2021年10月17日-20日，2021北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京。

　　

　　本屆大會以“碳中和——風電發展的新機遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“國際成熟風電市場發展動態及投資機會”“國際新興風電市場發展動態及投資機會”“風電設備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。

　　

　　其中，10月19日海上風電發展論壇隆重召開。明陽智慧能源集團股份公司載荷強度室副總工程師王超出席并做了題為漂浮式風機系統設計技術及開發應用的演講。

　　

　　王超：謝謝主持人，下面由我來介紹一下明陽在漂浮式風機的一些工作。本次匯報分三個方面：

　　

　　一、深遠海漂浮式基礎類型及中國特有挑戰

　　

　　二、深遠海漂浮式風機系統設計關鍵技術

　　

　　三、深遠海漂浮式風機技術創新及應用案例

　　

　　首先看一下漂浮式風機的基礎類型和國內開發漂浮式機組的挑戰。這個圖片展示的是海上風電發展趨勢、演變過程，從陸上向海上，從淺海到深海，從固定式到漂浮式發展過程。各自都有自己的優缺點，都有自己的適用場景，有半潛式，還有駁船式，我們要針對自己項目場景條件最優做一個選擇。

　　

　　這是國外現有一些漂浮式類型，接下來介紹一下國內在開發漂浮式風機遇到的一些問題或者說挑戰，大概是兩個方面，第一個是臺風的影響。做漂浮式的時候，臺風對于漂浮式風機的運動響應上部受載機組的運動幅度就會大，運動幅度大對上部傳動鏈的要求以及潤滑，整個受載都是非常大的挑戰。另外一個挑戰就是水深的分布，左邊這個圖就是挪威海岸水深的分布情況，可以看出來海床趨勢是非常陡的，可以在很短的離岸距離達到很深的水深。這樣的話，對于浮體的選型有很大的范圍，國內可以看到右側這個圖，海床分布是非常平緩的，離岸幾十公里，水深才能達到30、40，或者更深的水深離岸距離更遠，對于浮體的設計或者選型有一定的局限，我們只能在有限設計范圍之內做一個最優的設計，這是兩個比較大的挑戰和約束。

　　

　　接下來說一下漂浮式風機設計的關鍵技術，也是分為五個方面，第一個環境適應性分析。我們確定目標場景以后，我們要深入分析場景的風速情況，臺風頻發的風速情況以及海浪極端波高的情況。所以前期主要是對環境適應性的分析。第二塊要通過適用性分析得到的結果，我們來定制化對機組做一個開發，比如說在一些功能性部件，我們在漂浮式風機傳動鏈或者是潤滑系統、密封系統幾個方面要做一個特殊的設計。因為漂浮式風機不像固定式風機，塔頂運動是比較小的范圍，對于漂浮式上部可能會達到一個5度或者10度正常發電運動幅度，對于一百多米的高度來說，這個角度會達到十幾米的運動范圍。對于整個機組的可靠性以及潤滑的要求都是一些特殊的情況，我們都要提前預判這些狀況的發生，提前對這些部件做一個優化。比如說采用一些強制潤滑的方式，加深油槽的設計，避免漏油等等，對于密封做一些特殊的設計。當然也是基于傳統的緊湊型機組的優勢做一些密封的改進等等，這是對機組設計的關鍵技術。第三個應用一體化設計技術，提前進行設計和預判。一體化工作做完以后，我們還要對整個設計工作做一個驗證，比如說室內水池實驗室，做一個小模型，在水池內進行一個關鍵工況的驗證。在工況驗證之前，我們還要對水池實驗的條件做一些校準，比如說造風造浪系統，因為每個水池實驗室并不是針對性開發的實驗室，要針對這個場景風速的情況和浪的情況進行針對性的校準，避免大風對大浪造出來的影響，不能真實模擬廠址受載的影響。只要確保風浪準確性以后，我們開展工況的驗證是非常快的，幾天就可以把這個實驗做完。這是第一臺漂浮式機組在上海交大水池實驗室做的實驗，做完水池實驗，針對運動性能的實驗之后，我們對機組的抗震性能也要做一些測試實驗。像常規的固定式陸上沒有這部分工作，對于漂浮式要模擬長期小加速度下的共振振動情況，以及極端情況下短期劇烈振動的情況，對所有的電器部件做抗震支撐實驗校核。

