中船海裝：技術(shù)沒有天花板 可靠性是核心追求

 剛剛落幕的2023北京國際風能展上，中船海裝發(fā)布H202-7.XMW陸上和H260-12.5MW海上兩款新品風電機組。讓業(yè)內(nèi)稍顯疑慮的是：在18-22MW爭相亮相的“軍備競賽”下，向來以大型化路線領(lǐng)先的中船海裝表現(xiàn)得并沒有行業(yè)預(yù)料的激進，這是緣何？

中船海裝總經(jīng)理助理張凱一語道破其中緣由：中船海裝放慢了大型化機組的開發(fā)腳步，把關(guān)注重點放在機組質(zhì)量和發(fā)電收益提升上，將全力打造更加優(yōu)質(zhì)可靠、讓客戶放心、讓市場滿意的精品機組。

這也驗證了筆者與中船海裝研究院兩位副院長文茂詩、張萬軍的深入交流：對中船海裝來說，大兆瓦技術(shù)沒有天花板，但當下其選擇將“穩(wěn)定可靠前提下提高發(fā)電量，降低度電成本”作為整體產(chǎn)品線發(fā)展的內(nèi)在邏輯，深度踐行“打造優(yōu)質(zhì)可靠產(chǎn)品”的核心理念。

中船海裝總經(jīng)理助理張凱

01技術(shù)驅(qū)動，尋求LCOE最優(yōu)解

一直以來，數(shù)字化技術(shù)是推動風電產(chǎn)業(yè)升級、創(chuàng)新發(fā)展的重要手段。近年來，中船海裝依托高水平研發(fā)實力，相繼打造出囊括風電全生命周期設(shè)計的“一體化設(shè)計平臺”、新一代載荷仿真軟件，在推動風電整體設(shè)計尋優(yōu)、保障設(shè)備穩(wěn)定可靠、提升風電全生命周期效益上起到了重要作用。

“一體化設(shè)計平臺可以實現(xiàn)三個功能：市場需求和整機參數(shù)匹配、各大部件參數(shù)之間的互相匹配，以及整機參數(shù)與零部件成本的自動尋優(yōu)匹配。以支持我們找到從風電場選址到發(fā)電運營的度電成本最優(yōu)選擇。”張萬軍說。

中船海裝研究院副院長張萬軍

打個比方，由于國內(nèi)各地風資源不一，機組選型就需要將地形地貌、風速氣溫、電網(wǎng)接納等因素與機組參數(shù)進行匹配，這是第一步；機組選型初步確定后，需進一步匹配葉片、塔筒配套；第三步，大部件就位后，通過葉片、齒輪箱、發(fā)電機，塔筒高度、載荷等一系列設(shè)計參數(shù)的變化，與零部件成本的變化對比來實現(xiàn)自動尋優(yōu)。

比如本次發(fā)布的H202-7.XMW陸上風電機組就采用一體化設(shè)計技術(shù)，利用葉片與整機一體化設(shè)計平臺，將整機參數(shù)、載荷設(shè)計、先進控制、葉片氣動及葉片結(jié)構(gòu)等多參數(shù)迭代尋優(yōu)，最大限度優(yōu)化整機載荷設(shè)計，實現(xiàn)葉片與整機的最優(yōu)匹配。

此次發(fā)布的H260-12.5MW海上風電機組，也是基于一體化設(shè)計平臺中的BP級載荷數(shù)據(jù)庫等，經(jīng)整機核心參數(shù)匹配設(shè)計平臺反復(fù)測算，實現(xiàn)了機組、葉片、支撐結(jié)構(gòu)與風場的最優(yōu)匹配，最終形成行業(yè)同級別機型單位千瓦掃風面積最大、發(fā)電性能最優(yōu)、性價比最優(yōu)的總體設(shè)計。

“而且，目前行業(yè)一般遵循國際通用的IEC標準，但中國風電現(xiàn)在已走在國際前列，極限風速、空氣密度、溫度分布等應(yīng)用場景更是遠多于國際水平。所以我們正在考慮如何在此標準之上將國內(nèi)風電設(shè)備的潛力進一步發(fā)掘和釋放出來。”張萬軍指出。

為此，中船海裝搭建了基于傳感器的大量測試閉環(huán)，一方面進一步優(yōu)化機組運行可靠性水平、提升發(fā)電量，另一方面，在大量傳感數(shù)據(jù)的反饋下，探尋可靠性的技術(shù)設(shè)計邊界。

