视频 | 为何这家整机商能成为大兆瓦机组的引领者

　　2020年12月，安装明阳智能MySE5.0MW机型的三峡新能源新疆布尔津风电项目成功并网，这是亚洲陆上单机容量最大商业化风电项目，也是MySE5.0MW机型首个批量化应用的项目。

　　布尔津项目是三峡新能源经过测风选址、机型比选、发电量评估等环节后最终决定选用明阳大兆瓦机组的。究其原因，一方面业主认为大兆瓦机型是未来的发展趋势；另一方面，大兆瓦机组不仅可以减少占地面积，降低投资建设成本，还能最大限度利用风速高的机位点，使整场收益最大化。

　　

　　从布尔津项目可以看出，机组大型化趋势的发展源于风电项目开发外部环境的变化以及降本压力下开发商对效益的追求。近些年，这一趋势十分明显，根据CWEA数据，2019年中国新增装机的机组平均单机容量为2.45兆瓦，同比增长12.4%。且3兆瓦及以上机组的装机容量占比达27%，同比增加107%。这样的发展趋势可以从具体项目中得到验证。2019年，国家电投乌兰察布600万风电项目中标机型平均容量达到4兆瓦以上，投标最大机型容量更是达到了5.6兆瓦。

　　

　　大风机进化永无止境。据彭博新能源财经发布的一项对未来风机大型化的报告预测，未来30年，全球陆上风电机组单机容量最大将达到15MW，叶轮直径达260米。

　　

　　目前，明阳智能已成为机组大型化趋势的推动者和引领者，据CWEA数据，截至2019年底，全国3.0MW及以上陆上风电机组累计装机9545MW，明阳智能占比44.6%；2019年，全国3.0MW及以上陆上风电机组新增装机4890MW，明阳智能占比57.3%。在累计装机和2019年新增装机上，明阳智能排名双双第一。

　　

　　其实，MySE3.0兆瓦及以上机组，不仅市场占比第一，实际表现也得到了市场验证。2020年7月1日至2020年12月31日，国家电投霍林河项目累计发电量5216万千瓦时，在同场对标中居首，这是明阳智能MySE3.6-135/85机型在此项目中交出的半年成绩单。

　　

　　回顾这几年明阳智能大兆瓦机组的研发历程，可谓一步一个脚印，从2016年MySE3.0兆瓦半直驱机型发布，到2018年的MySE4.0兆瓦、2019年的5.0兆瓦，再到2020年发布的6.25兆瓦，明阳智能始终知行合一，脚踏实地，钻研大兆瓦风机技术，并做到了国内在这一领域的引领。

　　

　　这款MySE半直驱机型为何能在十几年的时间内让明阳成为中国大兆瓦机组的引领者？

　　

　　早在2008年，明阳智能的高层领导在德国考察时就发现了半直驱技术方案，并基于对未来风电发展趋势的预判，果断选择主推该技术。经过两年的攻关，2010年，明阳开发出基于半直驱技术的超紧凑型风电机组。这款机型直接取消主轴设计，传动链轴向长度缩短了四五米，机舱布局更加紧凑。

　　

　　为了让这款机型更加适用于中国特殊的气候、资源条件，明阳智能的研发团队经过不断的钻研，升级改造，以及长期的探索积累，最终推出第四代、也是其目前的主力风电机型——MySE系列，可适用于高温、低温、高原、山地、高寒、台风等区域。

　　

　　据这款机型的设计负责人介绍，MySE机型具备较好的经济性，主要体现在征地、运输、吊装等方面，这得益于其所具有的大容量、轻量化特点。

　　

　　一个简单的逻辑是，在机组价格略有增加的情况下，通过应用大容量机组，可以大大减少所需设备和机位点的数量，不仅降低征地的难度，也削减了设备、运输、施工的成本，有效提高项目开发的整体经济性。而且在当前各地区对风电开发用地审批愈加严格的情况下，大兆瓦机组优势凸显。举例来说，2020年12月27日，内蒙古自治区全区经济工作会议提出，内蒙古全区50.46％的国土划入生态保护红线，明确提出在草原森林等重要生态功能区不再新上风电、光伏项目。这意味着如果在有限空间、有限资源的情况下发展风电，大兆瓦机组可以更好地满足项目开发需求。

　　

　　另外，借助超紧凑结构设计，MySE机型的轻量化特点十分突出。以3MW机舱为例，其重量比同等容量其他路线机组轻三分之一左右，长度则短了近一半。在复杂地形，尤其是在中东南部山区，这种体积和重量上的优势对于运输与吊装所具有的价值不言而喻，在降低运输和吊装难度，减少投资的同时，也让地形更为复杂地区的风电开发成为可能。

　　

　　据上述负责人介绍，MySE机型的载荷传递方式十分有特色。“通过将主轴轴承、齿轮箱和发电机组合为一个整体，使得载荷直接由主轴轴承传递到齿轮箱和发电机外壳，再经偏航系统传递到塔架。同时，由于半直驱机组的机舱较小，相应缩短了风轮与塔架之间的距离，也让载荷传递路径更短。”

