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初心不改,无问西东——中国海装海上风电批量化运行数据全场第一

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-01-31  浏览次数:1193

  在刚刚结束的2018中国风能新春茶话会上,由于持续推动国内海上风电等领域的发展,中国船舶重工集团海装风电股份有限公司(以下简称“中国海装”)获评“2017年度中国风能行业建设杰出贡献企业”。

  而华能如东20台5MW海上风电机组的良好表现则对这一奖项给予了最好的回应。

图一

  2017年12月,在月平均风速5.93m/s的条件下,20台5MW机组总计发电1444.73MWh,平均利用小时数为234.71(19台H151单台机组等效满发小时数231.85,单台H171机组等效满发小时数为288.95),平均可利用率99.57%。由此推算,在年平均风速低于7m/s的长江口以北海上风电场,H151-5MW全年等效满发小时数超过2500,H171超过3000不再只是理论值。

  等效满发小时数的提升将直接缩短海上风电场开发的投资回收期,大大降低项目开发的风险。作为国内首个批量5MW海上风电机组运行的项目,中国海装用稳定运行的数据,交出了一份合格的答卷。这份答卷将对增强行业信心、推动中国海上风电稳步前进产生积极影响。

  励精图治 十年探索路成绩斐然

  事实上,这并不是中国海装第一次用实际行动在推动行业进步:

  2007年,全国最大风轮直径、功率等级H93-2MW研制成功

  2008年,培育2MW供应链,启动5MW海上风电项目研制策划

  2009年,获得国家海上风力发电工程中心筹建批复,2MW批量全国规模最大

图二

  2010年,确定了长江口以北H151、长江口以南H128的第一代5MW平台总体技术路线,正式启动5MW研制项目

  2011年,用5MW研制过程中的技术反哺2MW,开发并推出H102-2MW机型,有效提升发电量10%以上,拉开了中国风电引领全球风电技术发展方向的大幕;同年,中国海装用3天时间通过低穿型式试验,用4天时间成为国内第一个通过低穿抽检的整机企业

  2012年,2台全球风轮直径最大H151-5MW样机安装并网满发

图三

  2013年,汇同中国船级社,完成国内首个海上风电设计认证,H111-2MW研制成功

  2014年,联合中国电科院,完成国内首个海上低穿测试,H120-2MW研制成功;

  2015年,H111-2MW机型位列全球机型成交量第八

  2016年,5MW获得国内首个海上风电型式认证并批量生产

图四

  2017年,全球最大H171-5MW、H146-3MW并网运行

图五

  一次领先是偶然,长期引领则是深厚积淀带来的必然。作为十大军工集团之一——中国船舶重工集团有限公司(以下简称“中船重工”)的一类企业,中国海装秉承中船重工的军工精神,深知落后就要挨打,掌握核心技术成为了铭刻在创业团队骨髓中的执念。

  海工积淀 全产业链整合成果突显

  “很难想象,先研制一艘样航母,然后再做正式产品。”

  正如国防科工局可靠性专业组专家、中船重工质量与可靠性专业组副组长张子剑,在第二届中国风电质量与可靠性论坛上的发言所说,船舶系统的特点与风电特别是海上风电高度相似:二者均为复杂巨系统,具备环境耦合强、通用质量特性全、研制阶段独特、验证困难的特点。因而,中国海装充分意识到海上风电研制的风险。

  相较陆上风电,海上风电除了是风电项目,也是海洋工程,除了风电技术,更需要借助先进的海洋工程技术。中船重工是我国海军武器装备研制的主体和核心力量,在海洋工程方面具有丰富的经验与强大的实力,依托中船重工的海工技术,中国海装在海上风电领域具有得天独厚的优势。

  中船重工拥有雄厚的大型成套设备开发制造和系统集成能力,凭借中船重工产业链,中国海装具备近乎完整的风电机组零部件配套体系。从五大核心部件——叶片、齿轮箱、发电机、主控、变桨,到三大结构件——轮毂、机架、主轴,再到液压、刹车、冷却、滑环等各类系统配套件,中国海装可实现近90%的配套服务能力,央企的体制可以确保风电机组在风机20余年全生命周期的运行和维护。

