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非凡十年 三峡能源海上风电“利器”

浏览数量: 0     作者: 本站编辑     发布时间: 2022-10-19      来源: 北极星风力发电网

十年砥砺,风雨兼程,如今,这样一组数据让海上风电 人备受鼓舞:截至2021年底,我国海上风电装机已达2639万千瓦、占全球总量的54%,规模跃居世界第一,而国产风电设备的市场占有率也超过了95%,正成为新一轮科技革命和产业变革中的战略性新兴产业。

作为海上风电“利器”,以“三峡引领号”漂浮式风电 机组、江苏如东柔性直流输电工程等为代表的关键技术与装备,见证了中国海上风电从弱到强的成长历程,为探索利用深远海域风能资源、拓展海上风电发展空间作出了应有贡献。

矢志创新 漂浮式风电“稳扎稳打”

尽管已过去一年,三峡集团上海勘测设计研究院总工程师林毅峰仍清楚地记得那个激动人心的时刻——2021年7月13日,中国首台具有自主知识产权的漂浮式海上风电机组“三峡引领号”在广东阳江海域顺利安装,标志着中国漂浮式海上风电机组迈出万里长征第一步。

“为了那一刻,我们拼了七年!”林毅峰难掩激动,感慨万分。

漂浮式海上风电机组的先进之处在于特殊设计的漂浮式底座。台风来袭时,重型锚块通过铁锁将底座主动下潜到40多米深的海底中,只将发电机部分露在海面上,以此来保证机组在强台风环境下的安全运行。

说起来简单,可这如同机组站在“钢丝”上发电,如何保证风机抵抗17级台风?很长一段时间内,因为没有任何成熟经验,加之国外设计标准的“水土不服”,核心技术一直难以突破。

“我国漂浮式风电机组起步晚,各项技术可以说是‘一穷二白’。”林毅峰坦言,项目工程海域台风频发、环境恶劣,为了走向深远海,他们必须进行技术攻关。

“关键核心技术要不来、买不来、讨不来,”林毅峰感触颇深,“只有把关键核心技术掌握在自己手中,才能真正实现自立自强。”

2015年起,林毅峰开始带领团队进行多项漂浮式海上风电技术研究。在没有设计规范、设计程序,也没有设计经验的条件下,一支平均年龄不到33岁的年轻团队,毅然踏上了自主研发漂浮式海上风电装备的艰辛征程,开始了一段勇闯“无人区”之旅。

回忆起当初的情景,林毅峰记忆犹新:“没有技术,没有指导,几乎是从零开始,一路上摸爬滚打,常常是刚从一个坑爬出来又掉进另一个坑。”

没有人能说清其中到底经历了多少失败。可每位科研人员心里只憋着一股子劲儿:再苦再累,也得啃下漂浮式海上风电的“硬骨头”!

“未来,我们可以借鉴‘三峡引领号’的技术成果,研发制造大量更加先进的漂浮式风电机组。”林毅峰自豪地说,经过升级优化,漂浮式风电机组可以部署在风力更强大的远海发电,不仅能极大缓解近海海域风能发展空间紧张的局面,还将为保障能源安全作出重要贡献。

量身定做 国产化系统一样出色

“自主创新,是实现高水平科技自立自强的重要条件。”三峡集团所属三峡建工集团技术中心相关负责人王宇庭说。

海上风电整机机组,一般是由风电叶片、发电电机、支撑塔架、控制系统等构件组成。

庞大的复杂机组,如何系统成体?又如何保证能被送到远海之后高效运行?控制系统及核心控制器硬件显得尤为重要。

“它就好比人的大脑,是整个风电系统的指挥中枢,对风力发电机组平稳可靠运行、高效利用风能至关重要。”王宇庭说。

内蒙古辉腾锡勒风场,是亚洲最大的风力发电场,分布着各种样式的大兆瓦风机。

“从‘实验对象’角度来看,这里风机类型众多,是一体化控制系统从陆地走向深海绝佳的实验平台。”王宇庭表示。

2021年以前,风场上风机上的控制系统及多数核心控制器硬件多为国外引进,不少技术问题一直难以突破。王宇庭坚信国产风机一体化控制系统一样可以。为此,他和他的团队对风场各项条件进行深入的专业分析和数据调研,并根据风电机组特点及技术发展方向,对控制系统核心控制器硬件及软、硬件系统进行技术攻关。

最终,国产控制系统在内蒙古辉腾锡勒风场5兆瓦风力发电机组上成功投运,并通过专业技术鉴定,部分指标优于国际通用标准,可用率甚至达到了100%,有力保障了风电行业系统安全。

2021年,为促进辉腾锡勒风场成果的应用转化,三峡集团同步启动了第一期深化研究项目,根据发电行业的不同情况,持续打造控制系统的引领优势:针对浙江运达风电陆上5MW风电机组,对主控系统进行方案设计和功能测试;针对白鹤滩百万千瓦水电站,对水轮机调速系统进行国产化示范应用……

“量身定做,非常实用!”王宇庭说,目前各转换项目顺利应用。

如今,通过“陆上风电大规模应用,海上风电小规模示范”的路径,三峡集团已同步启动第二期深化研究项目,并逐并步向水电和环保领域推广应用,通过打造基于国产关键IP核和自主可控软件的通用基础核心平台,大幅提升能源行业工业互联网建设水平。

填补空白 远海输电“柔直”破局

2021年12月25日,三峡江苏如东海上风电柔性直流输电工程全面投运,总装机容量110万千瓦,年均上网发电量将达24亿千瓦时,可满足约100万户家庭一年的正常用电需求。

这个百万千瓦级巨型能源站,也代表着中国海上风电柔性直流输电技术实现“零”的突破。

当时,中国深远海海上风电示范工程正开工建设,但大规模开发和远距离输电难题一直难以突破,海上换流站、高压直流海底电缆、远距离输电等多项技术瓶颈和核心指标均处于起步阶段。最终,在经过如东柔性直流输电工程集合运用后,国内行业的多项空白被“填补”。

“必须掌握核心技术,同时不断创新,海上风电才能拥有未来。”三峡集团机电技术中心副主任杨张斌表示。

经过多年的探索与开发,一个接一个组件技术难题相继被攻克,海上风电柔性直流技术“国产化”进程不断加快:换流阀、联接变压器、柔性直流控制保护系统等关键设备规模化应用,国产化比例达84%;长达108千米,能耐受840千伏的叠加雷电冲击,目前国内最长、电压等级最高的±400千伏柔性直流输电电缆成功研制;长89米、宽84米、高约44米、重2.2万吨,亚洲首座海上换流站平台的示范应用......

如今,柔性直流输电工程成为中国海上风电高端装备的又一张“金名片”。

“海上风电离不开创新支撑,唯有创新才能立于不败之地。”杨张斌说,海上风电发展是国家能源安全的重要保障,而向海争风更是离不开科技创新的支撑发展。

“下一步,我们将集聚优势创新力量,加强示范引领。”杨张斌表示。未来,三峡集团还将推动漂浮式远海风电技术、集群式海上风电智能运行控制检修等技术研发应用,为持续推动新能源高质量发展贡献三峡力量。


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