　　

　　第三部分說一下深遠海漂浮式技術創新和案例。具備葉片、齒輪箱、主軸承、發電機、控制系統、電力電子變流器等各關鍵部件的自主設計制造能力，明陽智能為國內僅有的具備完全自主條件進行一體化建模與模型驗證研究的風電設備制造商。中速傳動，集成主軸軸承，高效可靠 ，相對于高傳動比齒輪箱來說，輸出軸的轉速不是很大，可以減少高速旋轉產生的摩擦和沖擊，減少對軸承帶來的損害。雙列圓錐滾子軸承采用精密預緊技術和超清潔油潤滑，保證主軸完美的受力特性和疲勞性能。重要的輔助裝置及傳感器都進行了冗余安全設計，避免了其中某一部件故障而影響整機的運行。

　　

　　輕巧緊湊的結構設計創新——體積小、重量輕，半直驅機組因其精巧的結構設計，在同類大兆瓦機組中，充分展示了體積小、重量輕。更小的尺寸和迎風面積，具有優秀的抗臺風特定特性。

　　

　　日本SCD3.2MW漂浮式樣機應用案例一：該超緊湊風機已經在日本建立漂浮式樣機。葉輪系統采用兩葉片設計，從正面和側面均具有最小的受風面積，大大提升機抗臺風性能。該試驗風機采用的超緊湊SCD（Super Compact Drive）技術和明陽智能推出的SCD2.5-6.5MW系列風力發電機組同根同源，傳動系統包括一個獨立的轉子軸承、一個兩級行星齒輪和一臺發電機。具有重量輕、體積小、建設成本低，適宜漂浮式。

　　

　　陽江沙扒MySE5.5漂浮式樣機應用案例二：對于深遠海海域應用場景，海上固定式基礎已經無法滿足開發經濟性要求，海上漂浮式風機將是未來深海大趨勢的最佳選擇解決方案。全球首臺抗臺風型漂浮式風機成功吊裝，這是首個國家級漂浮式示范項目，也是引領我國海上風電行業走向深海的又一重大成果。

　　

　　技術創新點一：全球領先的抗臺風技術，明陽全球首臺抗臺風漂浮式風機在設計階段就注入抗臺基因，在漂浮式風機研發過程中，基于南海臺風、極端海浪等惡劣環境的考慮，明陽智能對此漂浮式風機技術進行深入研究和定制化設計，選用了50年一遇的極端風浪流工況設計，最高可抵抗17級臺風。

　　

　　技術創新點二：全球領先的超緊湊半直驅技術，明陽全球首臺抗臺風漂浮式風機采用半直驅技術路線，能夠做到相比于國內外其他技術路線尺寸更小、重量更輕，從而在匹配不同基礎形式時，漂浮式基礎的運動響應如橫蕩、縱蕩及垂蕩更小，進而從整體上確保海上漂浮式風機的度電成本更低。

　　

　　技術創新點三：全球領先的漂浮式控制技術，明陽全球首臺抗臺風漂浮式風機基于系統穩定性的考慮，搭載全球領先的浮體運動控制策略，使得漂浮式機組能適應南海風、浪、流等復雜環境，同時也優化了機組液壓潤滑冷卻系統及偏航系統，解決了因俯仰傾角（縱搖）對機組傳動鏈載荷的影響。

　　

　　技術創新點四：全球領先的噴射潤滑技術，明陽全球首臺抗臺風漂浮式風機的齒輪和軸承采用定向、定量強制噴射潤滑技術，解決了在臺風及大風下，風機在100多米高空搖擺晃動齒輪和軸承更加可靠潤滑的問題，是未來漂浮式風機晃動的最佳解決方案，更能適應漂浮式風機較大的運動響應。

　　

　　（根據演講速記整理，未經演講人審核）