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              銅線機:全球最長葉片海上風電機組

              發布時間:2024-02-17人氣:54

                      伴隨著獵獵作響的海風,由東方風電研制,18兆瓦直驅海上風電機組矗立在海平面上。該機組不僅突破重重科技壁壘,還是目前已下線的全球單機容量最大、葉輪直徑最大的直驅海上風電機組,單葉片長度就可達42層高樓,甚至能夠在80米每秒的狂風中屹立不倒,堪稱“龐然大物”。近日,東方風電的技術人員帶著機組的核心技術亮相天府科技云服務大會。

                據介紹,如此一個“龐然大物”,每一個部件與技術上都做到了完全自主知識產權。其中最關鍵技術的創新與突破有哪些?華西都市報、封面新聞記者采訪了東電集團機械設計研究所高級工程師甄紅亮。

                新式結構助力高效發電

                東方風電技術人員周超告訴記者,在機組的內部結構上,東電的研發部分實現了很多突破。第一個突破便是打破了此前風電機組的“慣例”,做到了變壓器與變流器的上置,將變壓變流器的位置由塔基變為機組的上半部分。這一創新將大大減少機組的調試速度,變相優化了產品的性能。

                第二個突破是采用了超高功率的發電機?!拔覀兡茏龅皆诎l電功率相同的情況下,比同行所有的發電機質量更輕,這代表著安全指數與經濟效益的雙重提升?!敝艹Q,該發電機的材料利用率與經濟性同樣做到了技術上的領先。

                42層樓高葉片“高空亮翅”

                “最令人稱道的突破其實是葉片?!敝艹Q,該海上風電機組的葉片被業內稱為“超長柔性葉片”,流線型葉片的長度不僅做到了全球最長的126米,單單葉片就與42層樓的高度比肩。其形狀與材料也均在相應領域有了突破。

                它的“柔性”體現在哪里呢?周超稱,技術部門通過軟件迭代,成功地設計出了高流線型葉片,能夠最大程度上減少空氣阻力對發電效率的影響。而彎扭耦合自適應降載技術更是確保了機組的安全性與穩定性。

                除此之外最引人關注的就是葉片所用的“特殊”材料,“與同類型競品相比,在材料選用上我們能做到完全領先?!闭缂t亮表示,該葉片在傳統的玻璃纖維葉片上更進一步,在主梁帽等關鍵位置采用了目前穩定性更好,被稱為“新型材料之王”的碳纖維結構。碳纖維擁有更高的強度和模量,其主要應用于航空航天、高級轎車、高級文體用具等領域。從強度和重量上來說,碳纖維是制造葉片的最佳材料,但是其受限之處一直在于高昂的成本?!斑@次在設計上我們有的放矢,在最主要的承載結構上運用了碳纖維材料,而在次要結構上繼續運用國際上非常成熟的玻璃纖維,達到了葉片強度與經濟成本上的平衡?!?/p>

                風力發電減少碳排放

                在2023年6月發布的《新型電力系統發展藍皮書》中,我國風力發電的裝機規模已經達到3.9億千瓦,占我國發電總裝機的14%,同比增長13.7%?!拔覈:蜕钸h海150米高度、離岸200公里以內且水深小于100米的海上風能資源技術可開發量為27.8億千瓦,目前銅線機海上風機累計裝機僅為3000多萬千瓦,利用率不足1.1%,未來開發潛力巨大。這為風電進一步發展提供了廣闊的發展空間?!闭缂t亮強調。機組滿發時,每轉一圈即可發出38度電,按照理想狀態,單臺機組每年就可以輸出7200萬度清潔電能,可滿足4萬戶普通家庭一年的生活用電,可節約標準煤2萬余噸、減少二氧化碳排放5.5萬余噸。

                龐大機組也能“遠航”

                談到項目組未來可能的技術進步,甄紅亮表示,把機組“移栽”到離海岸線更遠的深海技術已經開始研發,不久將成熟。

                “目前我們的發電機組都是在近海,通過基礎與大陸架相連。當水深超過100米后,傳統固定基礎的成本急劇提高,導致經濟性較差,而漂浮式依靠系泊系統與海床連接,水深增加帶來的邊際成本增幅較小,更具邊際成本優勢。因此,海上風電的發展正呈現出由淺海到深海、由固定式到漂浮式的變化趨勢?!闭缂t亮稱。

                可是,在波濤洶涌的深海,充斥著大風、湍流、高浪、急流等復雜、惡劣的外部環境,這樣的龐然大物該如何“駐足”呢?對此,甄紅亮也給出了答案。他表示,目前漂浮式基礎借鑒了海上油氣平臺的技術,“可以理解成拋錨的大型輪船?!?/p>

                經過多年的積累,東方風電在一體化仿真、船型設計、水動力分析、系泊系統、控制器、浮體結構等設計方向已具備完整的研發能力、所開發的海上漂浮式基礎已完成了水池試驗,且獨立完成了采用混凝土浮體的7MW-186漂浮式風電機組的詳細設計。

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