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海上风电技术论坛:夯实海上风电高质量发展之基

近日,以“探索风电发展新模式 拓展国际合作新空间”为主题的2024汕头国际风电技术创新大会召开。

我国海上风电经过多年的发展,市场规模逐步扩大,但由于海上风电的特征和陆上风电的发展以及运行有很大的差别,海上风电在设备、安装制造等一系列方面都需要更高的可靠性保障。海上风电技术论坛共分为“磐石之基——海上风电设备质量可靠性保障与前瞻”“海势传动—海上风电传动链的智能化与效能优化”两大主题,嘉宾围绕风电行业在技术可靠性、安全性等所面临的挑战展开讨论,并给出潜在解决方案。

南方科技大学海洋科学与工程系教授、科技部中澳近海风能波浪能联合研究中心主任、美国机械工程学会(ASME)Fellow、美国海洋工程学会(SNAME)Fellow李晔在题为“海上风电抗台抗巨浪与海洋能共同发展的关键技术”的演讲中表示,近些年,全球海上风电的装机容量增长较快,但同时我们可以看到台风对海上风电的影响也比较大。不仅是我国海上风电场受到了一些影响,欧洲挪威的一些海上漂浮式风电机组也因为台风出现了一些损伤。有两种办法可以应对这种情况,一是对风电机组本身进行更新,采用新设计或者新的控制策略,二是利用其他的辅助装置,比如海上波浪能和海上光伏,可以增加一些空间利用。希望未来的发展是将风电、光伏、制氢、养殖、旅游等等融合到一起,采用一体化的模式把近海空间利用好。

英国商品研究所首席分析师、线缆组主管王晨飞在题为“离岸风电高速发展背景下的全球及中国海电缆供需展望”的演讲中表示,随着行业的发展,很多头部的线缆企业正在进行扩张,投产建厂,大多数设在中国、美国、英国、欧洲、韩国等地区。全球高压和特高压海缆在2030年会突破75000芯公里大关,将会超越陆缆的需求,主要是来自海上风电和跨海项目的发展,未来市场主要集中在西欧和中国市场,而且保持绝对的份额,2023到2030年间,这两个市场可以占到全球73%的总体的需求。

Energy Innovation Norway公司首席执行官兼管理合伙人Frank Emil Moen在题为“海上风电行业的GWO认证和风电技术培训教育”的演讲中表示,风电行业对技能人才的需求特别多。2020年,GWO获得通过,最初是丹麦国家标准,现在已经成为国际标准,在中国它的认可度也比较高。虽然这几年GWO中国的拿证人数不多,但相信未来会不断拉升,尤其是如果想在欧洲作业,GWO是首先要获得的作业标准。现在也有很多中国合作方表示想把GWO标准在中国大陆推广,鼓励技能人员考GWO,未来会有更多新装机产能都需要有GWO的认证和背书。我们已经和鉴衡认证签订协议,期待未来的合作会结出累累硕果,也期待在中国吸收更好的经验,跟相关机构有更好的合作。

金风科技股份有限公司海上产品线总监樊彦斌在题为“打造高质量发展的风电未来” 的演讲中表示,截止到目前,我国已经完成了5亿千瓦的风电装机,下一个阶段,随着国家的新能源法,包括从国内、国际上对于碳中和的需求,还会释放非常大的需求空间。在大量的需求下,风电的开发也有别于过去常规的整装5万、10万的项目,可以看到风电的开发越来越趋于场景化,比如挺进沙戈荒地区,实施千乡万村驭风计划,在深远海部署海上风电机组,这些场景使得海上和陆上风电机组产品呈现出一些新的特点和挑战。从机组设计来看,要构建完整的仿真能力,全面穿透底层的核心技术,包括从风、整机的仿真模型、动力学模型,往前延展到5级数字孪生验证体系。部件方面,要延展测试,每个细分的部件都要升维,做更全面的测试和验证,以此来保障产品的可靠性。

上海电气风电集团海上产品专业总工连西岗在题为“海上大兆瓦机组可靠性保障研发设计”的演讲中表示,海上风电机组大型化之后,面临的一个困难是测试机位点的选择,陆上不会受到运输等方面的限制,海上机组的尺寸基本上无法陆运,所以试验风场都要选择靠近港口,方便运输的试验机位点。为了保证下一代叶片的可靠性,可以通过运行数据的仿真和风洞测试,保证实际的气动效果与整体仿真达到一致性,对叶片加装防震网,测试它对叶片整体气动性能变化的影响。机组整体的部件在所有的设计完成之后会进行一些电气部件的联调设计,主要是发电机和变流器之间的联调,保证整机的谐波、发电效率,也可以在试验台上做一些电网适应性的模拟实验。

明阳智能能源集团股份公司风能研究院系统设计总工程师宋占胜在题为“深远海漂浮式技术与创新应用”的演讲中表示,“天成号”上面布置了两台8.3兆瓦单台机组,整机容量达到16.6兆瓦。这款产品有几个创新点,第一个是超紧凑的半直驱技术,安装、施工、运输等等环节都有一定的优势。第二是双风轮设计和测试技术。第三是双风轮的控制技术。第四是预应力拉索塔筒。第五是混凝土基础预制件,保证强度的同时,重量最轻、成本最优。第六是模块化的设计和制造技术。第七是单点系泊的技术。第八是复合系泊缆结构,还有现场安装的工艺。此外,采用自适应偏航的控制,同时针对系泊和双风轮异形塔架的气动,形成了自动对风的整体系统,等等。

