本報記者 葉偉

“目前，我國風(fēng)電機組實現(xiàn)了大型化、平臺化、智能化和模塊化發(fā)展，進入技術(shù)‘無人區(qū)’?！痹?月16日舉行的第十九屆中國可再生能源大會風(fēng)能分會暨風(fēng)電高質(zhì)量發(fā)展大會上，中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖表示，這不僅能夠提高風(fēng)機的捕風(fēng)面積，大幅增強捕風(fēng)能力，增加風(fēng)能利用率，顯著提升發(fā)電量，而且能夠推動成本下降，提升風(fēng)電經(jīng)濟性。

風(fēng)機大型化趨勢加速演進

近年來，無論是單機容量、裝機規(guī)模，還是技術(shù)水平，我國風(fēng)電都已走在世界前列。

7月19日，全球最大單機容量風(fēng)電機組——華能18兆瓦超大風(fēng)電機組在遼寧營口啟動發(fā)電，為后續(xù)大容量海上風(fēng)電機組批量化安裝應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。

該機組整機國產(chǎn)化率超過99%，采用齒輪箱、發(fā)電機、軸承一體化設(shè)計，地面變壓器等電氣設(shè)備被集成至機艙內(nèi)，機組結(jié)構(gòu)更緊湊，空間利用率更高，協(xié)同性得到顯著提升。據(jù)技術(shù)人員介紹，機組葉輪掃風(fēng)面積達5.3萬平方米，相當(dāng)于7.5個足球場。在滿發(fā)風(fēng)速下，葉輪每轉(zhuǎn)動一圈可發(fā)電44度，比傳統(tǒng)半直驅(qū)設(shè)計機組發(fā)電效率提升10%。單臺機組每年可輸出7400萬度清潔電能，滿足4萬戶家庭年用電需求，相當(dāng)于每年可節(jié)約標(biāo)煤約2.5萬噸、減少二氧化碳排放約6.1萬噸，節(jié)能減排效果顯著。

“可以用‘飛躍’一詞形容我國風(fēng)電機組的發(fā)展速度?！边h景能源高級副總裁、風(fēng)機產(chǎn)品線總裁婁益民說，海上風(fēng)電機組的單機容量從2021年的6-7兆瓦、2022年的8-9兆瓦，到2023年提升至8.5-11兆瓦；完成吊裝的機組最大單機容量從2021年的10兆瓦、2022年的11兆瓦，到2023年提升至16.5兆瓦，2024年更是提升至18兆瓦。同時陸上風(fēng)電機組單機容量突破10兆瓦。此外，葉片長度從2021年的剛突破百米，到如今143米長的葉片已下線。

金風(fēng)科技副總裁陳秋華表示：“技術(shù)創(chuàng)新和全產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)是風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的底層驅(qū)動源，尤其是伴隨著沙戈荒、千鄉(xiāng)萬村、以大代小、深遠海等復(fù)雜應(yīng)用場景的不斷涌現(xiàn)，風(fēng)機大型化趨勢加速演進。”

風(fēng)電機組變得更“聰明”

除了大型化外，我國風(fēng)電機組在平臺化、智能化、模塊化等方面也取得顯著進展。

8月13日，全球單體容量最大的漂浮式風(fēng)電平臺“明陽天成號”歷經(jīng)兩天多航程，最終抵達明陽陽江青洲四海上風(fēng)電場。

“明陽天成號”由全球海上風(fēng)電領(lǐng)軍企業(yè)明陽集團自主研制，兩座塔筒呈“V”字形排列、搭載兩臺8.3兆瓦海上風(fēng)機，總?cè)萘窟_到16.6兆瓦，可應(yīng)用于水深35米以上的全球廣泛海域。其葉輪最高處達219米，空中最大寬度約為369米。據(jù)測算，“明陽天成號”正式投運后，平均每年可發(fā)電約5400萬度，能滿足3萬戶三口之家一年的日常用電。

