2020年12月，安裝明陽智能MySE5.0MW機型的三峽新能源新疆布爾津風電項目成功并網(wǎng)，這是亞洲陸上單機容量最大商業(yè)化風電項目，也是MySE5.0MW機型首個批量化應用的項目。
布爾津項目是三峽新能源經(jīng)過測風選址、機型比選、發(fā)電量評估等環(huán)節(jié)后最終決定選用明陽大兆瓦機組的。究其原因，一方面業(yè)主認為大兆瓦機型是未來的發(fā)展趨勢；另一方面，大兆瓦機組不僅可以減少占地面積，降低投資建設成本，還能最大限度利用風速高的機位點，使整場收益最大化。
從布爾津項目可以看出，機組大型化趨勢的發(fā)展源于風電項目開發(fā)外部環(huán)境的變化以及降本壓力下開發(fā)商對效益的追求。近些年，這一趨勢十分明顯，根據(jù)CWEA數(shù)據(jù)，2019年中國新增裝機的機組平均單機容量為2.45兆瓦，同比增長12.4%。且3兆瓦及以上機組的裝機容量占比達27%，同比增加107%。這樣的發(fā)展趨勢可以從具體項目中得到驗證。2019年，國家電投烏蘭察布600萬風電項目中標機型平均容量達到4兆瓦以上，投標最大機型容量更是達到了5.6兆瓦。
大風機進化永無止境。據(jù)彭博新能源財經(jīng)發(fā)布的一項對未來風機大型化的報告預測，未來30年，全球陸上風電機組單機容量最大將達到15MW，葉輪直徑達260米。
目前，明陽智能已成為機組大型化趨勢的推動者和引領者，據(jù)CWEA數(shù)據(jù)，截至2019年底，全國3.0MW及以上陸上風電機組累計裝機9545MW，明陽智能占比44.6%；2019年，全國3.0MW及以上陸上風電機組新增裝機4890MW，明陽智能占比57.3%。在累計裝機和2019年新增裝機上，明陽智能排名雙雙第一。
其實，MySE3.0兆瓦及以上機組，不僅市場占比第一，實際表現(xiàn)也得到了市場驗證。2020年7月1日至2020年12月31日，國家電投霍林河項目累計發(fā)電量5216萬千瓦時，在同場對標中居首，這是明陽智能MySE3.6-135/85機型在此項目中交出的半年成績單。
回顧這幾年明陽智能大兆瓦機組的研發(fā)歷程，可謂一步一個腳印，從2016年MySE3.0兆瓦半直驅機型發(fā)布，到2018年的MySE4.0兆瓦、2019年的5.0兆瓦，再到2020年發(fā)布的6.25兆瓦，明陽智能始終知行合一，腳踏實地，鉆研大兆瓦風機技術，并做到了國內在這一領域的引領。
這款MySE半直驅機型為何能在十幾年的時間內讓明陽成為中國大兆瓦機組的引領者？
大兆瓦風機引領者
01半直驅技術研發(fā)的心路歷程
早在2008年，明陽智能的高層領導在德國考察時就發(fā)現(xiàn)了半直驅技術方案，并基于對未來風電發(fā)展趨勢的預判，果斷選擇主推該技術。經(jīng)過兩年的攻關，2010年，明陽開發(fā)出基于半直驅技術的超緊湊型風電機組。這款機型直接取消主軸設計，傳動鏈軸向長度縮短了四五米，機艙布局更加緊湊。
為了讓這款機型更加適用于中國特殊的氣候、資源條件，明陽智能的研發(fā)團隊經(jīng)過不斷的鉆研，升級改造，以及長期的探索積累，最終推出第四代、也是其目前的主力風電機型——MySE系列，可適用于高溫、低溫、高原、山地、高寒、臺風等區(qū)域。
據(jù)這款機型的設計負責人介紹，MySE機型具備較好的經(jīng)濟性，主要體現(xiàn)在征地、運輸、吊裝等方面，這得益于其所具有的大容量、輕量化特點。
