔筒和基础以及机组所处的海上水下环境新增了超过180个测点,采用了激光雷达前馈、结构安全检测等超过10项智能监控与运维系统。此技术加强了海上风电机组对于本体和环境的主动感知,提升了海上风电机组主动控制优化的能力。

吊装:海上风电机组吊装工作需计划周全,安排得当,吊装工序环环相扣。

中国海装海上风电场

国产化5兆瓦海上风电机组的成功象征着我国向能源领域自主创新高地冲锋的又一次胜利,对海上风电平价化发展意义重大。我国风电技术必将走出一条自立自强的发展之路。同时,我国海上风电产业也将为碳达峰碳中和目标持续贡献更大的智慧和力量。




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