海上风电，远景凭什么?

　　把自己定位为一家技术公司的远景能源，2014年成为中国海上风电最大的整机供应商，2015年在手订单表明这家公司的“海上智能风机”仍是海上风电投资商看好的海上机型——远景凭什么？
　　受访嘉宾：Anders
　　远景丹麦创新中心研发总监
　　《风能》：近两年，中国海上风电提速，投运中的海上风电场受到业内外关注，但相关方不太情愿对外透露这方面的数据，这折射出中国风电的开放程度不够。您能否从整机商的角度，分享远景“4MW海上智能风机”的运行数据？
　　Anders：2015年4月至11月，32台远景“4MW海上智能风机”在如东海上风电项目的平均可利用率已超过99%，整场平均故障间隔时间（MTBT）超过2000小时，平均故障检修时间（MTBR）为2000小时以上。可以说，可靠性数据已经和目前欧洲顶级海上风电场在一个水平线上。
　　《风能》：海上风电机组的可靠性是业主最为看重的方面，从更广泛的层面看，人们可能想从中了解得更多。请问基于哪些要素使远景能源的4MW海上机型达到了和欧洲顶级海上风电场的水平？
　　Anders：在自主设计海上大功率“智能风机”方面的技术优势，使远景能源具有很强的海上机型优化及工程服务能力。原因也很简单，唯有自主设计才能让机型及运行优化更有针对性、更有效率和更低的度电成本。
　　远景能源完全自主设计海上大功率“智能风机”源于强大的技术研发基因，近几年率先在全球推出低风速“智能风机”、智慧风场、格林云平台、海上“智能风机”、全生命周期风电场解决方案，促进了产业的理性繁荣。
　　在远景能源内部认同这样一个观点，那就是创新不能等、挑战不能停，也正是这样的紧迫感和浓厚的技术氛围，培育了公司对海上风电产品的洞察力和价值发现，并贯穿到从概念设计到产品实现的全过程。
　　实际上，几年前远景能源就开始了“海上智能风机”的研发工作，历经1.5MW、2.5MW、3.6MW和4.XMW等海上智能机型平台的修炼，实际批量运行业绩更是表明远景“4MW海上智能风机”是一款具有很高可靠性和经济性的机型，符合远景能源持续降低海上度电成本的技术理念。
　　《风能》:您能否结合如东海上风电场项目运行实际，谈谈远景4MW海上智能风机的特点或亮点？
　　Anders：可以说，远景“4MW海上智能风机”有三大技术亮点：一是运行可靠性。这款机型的运行可靠性是由可靠性设计决定的。在可靠性设计上，远景全球研发团队遍访欧洲上千例海上风电失效案例，保证已有失效模式不会在远景大功率“海上智能风机”上发生。此外，针对“海上风机”高可靠性的要求，远景全球研发团队定义了高可靠性指标，并将其分配到零部件级，做到在基因层面保障机型的设计可靠性。从实际运行数据来看，通过风电机组适应性控制策略优化，这款机型正逐步实现欧洲顶级海上风电场平均故障检修时间2000小时的高可靠性指标。
　　也正是可靠性指标的持续提升，有效保障了机组优异的发电性能。今年9月29日，台风“杜鹃”在我国福建沿海登陆，受此影响，江苏如东地区风力好于往日，当天远景“4MW海上智能风机”整场发电小时达到23.6小时，排名首位。11月27日，寒潮来临，当日远景“4MW海上智能风机”发电小时数为23.84小时，排名第一，且所有机组运行稳定，均无故障。
　　二是智能化控制。远景“4MW海上智能风机”通过使用数据洞察到两个问题，一个是风正在做什么，另一个是下一步风还要干什么，从而能够准确地感知自身的状态和外部环境条件，通过控制策略优化和运行方式调整使其始终运行在最佳工况点。针对海上风况特点，远景全球研发团队开发了大风轮的载荷优化算法、基于疲劳寿命的优化运行算法、发电量自动寻优算法，并为这款机型匹配了整机振动模态测量、整机载荷测量以及齿轮箱和主轴承载荷、激光测风、叶片变形测量等先进的状态监测系统，使机组整体运行优化和子系统部件的智能化故障诊断与预测成为现实。
　　三是一体化设计。远景全球研发团队整合全球资源，组建全球领先的海上风电机组、塔筒和基础一体化设计团队。一体化设计团队结合中国海上风电工装设备和施工能力，将整机重量、物流运输、海上吊装延伸到整条价值链中，通过采用系统集成设计及降载技术，使如东海上风电项目的基础整体造价降低了10%。
　　《风能》：在海上风电领域，作为一家技术公司，远景能源有何值得与业界分享的新产品，以及有哪些实质性的技术创新？
　　Anders：远景能源自主研发的3.6MW、两叶片局部变桨和碳纤维主轴技术的海上原型机，已在丹麦运行了3年时间，期间由丹麦政府出资组织丹麦Ris?国家实验室、DONG能源和远景能源对该机型进行了多项测试，结果表明这款机型与设计预期完全吻合，能有效应对台风工况，降低基础载荷50%以上，整体降低海上风电建设成本20%以上。来自亚洲、欧洲的海上风电投资商多次到现场实地考察，考虑使用这款机型开发海上风电。
　　着眼海上风电未来，远景能源正在进行的技术创新主要有两项，一是2015年欧盟决定资助远景能源1亿元人民币，以推动由其主导研发的EcoSwing超导风机项目。远景能源的EcoSwing超导发电机定子线圈采用传统方式，而转子线圈采用独特的高温超导材料制成。这些转子线圈安装在真空环境中，使用压缩氦气控制在77K临界转化温度以下，实现转子超导状态。
　　超导技术成功应用于风电机组行业后，对风电领域来说，将是一种非线性的颠覆式改变，这一应用将大幅度提高发电机功率密度和转矩密度，预计超导直驱方案将减轻塔顶重量至少30%，在风电机组本体减重的同时，又极大程度上降低了平台成本，可谓一箭双雕。
　　另一项是引用航空技术，开创性地将三维设计应用于风电机组叶片设计，依据空气动力学，对叶片的8个剖面做了详尽分析，并成功大幅降低了叶片的疲劳载荷，提升了年发电量。去年FlexSys公司采用无襟翼设计机翼（FlexFoil），解决了困扰飞机设计师和工程师多年的操纵面间隙问题。这一技术去年才对外宣布，但远景专家敏锐地察觉到这一技术应用于风电机组叶片的可能性。FlexFoil采用柔性机翼，即无缝、几何外形可改变的后缘操纵面，代替标准开式连接的襟翼。该设计是让结构长度上的每个单元都承受变形载荷，使机翼蒙皮一致受力弯曲，形成无缝的风切入几何机构。FlexFoil柔性机翼能够以50度/秒的相应速率从-9度偏转至+40度，可以满足实时阵风载荷减缓的需求。该设备的扭转形变可以达到1度/ft(0.3m)。此外，该新型结构的额定载荷超过10000磅，具有2.4倍过载的安全系数，并已通过疲劳、温度和耐化学测试。
　　经过测试发现，这一技术应用到风电机组叶片同样可以有效减少风阻，提高能量可利用率。柔性机翼通过产生微小的形变来减轻气动载荷，在载荷建立起来之前就将其全部卸掉，而不会产生严重的后果。