一個簡單的邏輯是，在機組價格略有增加的情況下，通過應用大容量機組，可以大大減少所需設備和機位點的數(shù)量，不僅降低征地的難度，也削減了設備、運輸、施工的成本，有效提高項目開發(fā)的整體經(jīng)濟性。而且在當前各地區(qū)對風電開發(fā)用地審批愈加嚴格的情況下，大兆瓦機組優(yōu)勢凸顯。舉例來說，2020年12月27日，內蒙古自治區(qū)全區(qū)經(jīng)濟工作會議提出，內蒙古全區(qū)50.46％的國土劃入生態(tài)保護紅線，明確提出在草原森林等重要生態(tài)功能區(qū)不再新上風電、光伏項目。這意味著如果在有限空間、有限資源的情況下發(fā)展風電，大兆瓦機組可以更好地滿足項目開發(fā)需求。
另外，借助超緊湊結構設計，MySE機型的輕量化特點十分突出。以3MW機艙為例，其重量比同等容量其他路線機組輕三分之一左右，長度則短了近一半。在復雜地形，尤其是在中東南部山區(qū)，這種體積和重量上的優(yōu)勢對于運輸與吊裝所具有的價值不言而喻，在降低運輸和吊裝難度，減少投資的同時，也讓地形更為復雜地區(qū)的風電開發(fā)成為可能。
據(jù)上述負責人介紹，MySE機型的載荷傳遞方式十分有特色。“通過將主軸軸承、齒輪箱和發(fā)電機組合為一個整體，使得載荷直接由主軸軸承傳遞到齒輪箱和發(fā)電機外殼，再經(jīng)偏航系統(tǒng)傳遞到塔架。同時，由于半直驅機組的機艙較小，相應縮短了風輪與塔架之間的距離，也讓載荷傳遞路徑更短。”
而且這款機型的輪轂和機艙均使用鑄件外殼直接密封，使其擁有優(yōu)異的防腐性能，可以適應重鹽霧、高潮濕、強沙塵、超高溫和強紫外線等環(huán)境。
此外，為了提高齒輪箱的可靠性，這款機型的齒輪箱采用柔性銷軸技術，使得多個齒輪之間的載荷分布更加均勻，均載系數(shù)達到1.05，降低了單個齒輪的負載。明陽智能還是業(yè)內唯一一家對齒輪箱、主軸軸承和發(fā)電機軸承等采用強制油潤滑方式的廠家，可以實現(xiàn)不間斷潤滑，齒輪油顆粒尺寸5微米，潔凈度標準堪比航空發(fā)動機。
依托這些開創(chuàng)性的做法，MySE機型成為了一款具有航空級品質的產(chǎn)品。
02輕量化、高效率、高可靠性，一個都不能少
新技術的誕生總是有其特定的時代背景，半直驅技術也不例外。2008年前后，國外研發(fā)機構開始推出集成式的傳動鏈技術，比如集成式的雙饋高速傳動鏈，將主軸和主軸承集成到齒輪箱里，輪轂則直接與齒輪箱輸出法蘭連接，但是這種機型仍然沒能完全解決高速軸與發(fā)電機的對中困難問題。在這種情況下，中速傳動半直驅技術應運而生。
半直驅指的是在前期集成式技術方案的基礎上，又對齒輪箱和發(fā)電機進行集成，去掉高速軸，齒輪箱輸出軸和發(fā)電機的聯(lián)接同軸。
這些創(chuàng)新產(chǎn)生了立竿見影的效果。較低的轉速大大降低系統(tǒng)發(fā)生故障的概率；去掉高速軸，將齒輪箱與發(fā)電機進行集成，不僅進一步縮小了機艙的體積，減輕機艙的重量，能量轉化效率也得到提高。值得一提的是，同軸設計在從根本上規(guī)避了對中難題的同時，也提高了機組的可靠性。
同時，半直驅機型保留的齒輪箱設計則可以提供較低的增速比，大幅減少永磁發(fā)電機所需的磁極數(shù)量，使得發(fā)電機體積相對更小。此外，這種設計還能夠讓機組在更低的風速上實現(xiàn)切入，從而可以在更寬的風速區(qū)間內高效利用風能資源。