图六
图七

  中船重工全产业链

  中国海装全产业链将深厚的军工技术积淀运用于风电机组研制开发,并遵循“技术同源、产品同线”的军工设计研发理念,将成熟的标准化生产管理标准体系引入风电整机制造产业,实现了跨平台零部件通用化、系列化、模块化设计,具备了零部件通用互换,提高了维护的可靠性和方便性,降低了配套成本。不同于以往的配套商整合,在集团化战略的发展过程中,通过产业升级转型而来,中国海装的全产业链不是后期塑造的,是强大而深厚的工业沉淀,在当今工业革命的变革下自然而然的凝聚。

  作为中船重工倾力打造的风电产业龙头单位,中国海装是国家科技部唯一授权组建的“国家海上风力发电工程技术研究中心”的依托单位。中国海装充分发挥中船重工得天独厚的海洋技术优势,依托军工品质的风电全供应链,极大地促进了技术进步和创新。重点打造的5MW海上风电机组产品质量和可靠性得到了行业高度认可,技术水平也已达到国际先进水平,与辽宁舰、蛟龙号一并成为中船重工的特色名片。

  保驾护航 首创海上整体解决方案

  在海上风电技术发展的基础上,中国海装首次提出了海上风电整体解决方案。在开发初期,即成立专门的最优整体解决方案团队,旨在从前期规划阶段就开始完善整体解决方案,保证机组的性能得到最大程度的释放,实现整场效益最优。

  这套解决方案涵盖了从前期资源评估、项目开发、设备选型、风机布置,到设备一体化载荷仿真计算和建模、项目安装建设、一体化运维。

  系统完善的前期资源评估。在华能如东项目中,中国海装依托国家海上风力发电工程技术研究中心,利用与国家气候中心合作开发的LiGa平台,对海洋区域的风资源做出精确规划,分析获得规划海域的风资源分布状况及风资源储量;同时精确分析区域资源,结合规划区域的海床地质进行一体化的机组选型和排布设计,为优化海上整体解决方案打下坚实的基础。

  中国海装LIGA风资源评估系统

  中国海装手持数百万千瓦海上风电资源,开展了近十个项目的前期工作,部分项目已完成核准,全程参与了数个项目的建设和运维,拥有较丰富的项目开发经验。

图八

  超越经济指标的海上风电机组。2017年,华东勘测设计研究院有限公司依托中国海装如东300MW海上风电场工程以及乐亭海域项目、平潭海域项目进行海上风电经济性评价工作。分析报告指出,具有对于年平均风速低于7.5m/s的长江口以北的海上风电场,单位千瓦扫风面积3.5左右的机组,设计理论年等效满发小时数大约为2600。要达到3000小时的目标,需要单位千瓦扫风面积4.5以上的机型才能有所保障,目前仅有171-5MW等少数机型能够达到这一目标。

  自主领先的海上风电安装平台。海上风电的建设受环境复杂性的影响,具有用什么样的吊装设备尤为重要。依托中船重工集团的优势资源,中国海装打造了海上风电安装平台。

图九

  一体化海上风电场运维。与陆上风电场相比,海上风电场的运行维护更加困难,如风、浪、潮汐,让运维船难以靠近风力发电机组,从而使机组不得不面临更长的停机时间及更低的可利用率。因而,考虑一种缩短停机时间、提高可利用率、提高收益的方式显得非常重要。为此,中国海装制定了一体化海上风力发电场运行维护优化策略。

  策略的研究针对风电场运行维护期间的非计划性维护。当一个特定的海上风电场中同时出现多台风机故障时,对于运维船的分配以及对不同运维策略的计算,通过仿真实验,对气候条件、实际故障、运输系统分析模拟,最终选择出使得停机时间最短、成本最低、收益最高、可利用率最高的最优运维策略。

  作为国家海上风力发电工程技术研究中心依托单位,中国海装还进行了一系列海上风电的探索。海上风电防腐方面,在编制并发布了首个国家《海上风力发电机组防腐规范》GB/T33630-2017的基础上,持续开展一体化防腐解决方案研究;海上浮动式方面,已完成模型转换与模型验证、双风机协调控制、叶片截面插补、浮动式载荷差异性、维护方案设计等研究工作;更大海上风电机组研制方面,“10MW级海上风电机组关键技术研究”项目已获得中船重工2017年度科技创新与研发项目正式立项。

图十

  海上风电整体解决方案,全面展示了中国海装在海上风电领域的底蕴和实力。而华能如东20台5MW机组卓越表现,也验证了这套方案的有效性和可靠性。2018年,更多的海上风电场将应用这套解决方案。

  中国海装市场部

  2018年1月31日

 
 
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