习近平总书记曾提出“创新是第一动力”的理念。风电属于技术密集型产业,更需要依靠创新来持续提升发展质量、增强竞争力。
走在创新前沿的风电企业在转型升级进程中如何打造创新引擎,进行数字化升级并加速成长的?让我们一起来聆听他们的故事。
大功率是海上风电机组的发展趋势。此前,东方电气风电股份有限公司(简称“东方风电”)只有一款5兆瓦等级海上风电机组,国外风电整机厂商在海上风电领域已经走在前面。经过充分的分析论证,基于发电机、叶片、控制系统等关键核心部件自主研制的深厚积淀,东方风电决定摆脱“跟跑”成为“领跑”,自主跨代开发10兆瓦级海上风电机组,掌握超大型风电机组核心技术,打破国外技术垄断,实现海上风电重大装备国产化,技术自主化,让企业在海上风电领域“弯道超车”, 推动我国由“风电大国”向“风电强国”迈进。
经过两年多的艰苦卓绝的努力,2020年7月12日,东方风电研制的10兆瓦海上风电机组并网发电,这是我国投入运行的首台10兆瓦级、亚洲单机容量最大的海上风电机组,刷新了我国海上风电机组单机容量新纪录。它的成功并网发电标志着我国已完全具备10兆瓦级大容量海上风电机组自主研发、制造、安装能力,实现历史性跨越,跻身世界第一方阵,是实现海上重大装备国产化,打造海上风电大国重器的重要成果。
该机组单机容量10兆瓦,轮毂中心高度距海平面约115米,近40层居民楼的高度,叶轮直径185米,相当于3台波音747并排的宽度,风轮扫风面积相当于3.7个标准化足球场。在年平均10米/秒的风速条件下,单台机组每年可以输送出4000万度清洁电能,可满足20000个三口之家1年的家庭正常用电,可以减少燃煤消耗13000吨,二氧化碳排放35000吨。
研制过程中,随着机组功率的增大,对配套叶片提出了更高的要求。10兆瓦机组配套叶片单支长度90米,且首次采用碳纤维材料,碳纤主梁帽幅宽是世界上最宽的,整支叶片要铺放100多层碳布,碳纤维布材质轻、回弹性特别好,一层一层进行铺放,整个过程不能出现任何按压、任何的弯曲,一个极小的褶皱都可能引起后续的“质变”。就是因为这前所未有的制造难度,试制的前两支叶片都以失败告终,这给研发人员带来很大的打击。为了攻克难关,研发人员每天扎根生产现场,守着铺放碳布,反复检查,终于找到了那个细微至毫米的“病灶”,研究制定优化措施,完成叶片制造,并通过各项试验测试。这也是当时我国下线的最长风电叶片。
除了叶片,10兆瓦海上风电机组的成功研发,攻克了海上高温、高湿、高盐雾、变化莫测的环境和复杂的气候条件带来的一系列难题,可抵御77米/秒的超强台风;首创双驱电动变桨方案,填补了我国自主品牌双驱动电动变桨系统的空白;突破大功率发电机轴系、电磁绝缘、通风冷却等关键核心技术完成发电机研制。开发具有世界先进水平的10兆瓦海上风电机组,有力的加快了公司技术创新,公司共申请知识产权32项,其中授权发明专利4项,实用新型14项。
经过现场各类试验的充分验证,10兆瓦海上风电机组目前已经投入批量应用。
基于成熟的10兆瓦平台,东方风电自主研制、拥有完全自主知识产权的13兆瓦海上风电机组也于2022年2月顺利下线,这是目前我国已下线的亚洲地区单机容量和叶轮直径最大的风电机组,也是我国首台13兆瓦风电机组。该机组是东方风电持续打造海上风电“大国重器”的又一重要成果,机组轮毂中心高度130米,与“伦敦眼”同高,叶轮直径211米,相当于三艘辽宁舰并排的宽度,风轮扫风面积34967平方米,近五个标准足球场的大小,转动一圈,可发电22.8度,在年平均10米/秒的风速条件下,单台机组每年可输出5000万度清洁电能,能满足25000个三口之家一年的家庭正常用电,可减少燃煤消耗1.5万吨,二氧化碳排放3.8万吨。
东方风电10兆瓦、13兆瓦海上风电机组的投入应用可大幅降低基础、征海、安装、海缆及后期运维成本,促进海上风电度电成本降低,有利于减少风电场用海面积,提高海洋利用率,促进海上风电高质量发展,带动风电全产业链升级,促进大型国产吊装设备、安装运维等发展。
期间,针对海上中低风速区域开发的7-7.5兆瓦海上风电机组也批量投运。截至2021年底,东方风电7兆瓦及以上等级海上风电机组已投运1.12吉瓦,占国内投运同等级机组的43%,居国内首位。
在全力打造海上风电“大国重器”的同时,东方风电加快推进陆上全系列大功率风电机组研制。2018年,东方风电在国内率先研制出4兆瓦等级陆上大功率风电;2020年7月,东方风电自主研制的4.5兆瓦陆上风电机组并网发电,是当时国内单机容量最大的陆上风电机组;2021年6月,自主研制的6.25兆瓦陆上风电机组并网发电,是我国首台投入运行的单机容量达6兆瓦等级的陆上风力发电机组,也是目前国内投入运行的单机容量最大的陆上风电机组,它的成功并网发电,标志着我国陆上风电正式步入“6MW时代”。2021年12月,东方风电为世界最高海拔风电场——西藏措美县哲古分散式风电项目定制化开发的5台2.X-131型永磁直驱超高海拔风电机组全容量并网发电,其中一台安装机位海拔高度5068.4米,机组轮毂中心高度5158.4米,是目前世界安装海拔最高的一台风电机组。
大容量是未来风电发展的方向,东方风电系列陆上、海上大功率风电机组的投入应用,将有力促进我国能源结构调整转型、助推“碳达峰”“碳中和”宏伟目标实现。