国内首台漂浮式风电机组问世
■ 阳江日报记者/许 倩 陈子玲
5月26日，我国自主研发的全球首台最高可抗17级台风的海上漂浮式风电机组在明阳智能阳江基地装配完成并测试下线。近日，记者走访位于阳江高新区的明阳智能生产基地了解到，今年7月，这台对中国海上风电产业发展具有里程碑意义的国内首台海上漂浮式试验样机将在三峡阳江沙扒项目安装应用。
在欧美发达国家，海上风电开发从近海走向深水远海早有成熟先例。漂浮式风电机组作为中国利用深远海广袤风资源发电的全新“抓手”，其成功开发及应用将为后续我国深远海海上风电项目的开发，以及海上风电与海洋牧场、海水制氢等产业的融合发展奠定坚实基础，也对全国大规模开发深远海风电资源、推动海洋经济和粤港澳大湾区绿色低碳发展、广东省力争率先实现“碳达峰、碳中和”目标等具有重要意义。
由近海走向深远海是大势所趋
6月10日，记者走进明阳智能阳江基地的自动化生产车间，一探全球首台抗台风型漂浮式风机的最新近况。明阳基地坐落于阳江市经济发展的主战场——阳江高新区，基地内设风机厂和叶片厂，将近1000名工人在此忙碌作业。在明阳集团业务副总裁韩冰的带领下，记者一行步入长约330米、宽150米的风机厂房，在厂房尽头的成品陈列区，10多米高、重约几百吨的漂浮式风机映入眼帘。
“目前，我国对于海上风电的开发以近海为主。与远海开发相比，近海开发的施工条件更容易，但近海的风力资源有限，风速相对较低。以阳江为例，近海风速在每秒7.5米至8米之间，按照明阳计划明年正式动工的离岸60公里阳江青州风电场项目的规划，远海风速可达每秒8.5米。从近海到远海，风资源更好，风机发电效益更高，远海可开发的海域也更为广袤。”明阳风能研究院副院长、海上风机系统设计总工程师白斌告诉记者，漂浮式海上风机是未来发展的趋势，在丹麦、德国等国家，漂浮式海上风机已进入批量商业化应用阶段。
在风电产业深耕十几年的韩冰介绍，目前，我国能源供给仍以火力发电为主，行业正处于大规模的能源结构转型过程，清洁能源发电规模目前约占全国发电量的6%，而风力发电和光伏发电是清洁能源领域规模最大、最成熟的发电方式。韩冰指出，在“碳达峰、碳中和”目标推动下，煤炭火力发电产业产能加速淘汰，清洁能源发电规模急速上涨，逐渐实现代替传统能源。随着陆上风电、近海风电发展逐渐趋于饱和，体量巨大的深远海风力发电将成行业共同瞄准的“香饽饽”。
历经3年研发攻克多项关键技术
目前，近海风力发电设备主要采取固定式单桩风电基础结构，而在深远海，传统方案不再适用。海上风电走向深海远海，面临新的技术挑战。白斌解释称：“水越来越深，也就意味着风机基础设计面临的瓶颈越来越大，设计难度越来越大。同时，施工条件越来越差、施工成本越来越高，针对深远海大风机的施工船舶也将受到行业发展的限制。”
为了攻克深远海风机研发的难题，明阳研究院700多人历时3年自主研发，采用浮式基础、加上风电创新技术与半直驱大兆瓦机组技术融合的漂浮式风机应运而生。在三峡珠江公司、三峡阳江公司、上海勘测设计院和华南理工大学的共同参与下，明阳智能主要提供5.5兆瓦半直驱漂浮式风电机组并参与一体化设计，对浮式海上风电平台关键技术展开研究，开发符合我国南海海洋环境条件、经济适用的新型浮式风机与基础，最终形成从设计到施工以及装备的成套技术。
在浮式大兆瓦机组研发过程中，基于南海台风、极端海浪等恶劣环境的考虑，明阳智能按照水深30米以上、抗台风以及浮式风机基础规范标准进行设计，采用悬链线式系泊方式，形成了成熟的漂浮式风机基础一体化仿真分析平台。
“从外表来看，漂浮式风机和其他传统海上风机没什么不同，但在其内有着上千个传感器，按每秒实时传送数据，大数据系统能让我们在后台监测到它在深远海的实际应用情况。”白斌介绍，漂浮式风机利用仿真模拟平台，提升了机组关键部件强度及整机适应性，优化了机组液压润滑冷却系统及偏航系统，解决了风机晃动带来的影响，使得漂浮式机组在面临大风、波浪、洋流等海洋复杂环境均能平稳运行。
在基础设计方面，明阳智能联合上海勘测设计研究院针对广东和福建海域适合的基础形式进行了设计，并与国内外优秀研究机构进行了多次技术交流合作及技术攻关，针对深海台风海域提供一种载荷传递合理、结构安全、运动响应平稳的半潜式基础，致力于为阳江沙扒项目提供安全可靠、成本可控、发电性能优异的深海型风机基础解决方案。
扎根阳江发展深远海风电
据了解，明阳智能目前保持对漂浮式风电机组进行前期设备的常规检查。韩冰介绍，漂浮式风机的基础和配套日前已从浙江、福建等地发货，预计半个月后经船运抵达，今年7月将在三峡阳江沙扒项目正式调试组装，然后由拖船将其拖到海上指定位置进行锚链安装。该项目也是三峡集团在阳江市重点推进的示范应用类科研项目。
漂浮式风机单机容量为5.5兆瓦，风轮直径达到158米，叶片在海面上可扫风面积高达2万平方米，每小时发电5500度，每年可以为3万户家庭提供绿色清洁能源。不同于固定式海上风机，漂浮风机基础要经受海上风浪和洋流的巨大冲击，承受住高于固定式风机10倍以上的倾斜振动，最高可抗17级台风。
“通过漂浮式风电机组样机的开发，明阳迈出了坚实的一步，系统地掌握了深远海漂浮式风机的技术特性，打通了技术难点，建立了基于漂浮式风电机组研发、设计、生产一体化的平台，为未来深远海风力发电设备规模化、批量化生产奠定了良好基础。”白斌表示，首台漂浮式风机样机是明阳由近海走向深远海的“抓手”，目前该公司还在研发更大容量的风电机组，做足技术储备，让阳江有更多更好的产品应用到深远海范围内，提升经济效益。
自2017年明阳风机叶片生产项目正式落户阳江高新区，该企业逐年发展壮大，在引领阳江打造风电产业集群和完整风电产业链方面发挥重要作用。“现在公司生产很紧凑，出货量大，全年订单排得很满。这都要感谢阳江市委市政府，让明阳公司在相关政策上和实际生产过程中遇到的困难能够及时解决和给予大力支持。”韩冰表示，明阳智能阳江基地目前年产700套风机、250套叶片，今年年产值预计达到80亿元。
白斌指出，明阳智能将立足阳江、扎根高新区，计划在首台漂浮式风电机组成功应用后，于2023年进行大批量生产应用。未来，明阳智能将继续探索能够克服台风及适应中国独特地质水文条件的浅水区和深水区漂浮式风机解决方案，为中国深远海海上风电的开发作出贡献。
右图：我国首台自主研发的漂浮式风电机组。谭文强 摄
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