中船海裝研究院副院長文茂詩

另外值得一提的是中船海裝自行研發(fā)的“第三代載荷仿真體系”。據(jù)文茂詩介紹，中船海裝全新打造的SuperBladed+葉片載荷迭代平臺，通過底層模型驅(qū)動實現(xiàn)機組與葉片的無縫迭代設(shè)計，尤其在氣動穩(wěn)定性優(yōu)化、凈空優(yōu)化等單目標局部優(yōu)化中有出色的優(yōu)化成果，支持實現(xiàn)更優(yōu)的葉片氣動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效降低整機載荷。

而且，中船海裝已將該平臺在風電產(chǎn)業(yè)鏈中開放，在新一代機型設(shè)計中更是達到了迭代400多次，與產(chǎn)業(yè)鏈伙伴共同實現(xiàn)了原基礎(chǔ)上降載20%的突破。

02超前布局，錨定高質(zhì)量未來

2022年，中船海裝已經(jīng)針對中高風速海域推出了18MW海上風電機組，以及針對“沙戈荒”風電大基地的10MW陸上機組。加上今年7.XMW陸上和12.5MW海上兩款新機型的推出，標志著中船海裝實現(xiàn)了中、高、低風速大兆瓦機型全覆蓋，進一步拓寬了中國風電開發(fā)空間與邊界。

那么，未來中船海裝是否還會聚焦大型化機組？

“答案是肯定的。”張萬軍回答，“在保障質(zhì)量與可靠性前提下，我相信中船海裝會堅持大型化路線不動搖。”

其實，無論從市場還是技術(shù)哪個方向來看，目前風電設(shè)備大型化都尚未觸及天花板，還有進一步增長的空間。行業(yè)對于降本增效的驅(qū)動未來還將主要依賴于大功率設(shè)備的應(yīng)用，而從技術(shù)創(chuàng)新上看，更大尺寸、更大功率的主設(shè)備均已在水電、火電等其他電力領(lǐng)域得到應(yīng)用驗證，意味著風電主設(shè)備也遠未達到工業(yè)設(shè)計的邊界。

而且，從中船海裝具有開拓性成就的深遠海漂浮式風電來看，大兆瓦機組是攤平浮體成本，降低漂浮式風電總體造價的關(guān)鍵，也是未來中船海裝持續(xù)突破的方向。

更為重要的是，堅定不移地推進核心部件國產(chǎn)化進程，也是未來風電產(chǎn)業(yè)保持全球競爭力的不二之選。本次發(fā)布的H260-12.5MW海上機組整機國產(chǎn)化率達到90%，葉片、齒輪箱、發(fā)電機等核心零部件實現(xiàn)100%國產(chǎn)化。

此外，張萬軍預(yù)測，隨著AI技術(shù)在各個工業(yè)領(lǐng)域的滲透，未來智能化會穿透所有的風電設(shè)計和驗證環(huán)節(jié)，推動風電設(shè)計向更加精益化的方向進步。

并且，不管是電網(wǎng)友好性要求，抑或是新型電力系統(tǒng)的廣泛推進，以風電制氫、風電+儲能、海上風電+海水養(yǎng)殖等為代表的“風電+”都將成為未來主流可再生能源開發(fā)模式。在本次900平米的中國船舶集團巨大展位上，也囊括了“風電+綜合能源開發(fā)建設(shè)”等一站式整體解決方案，向行業(yè)展示了中船海裝全面化、系統(tǒng)化解決方案的能力。

本次風能展上，為了進一步配合《全球風電產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全宣言》，中國船舶集團風電產(chǎn)業(yè)鏈也發(fā)布了《高質(zhì)量發(fā)展宣言》，落實產(chǎn)業(yè)鏈在“開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、服務(wù)、管理”上的“五協(xié)同”任務(wù)。這一系列動作都展現(xiàn)了中船海裝做強產(chǎn)品質(zhì)量、提質(zhì)增效的決心，和打造全球風電產(chǎn)業(yè)核心競爭能力的信心。

堅守可靠性和安全性為底線，以技術(shù)創(chuàng)新作為保障上述底線的第一驅(qū)動力，推動實現(xiàn)風電持續(xù)地降本增效。是北極星風力發(fā)電網(wǎng)與文茂詩、張萬軍兩位副院長交流時多次提及的關(guān)鍵。正如秦海巖秘書長所說，當風電度電成本進一步降低，甚至無限接近于零的時候，風電將打開無限的應(yīng)用場景和想象空間。而中船海裝也將為實現(xiàn)這個目標而全力奔赴。