創(chuàng)新和智慧化是“明陽天成號”最大的特點。“明陽天成號”安裝有超過3000個智能感應(yīng)器，可實時感知2000多個零部件運行狀態(tài)；采用模擬仿生算法和人工智能算法，通過一系列智能策略，能夠靈活應(yīng)對氣候、季節(jié)等復(fù)雜多變的環(huán)境條件，實現(xiàn)自主調(diào)節(jié)控制參數(shù)和策略，從而最大程度提升發(fā)電性能。

“風(fēng)電機組相當(dāng)于一個巨型機器人，100千瓦機組的監(jiān)測參數(shù)和通道只有150個，智能化監(jiān)控模型只有10余個，控制代碼只有5萬行。而‘明陽天成號’的監(jiān)控模型達到60多個，實現(xiàn)控制策略的代碼有500萬行?！鼻睾r介紹說，隨著新技術(shù)應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，風(fēng)電機組變得越來越聰明，從而不斷提高著風(fēng)力發(fā)電機組的效率和可靠性。

陳秋華表示，在風(fēng)電機組大型化持續(xù)迭代、產(chǎn)業(yè)鏈不斷融合發(fā)展的過程中，數(shù)字化、人工智能等新技術(shù)深度嵌入，為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮著重要作用。

關(guān)注新產(chǎn)品使用潛在風(fēng)險

當(dāng)前，風(fēng)電機組快速發(fā)展，已進入技術(shù)“無人區(qū)”，但新產(chǎn)品從研發(fā)到大批量生產(chǎn)投運，仍需要經(jīng)歷多個步驟。

“在當(dāng)前機組大型化趨勢下，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈能力與行業(yè)發(fā)展態(tài)勢匹配度明顯不足，核心部件制造工藝、出廠及現(xiàn)場運行測試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)存在問題和風(fēng)險?！标惽锶A表示，為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，在整機上游，核心部件型式測試和驗證需要實現(xiàn)“應(yīng)測盡測”，葉片、傳動鏈、混塔等核心部件嚴(yán)格逐級測試。作為整機企業(yè)，應(yīng)深化基于極端事件防護、大部件診斷及自適應(yīng)優(yōu)化技術(shù)，以智能化提升機組運行環(huán)境適應(yīng)性、可靠性。在整機下游，應(yīng)明確“低成本不等于低度電成本（LCOE）”觀點，LCOE受發(fā)電量、一次投資、全生命周期運維費用等因素影響，為避免投資風(fēng)險發(fā)生，機組全生命周期可靠性至關(guān)重要。

“目前，大型風(fēng)電機組的全球行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范遠遠滯后于市場上產(chǎn)品和技術(shù)推出的節(jié)奏?！眾湟婷裾f，一款風(fēng)電機組產(chǎn)品從開發(fā)到并網(wǎng)運行，需要經(jīng)歷概念設(shè)計、計算負(fù)荷、控制設(shè)計、零部件校準(zhǔn)、樣機測試、小批量驗證、型式認(rèn)證等一整套開發(fā)流程，葉片、傳動鏈等核心大部件的開發(fā)同樣如此。“如果采用未經(jīng)完整驗證的機組，將使業(yè)主面臨設(shè)備故障或質(zhì)量風(fēng)險、巨額投資無法產(chǎn)生必要投資回報率的困境?！?/p>

婁益民進一步表示，全產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)認(rèn)真總結(jié)在設(shè)計、制造、測試、驗證過程中獲得的知識、經(jīng)驗、解決方案，并將其沉淀為大型風(fēng)電機組的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，供行業(yè)參照。同時，風(fēng)電企業(yè)要搭建產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品制造工藝、產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字化仿真、產(chǎn)品測試驗證等模型，保障研發(fā)出更高穩(wěn)定性和可靠性的產(chǎn)品，支撐大兆瓦機組安全、健康、高質(zhì)量地向前走。