　　

　　而且这款机型的轮毂和机舱均使用铸件外壳直接密封，使其拥有优异的防腐性能，可以适应重盐雾、高潮湿、强沙尘、超高温和强紫外线等环境。

　　

　　此外，为了提高齿轮箱的可靠性，这款机型的齿轮箱采用柔性销轴技术，使得多个齿轮之间的载荷分布更加均匀，均载系数达到1.05，降低了单个齿轮的负载。明阳智能还是业内唯一一家对齿轮箱、主轴轴承和发电机轴承等采用强制油润滑方式的厂家，可以实现不间断润滑，齿轮油颗粒尺寸5微米，洁净度标准堪比航空发动机。

　　

　　依托这些开创性的做法，MySE机型成为了一款具有航空级品质的产品。

　　

　　新技术的诞生总是有其特定的时代背景，半直驱技术也不例外。2008年前后，国外研发机构开始推出集成式的传动链技术，比如集成式的双馈高速传动链，将主轴和主轴承集成到齿轮箱里，轮毂则直接与齿轮箱输出法兰连接，但是这种机型仍然没能完全解决高速轴与发电机的对中困难问题。在这种情况下，中速传动半直驱技术应运而生。

　　

　　半直驱指的是在前期集成式技术方案的基础上，又对齿轮箱和发电机进行集成，去掉高速轴，齿轮箱输出轴和发电机的联接同轴。

　　

　　这些创新产生了立竿见影的效果。较低的转速大大降低系统发生故障的概率；去掉高速轴，将齿轮箱与发电机进行集成，不仅进一步缩小了机舱的体积，减轻机舱的重量，能量转化效率也得到提高。值得一提的是，同轴设计在从根本上规避了对中难题的同时，也提高了机组的可靠性。

　　

　　同时，半直驱机型保留的齿轮箱设计则可以提供较低的增速比，大幅减少永磁发电机所需的磁极数量，使得发电机体积相对更小。此外，这种设计还能够让机组在更低的风速上实现切入，从而可以在更宽的风速区间内高效利用风能资源。

　　

　　更重要的是，半直驱技术路线还解决了机组大型化与轻量化共存的难题。由于要采用更大功率的发电机，不可避免地会增加机舱体积和重量。再加上迎风面的增大，施加在塔架和基础上的载荷也将相应增加，这不仅会增加基础的建造成本，还使得机组投运后的安全风险上升。同时，大部件在崎岖地形下的运输、吊装也是一大挑战。通过高度集成化的设计，拥有紧凑结构的半直驱机组则具有轻量化的先天优势，完美解决了大型化与轻量化之间的矛盾。

　　

　　在做到轻量化的同时，与其他技术路线相比，半直驱机组的发电效率和可靠性优势也十分突出。因此，在保证效率和安全的前提下，半直驱技术的出现为持续推动机组朝大型化方向发展创造了更大的空间。

　　

　　对于一款机型而言，好的硬件和系统设计只是赋予了它优良的“基因”，而要让它们的性能完美表达出来，还离不开软件的支撑。在这方面，明阳智能进行了大量探索。

　　

　　目前，很多机组运行在山地、丘陵等复杂地形环境中，这些地区的风速、风向、湍流、温度等因素多变，如何根据外部条件迅速调整运行状态是机组控制系统面对的最大挑战之一。

　　

　　业内的主流观点认为，解决问题的关键在于让设备快速感知外部环境的细微变化，并主动做出应对。近年来发展迅猛的大数据、云计算、人工智能等技术为此打开了无限的想象空间。

　　

　　MySE系列机组搭载了明阳智能自主研发具有自学习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过程序的方式编入其中，并设计了很多模型，让机组在运行时可以根据所处位置的外部条件变化进行自寻优调整。这样，在提高发电量的同时，也有效降低机组的极限载荷和疲劳载荷，确保其可靠运行。

　　

　　另外，数字化技术在风电开发中的另一个主要应用则是针对预防性运维，即通过对核心指标的数据进行分析，预判部件的运行状态，最大限度降低因停机而造成的损失。

　　

　　早在2013年，明阳智能就在中山的集团总部成立大数据中心，并基于上百个风电场案例开发出大数据平台。在该平台上，每台机组的主要运行信息被实时展示出来。明阳智能的专家诊断团队通过大数据分析方法建模比对，并24小时进行运行异常预警。这样，运维人员可以根据气象预报，选择在小风时进行检修，真正实现基于状态的运维。

　　

　　为了充分挖掘数据的价值，明阳智能在大数据中心、机组研发部门、运维服务部门之间形成闭环，为持续优化技术和服务提供支撑。

　　

　　未来已来，明阳智能要做的就是用预见性的战略、持续创新升级的技术以及最优的定制化解决方案为客户创造收益，并在时代的变局中寻求新的机遇，在30·60目标的指引下携手所有风电人开创风电行业更美好的未来。