北京鉴衡认证中心新能源投资开发商事业部副总经理杨洪源在题为“海上风电机组失效案例及风险防范”的主题演讲中表示,2015年以后,我们陆续收集到在国内有海上风电失效的案例。海上风电的失效,设计是一方面,运行环境也成为主要的因素,因为海上的环境更复杂,有台风延误、雷击等情况。针对这样的特点,提出了海上风电风险防范的措施,它是从风电场设计、招标、建设期都要给予足够重视,统筹规划考虑,在全生命周期内,要围绕它的效益、安全性进行充分的分析、评估和优化。海上风电还需要考虑运输、施工、打桩的情况,包括意外的工况,还有特殊环境条件,比如说冰灾或者地震,另外,一些支撑结构的运维要求也要格外关注。

中材科技风电叶片股份有限公司技术总监鲁晓锋在题为“深化数智化革新,全面提升风电叶片质量可靠性”的演讲中表示, 在叶片制造方面,面临着高可靠和高效率稳定的挑战。例如,100米长的叶片,在里面铺层的时候,要求精度是30毫米,也就是万分之三的精度。从厚度来讲,叶片最厚的地方超过100毫米,但是要求厚度偏差小于1毫米。克服这些挑战的一条路径是深化数智化的革新,保障产品的可靠性。打造基于物联网的柔性制造智能工厂,通过底层的设备信息化和自动化,将它集成到中间的应用平台上,通过终端的软件进行分析和智慧的决策,对工厂进行智能化的管理。建立起数字孪生的叶片全生命周期管理,通过数字孪生平台相互交互,实现风场的运行反馈到叶片的设计,根据叶片的数字分身的状态,提前确定叶片的运行和维护状态。

阳光电源股份有限公司技术规划总监高翔在题为“构网型变流器的研究现状及其风电领域应用前景”的演讲中表示,从变流器角度来说,构网型技术主要是对电网友好性的提升,解决和电网之间的耦合,提升电网系统下的特性。构网型是主动支撑电网的,所以有多余能量的主动自发响应,忽略传动链的影响。构网型技术后面的研究,不光要从变流器的角度,还要从整机的角度,后期需要共同研究这种机电耦合和机网耦合稳定性提升的问题。构网型的特质可以应用到未来的场景,包括弱电网、直流输电、长距离交流传输,针对离网场景下可以利用一些电力孤岛、多能融合、中远海风电。

运达能源科技集团股份有限公司海上风电室副主任徐立晖在题为“深远海高承载高功率密度传动系统关键技术”的演讲中表示,传动链作为关键的部件,目前20MW机组的传动链已经下线。当前下线机组的功率一般在16MW到25MW级,传动链的技术路线以半直驱或者前继承双馈路线为主。关键技术方面,在轻量化要求非常高的情况下,集成式传动系统将主轴和齿轮箱连接在一起,轻量化的设计技术能够有效降低传动链的质量。半直驱是齿轮箱和发电机完全集成在一起,应该考虑发电机与齿轮箱或者是传动链进行联合设计,基于齿轮箱齿轮的啮合,发电机电池以及发电机与齿轮箱相互耦合在一起的热变形多物理场耦合,分析它的变形对运行状态的影响。

德力佳传动科技(江苏)股份有限公司副总经理肖翔在题为“风电齿轮箱的预防性维护”的演讲中表示,在齿轮箱预防性运维方面,主要有塔上检查,包括外部的漏油检查、内窥镜检查,对于润滑系统的滤芯的检查,齿轮箱内部油液的分析,振动监测,以及对于各个地方的温度、压力的检测。未来的趋势主要是更加精细化,通过细化的运维流程,优化运维资源配置,提高运维效率和质量,同时也是建立完善的运维管理体系,确保运维工作的标准化、规范化。智能化的运维,通过利用工业互联网、智能数字传感、数据诊断、人工智能等技术,构建智能化的运维平台,实现运维工作智能化决策,提高效率和安全性。通过采用环保材料,优化运维工艺、减少废弃物的排放等措施,降低运维过程中的环境影响,实现可持续发展。通过自动化和信息化的深度融合,引入新技术、新方法,推动运维技术不断的升级与迭代。

中车永济电机公司总经理助理段志强在题为“风力发电机智能化及关键技术及发展趋势”的演讲中表示,对整个发电机扰阻的温度、电机振动、电压电流进行检测,我们开发了无线的传感器。信息处理分析层,这是基于深度学习和特征分析的技术,实现电机轴承、绝缘部件故障预警。除了轴承之外,绝缘在电机上也是关键的部件,应对绝缘早期的故障预测和健康管理做相关的大数据模型,进行学习和故障的分析。配合智能化工作,在齿轮箱、主轴、叶片上都可以用相似的技术来做健康管理和故障预测,也可以扩展到智慧风场,实现智慧风场运维的生态。

洛阳轴承集团股份有限公司技术中心副主任石永在题为“我国风电轴承的现状及发展趋势”的演讲中表示,根据轴承行业的发展需求,未来风电轴承将向着自主化、标准化、通用化、高可靠性、高精度、智能化和低成本这6个方面发展。风电轴承技术有8大趋势,分别是数字化设计技术、先进材料技术、先进热处理技术、表面改性技术、抗疲劳制造技术、先进装配技术、基于数字孪生的先进实验技术、智能运维技术。

超滑科技(佛山)有限责任公司风电工程部总监、清华校友总会先进制造专业委员会副秘书长、河南省企业创新管理提质增效评价专家刘洪冰在题为“基于超滑技术的风电机组润滑及部件在线修复”的演讲中表示,超滑技术应用于风电机组,可以提升齿轮箱等部件的可靠性,延长其寿命,进而提升机组的发电量和风场的经济性。风电机组的维修、技改需要更多的新技术,但是这些新技术一定要在研发、测试的基础上,通过试用、应用和推广,不断地进行迭代。

来源:风能专委会CWEA

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