更重要的是，半直驅技術路線還解決了機組大型化與輕量化共存的難題。由于要采用更大功率的發(fā)電機，不可避免地會增加機艙體積和重量。再加上迎風面的增大，施加在塔架和基礎上的載荷也將相應增加，這不僅會增加基礎的建造成本，還使得機組投運后的安全風險上升。同時，大部件在崎嶇地形下的運輸、吊裝也是一大挑戰(zhàn)。通過高度集成化的設計，擁有緊湊結構的半直驅機組則具有輕量化的先天優(yōu)勢，完美解決了大型化與輕量化之間的矛盾。
在做到輕量化的同時，與其他技術路線相比，半直驅機組的發(fā)電效率和可靠性優(yōu)勢也十分突出。因此，在保證效率和安全的前提下，半直驅技術的出現(xiàn)為持續(xù)推動機組朝大型化方向發(fā)展創(chuàng)造了更大的空間。
03數(shù)字化技術，讓機組感知未來
對于一款機型而言，好的硬件和系統(tǒng)設計只是賦予了它優(yōu)良的“基因”，而要讓它們的性能完美表達出來，還離不開軟件的支撐。在這方面，明陽智能進行了大量探索。
目前，很多機組運行在山地、丘陵等復雜地形環(huán)境中，這些地區(qū)的風速、風向、湍流、溫度等因素多變，如何根據(jù)外部條件迅速調整運行狀態(tài)是機組控制系統(tǒng)面對的最大挑戰(zhàn)之一。
業(yè)內的主流觀點認為，解決問題的關鍵在于讓設備快速感知外部環(huán)境的細微變化，并主動做出應對。近年來發(fā)展迅猛的大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術為此打開了無限的想象空間。
MySE系列機組搭載了明陽智能自主研發(fā)具有自學習能力的第四代控制策略——基于模型的控制策略（MBC），即把人的思考方法通過程序的方式編入其中，并設計了很多模型，讓機組在運行時可以根據(jù)所處位置的外部條件變化進行自尋優(yōu)調整。這樣，在提高發(fā)電量的同時，也有效降低機組的極限載荷和疲勞載荷，確保其可靠運行。
另外，數(shù)字化技術在風電開發(fā)中的另一個主要應用則是針對預防性運維，即通過對核心指標的數(shù)據(jù)進行分析，預判部件的運行狀態(tài)，最大限度降低因停機而造成的損失。
早在2013年，明陽智能就在中山的集團總部成立大數(shù)據(jù)中心，并基于上百個風電場案例開發(fā)出大數(shù)據(jù)平臺。在該平臺上，每臺機組的主要運行信息被實時展示出來。明陽智能的專家診斷團隊通過大數(shù)據(jù)分析方法建模比對，并24小時進行運行異常預警。這樣，運維人員可以根據(jù)氣象預報，選擇在小風時進行檢修，真正實現(xiàn)基于狀態(tài)的運維。
為了充分挖掘數(shù)據(jù)的價值，明陽智能在大數(shù)據(jù)中心、機組研發(fā)部門、運維服務部門之間形成閉環(huán)，為持續(xù)優(yōu)化技術和服務提供支撐。
未來已來，明陽智能要做的就是用預見性的戰(zhàn)略、持續(xù)創(chuàng)新升級的技術以及最優(yōu)的定制化解決方案為客戶創(chuàng)造收益，并在時代的變局中尋求新的機遇，在30·60目標的指引下攜手所有風電人開創(chuàng)風電行業(yè)更美好的未來。
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