近日,由中国长江三峡集团有限公司与新疆金风科技股份有限公司联合研制的WH252-16兆瓦海上风电机组在福建平潭三峡海上风电场成功完成吊装。

据了解,这是全世界单机容量最大的海上风机,标志着我国海上风电大容量机组在高端装备制造能力上实现重要突破,达到国际领先水平。

那么这台海上风机到底有多大?数字显示,海面上,16兆瓦风机轮毂中心,距离海面的高度达到152米,相当于50层楼高,叶轮直径252米,叶轮扫风面积约5万平方米,相当于7个标准足球场的面积。叶片长123米,能够同时容纳300个成年人并肩站立。

这么大的风机可以带来哪些超常的作业能力?在额定工况下单台机组每转动一圈可发电约34千瓦·时,平均每年可发6600万千瓦·时清洁电能,满足3.6万户三口之家一年的正常用电。

大型产品的背后是强大的制造能力,这台16兆瓦风电机组核心关键部件均已实现100%国产化,同时带动了整个风电产业链以及海工能力、制造能力的全面升级。

据三峡集团福建公司副总经理刘建平介绍,16兆瓦海上风电机组攻克了超长柔性叶片、大型主轴轴承、超大容量发电机小型化等一系列关键技术难题。机组运行状态监测数字化水平高,能够针对台风等恶劣天气智能调整运行模式,确保风机安全和高效发电。

众所周知,设备叶片长度越长,制作难度也就越大。叶片制造企业连云港中复连众复合材料集团有限公司副总经理刘卫生表示,此次吊装的叶片长123米,单支质量超过50吨,叶根直径超过5米,表面积突破1000平方米,制作难度极大。为了完成制造,该企业研发团队通过对叶根变形进行仿真预测再进行支撑优化。制造团队模拟各生产环节,使相关部件及叶片生产畅通无阻,同时利用多年积累的灌注技术,实现了超大面积、超厚部件的完美灌注。另外,该叶片内部主梁结构突破性采用碳纤维材料,重量减轻了20%。

尤为重要的是,这款叶片96%以上的材料实现了国产化,技术工艺上拥有100%的自主知识产权。此外,叶片适配的16兆瓦海上风电机组建成并网发电后,不仅成为我国已投运的最大海上风电机组,也将再次提升我国海上风电装备的最新技术水准。

此外,它的主轴轴承更是结束了我国不能研发制造超大容量海上风电机组主轴轴承的历史。在行业内,海上风电主轴轴承的使用寿命一般是20年,该主轴的制造企业洛阳LYC轴承有限公司通过产品设计、工艺制造创新,把16兆瓦海上风电机组使用寿命延长到了25年。

近年来,海上风电逐步成为市场主流。海风建设施工难度高于陆风,但优势更加明显。相比于陆风建设,海风的开发要求更加严苛,前期因素更复杂、风电机组选型影响因素更多,施工运维难度及成本更高。但同时,海上风电具有资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地、适宜大规模开发的优点。在节能降碳要求、能源结构紧缺、土地成本高涨的背景下优势更加突出,中国以及欧美多国正持续推动海上风电建设发展,而大型产品的背后是实实在在的受益。

由中国可再生能源学会风能专业委员会发布的《海上风电回顾与展望2023》报告显示,到2022年底,我国海上风电新增装机505万千瓦,占全球海上风电新增装机容量的一半以上。

而风机已经开始进入到大型时代,现在14-15兆瓦风机在欧洲逐步成为主流机型,深远海布局、机组大型化已是海上风电的未来发展趋势。16兆瓦机组吊装完成,18兆瓦海上机型将陆续推出,我国海上风电布局也从近浅海逐步向深远海挺进,在关键技术、制造能力、应用领域等方面不断取得新突破。

据了解,大兆瓦机组可以有效减少同等装机规模的风机数量,节约海域使用面积,是当前海上风电降本增效的重要途径。也就是说,16兆瓦海上风电机组的安装落地,将有效降低海上风电项目度电成本、提高项目收益率。

在海上风电蓬勃发展的同时,也有专家提出未来市场发展需要规范竞争秩序,理性发展。中国能源研究会特邀副理事长、中国南方电网有限责任公司原总经理钟俊在近日举办的第八届全球海上风电大会上表示,海上风电造价仍然很高,通过这几十年的努力,国产化率基本达到100%,造价下降后将带来更强的竞争优势。优化开发,进一步降低海上风电造价,规范竞争秩序,这一切还需全产业链齐心协力、共同努力。

远景集团高级副总裁田庆军表示,技术创新助推海上风机进入“大”时代,理性发展呼唤“长期主义”。大兆瓦、深远海对海上风机的可靠性要求更加严苛,需要产业链各环节坚持“长期主义”。整机商要加强基础研究、用技术创新解决成本、性能、质量的不可能三角,开发商则要充分考虑风电场全生命周期可靠性,给技术创新更多验证时间。

全球风能理事会战略总监赵锋谈到,14-15兆瓦可能在欧洲成为2035年的主流机型。中国目前在吊装16兆瓦机组,18兆瓦海上机型也已经推出。通过推出新机型来降本的同时,一定要考虑产业链配套和未来行业的健康发展。

他表示,中国海上风电一路走来,技术进步是重要的推动因素,结合目前全球整体发展情况来看,无论是在欧洲召开的风能会议,或是美国及欧盟任何一个成员国大会,整机商都在呼吁技术进步。技术发展没有穷尽,但从产业链、质量安全角度,有必要放缓。(记者 郭宇)

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