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(fēng)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(fēng)電項目，也是MySE5.0MW機型首個批量化應(yīng)用的項目。
布爾津項目是三峽新能源經(jīng)過測風(fēng)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(shè)成本，還能最大限度利用風(fēng)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(fēng)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(fēng)電項目中標(biāo)機型平均容量達到4兆瓦以上，投標(biāo)最大機型容量更是達到了5.6兆瓦。
大風(fēng)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(fēng)機大型化的報告預(yù)測，未來30年，全球陸上風(fēng)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(lǐng)者，據(jù)CWEA數(shù)據(jù)，截至2019年底，全國3.0MW及以上陸上風(fēng)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(fēng)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(biāo)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(qū)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(fēng)機技術(shù)，并做到了國內(nèi)在這一領(lǐng)域的引領(lǐng)。
這款MySE半直驅(qū)機型為何能在十幾年的時間內(nèi)讓明陽成為中國大兆瓦機組的引領(lǐng)者？
大兆瓦風(fēng)機引領(lǐng)者
01半直驅(qū)技術(shù)研發(fā)的心路歷程
早在2008年，明陽智能的高層領(lǐng)導(dǎo)在德國考察時就發(fā)現(xiàn)了半直驅(qū)技術(shù)方案，并基于對未來風(fēng)電發(fā)展趨勢的預(yù)判，果斷選擇主推該技術(shù)。經(jīng)過兩年的攻關(guān)，2010年，明陽開發(fā)出基于半直驅(qū)技術(shù)的超緊湊型風(fēng)電機組。這款機型直接取消主軸設(shè)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(fēng)電機型——MySE系列，可適用于高溫、低溫、高原、山地、高寒、臺風(fēng)等區(qū)域。
據(jù)這款機型的設(shè)計負責(zé)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(yīng)用大容量機組，可以大大減少所需設(shè)備和機位點的數(shù)量，不僅降低征地的難度，也削減了設(shè)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(dāng)前各地區(qū)對風(fēng)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(nèi)蒙古自治區(qū)全區(qū)經(jīng)濟工作會議提出，內(nèi)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(fēng)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(fēng)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(jié)構(gòu)設(shè)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(fù)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(fù)雜地區(qū)的風(fēng)電開發(fā)成為可能。
據(jù)上述負責(zé)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(qū)機組的機艙較小，相應(yīng)縮短了風(fēng)輪與塔架之間的距離，也讓載荷傳遞路徑更短?！?/p>
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(yīng)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(shù)，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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)的產(chǎn)品。
02輕量化、高效率、高可靠性，一個都不能少
新技術(shù)的誕生總是有其特定的時代背景，半直驅(qū)技術(shù)也不例外。2008年前后，國外研發(fā)機構(gòu)開始推出集成式的傳動鏈技術(shù)，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(qū)技術(shù)應(yīng)運而生。
半直驅(qū)指的是在前期集成式技術(shù)方案的基礎(chǔ)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化效率也得到提高。值得一提的是，同軸設(shè)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(qū)機型保留的齒輪箱設(shè)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(shè)計還能夠讓機組在更低的風(fēng)速上實現(xiàn)切入，從而可以在更寬的風(fēng)速區(qū)間內(nèi)高效利用風(fēng)能資源。
更重要的是，半直驅(qū)技術(shù)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(fēng)面的增大，施加在塔架和基礎(chǔ)上的載荷也將相應(yīng)增加，這不僅會增加基礎(chǔ)的建造成本，還使得機組投運后的安全風(fēng)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(shè)計，擁有緊湊結(jié)構(gòu)的半直驅(qū)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(shù)路線相比，半直驅(qū)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(qū)技術(shù)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(shù)，讓機組感知未來
對于一款機型而言，好的硬件和系統(tǒng)設(shè)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(fù)雜地形環(huán)境中，這些地區(qū)的風(fēng)速、風(fēng)向、湍流、溫度等因素多變，如何根據(jù)外部條件迅速調(diào)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(nèi)的主流觀點認為，解決問題的關(guān)鍵在于讓設(shè)備快速感知外部環(huán)境的細微變化，并主動做出應(yīng)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(shù)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(xué)習(xí)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(shè)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(diào)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(shù)在風(fēng)電開發(fā)中的另一個主要應(yīng)用則是針對預(yù)防性運維，即通過對核心指標(biāo)的數(shù)據(jù)進行分析，預(yù)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(fēng)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(yù)警。這樣，運維人員可以根據(jù)氣象預(yù)報，選擇在小風(fēng)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(wù)部門之間形成閉環(huán)，為持續(xù)優(yōu)化技術(shù)和服務(wù)提供支撐。
未來已來，明陽智能要做的就是用預(yù)見性的戰(zhàn)略、持續(xù)創(chuàng)新升級的技術(shù)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(biāo)的指引下攜手所有風(fēng)電人開創(chuàng)風(fēng)電行業(yè)更美好的未來。
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