明陽智能預見海上風電

孫一琳

如同多數產業那樣，開拓海上風電業務，眼光長遠與戰略堅定，二者缺一不可。

經過十余年的探索，中國海上風電正迎來屬于自己的時代。關鍵技術屢獲突破，機組型譜不斷豐富，產業鏈體系持續完善，產業價值日益凸顯，專屬海上風電的發展模式逐步建立。2018年，我國海上風電新增裝機容量躍居世界第一。2019年，成績還在延續。隨著海上風電開發節奏逐漸加快，很多企業也兼程前行，尋求更進一步?；厥走^往，風電企業憑技術立足，用信念堅守，實現了中國海上風電從無到有的轉變。這其中明陽智慧能源集團股份公司（以下簡稱“明陽智能”）起到了至關重要的作用。

今年以來，這家總部位于廣東中山的風電企業斬獲頗豐，拿到多個海上風電大訂單，包括珠海金灣30萬千瓦海上風電項目、華能汕頭勒門（二）40萬千瓦海上風電項目、中廣核汕尾140萬千瓦海上風電項目等，在手訂單量已超400萬千瓦。一份份訂單的獲得，源于市場對該公司海上風電機組運行表現的認可。據悉，在福建福清興化灣海上風電場，明陽智能的機組已運行超過一年。在截至2019年6月8日的一個自然年內，其機組累計發電2408萬千瓦時，年利用小時數達到4378小時，可利用率保持在99%以上，發電表現領跑全場。明陽智能用多年的戰略堅守和不斷的鉆研求索，攜手行業共同推動了我國海上風電“春天”的到來。

獨具慧眼瞄準海上風電

我國海岸線長，海上風能資源豐富;海上風電用地和送出限制少;沿海地區用電需求大，海上風電不存在消納問題……說起發展海上風電的優勢，業內早已達成共識，不過知易行難。中國海域地質和氣象環境復雜、對設備性能要求高、現階段投資成本高企、運維服務體系不完善等，諸多問題不容忽視。

面對未知的領域、神秘的大海，權衡利弊之后很多企業望而卻步。但總有企業敢為人先，成為“第一個吃螃蟹的人”。明陽智能執行總裁兼首席技術官張啟應在接受本刊記者采訪時表示：“明陽智能成立于廣東，發展海洋經濟的思維深深根植于公司的基因之中。公司在新能源領域起步時，對整個行業就有一個基本的判斷，站在全球市場的視角來看.海上風電肯定是今后的發展重點。因此，我們在進入風電行業之初就瞄準這一市場。”

基于這樣的認識，2006年，明陽智能啟動了對海上風電技術的研究，開始為下一步的全面布局做準備。彼時。國內對海上風電的認知還非常淺顯，很多工作都必須從頭做起。明陽智能的研發團隊經過調研，初步確定了發展海上風電業務需要具備的條件：一是海上工況條件復雜、窗口期短，對機組可靠性的要求更加嚴苛;二是由于開發成本更高、集約用海要求嚴格，海上風電機組的大型化趨勢明顯，因此，要盡量減小設備體積、降低其重量;三是南方海域的風能資源豐富，是開發重點區域，但受臺風影響較嚴重，機組必須有對抗臺風的能力。

對中國海況和發展需求有一定了解之后，囿于國內現狀.明陽智能決定將目光投向歐洲，希冀從先驅者的經驗中獲得啟示。2008年，該公司高層在德國考察時關注到了半直驅技術方案。當時，這一技術在國外的應用中展現出很大的優勢，體積小，重量輕，加工的精度更高，能夠為海上運輸和安裝提供諸多便利，但其在國內還鮮為人知。

明陽智能總工程師賀小兵回憶起最初技術路線的選擇時，仍然難掩激動之情：“半直驅機組在國外的優秀表現讓我們看到了方向。設計上，半直驅機組在確保發電量的同時，可以減小風電機組的整體尺寸，降低機組重量，最大限度減少機組實際運行時受到的載荷，在提升機組可靠性的同時降低施工成本。綜合考慮安全風險、運輸安裝難度以及機組大型化趨勢等因素，我們決定主推超級緊湊型的半直驅技術路線?！?/p>

明陽智能海上風電發展之路由此正式起航。惟精惟一“蟄伏期”執著堅持

然而，我國海上風電開發在此后相當長的一段時間內幾乎停滯不前。首先，2008-2009年，海上風電電價政策缺位，導致投資前景不明晰;其次，風電機組技術處在起步階段，配套的產業鏈尚未成型;再次，運輸、安裝和運維等環節缺少標準和規范。此類問題，并非一朝一夕或者僅靠幾個企業振臂一呼就能解決，甚至有業內人士稱海上風電有可能成為“鏡中月、水中花”般的存在。這是很多企業預想不到的。

這段“蟄伏期”讓一些起初躊躇滿志的企業選擇了放棄，但也有一批人在外界看來似乎是“不撞南墻不回頭”。“一個行業的發展絕不可能一帆風順。我們全體明陽人對行業未來發展有著堅定的信心和十足的耐心，并且做好了長期奮斗的準備?！辟R小兵表示。

“政策始終有優化空間，我們雖不能左右其發展，但要有自己的預判，能看準未來發展。我們必須圍繞技術和產品，提高自己的適應性，讓團隊更加高效。能力更強。”技術研發出身的張啟應，決心帶領明陽智能的海上風電團隊迎難而上。

擺在他們面前的第一道難題就是，早期從國外引進的機組技術無法完全適合中國的資源條件，一些原先沒有考慮到的問題逐漸暴露出來。明陽智能的研發團隊甚至發現，國內沒有哪家供應商能提供相應的配套設備，包括變槳、軸承等。經過一番努力，仍然沒有起色，事實證明，“拿來主義”是行不通的，外來的和尚未必好念經。對此，張啟應提出：“提高企業自主研發能力是首要任務。任何時候，只有通過自主創新研發適合于自己的技術，才能真正為我們帶來更好的價值和效益?！?/p>

這也促使明陽智能針對原有技術不斷進行創新升級，一批產品相繼推出。2009年，這家企業在江蘇如東海上風電場安裝第一批MY1.5-82海上試驗機組。隨后，又向市場推出單機容量為2.5MW、6MW等的試驗機型。

在前期不斷試錯、改進的基礎上，經過長期的探索積累，明陽智能最終推出第四代、也是其目前的主力海上風電機型——MySE系列。

該系列機型采用中速永磁半直驅技術，摒棄了運用高速齒輪箱帶來的一些弊端，同時保留了半直驅機組的優勢。一是發電量高。該機組的傳動鏈效率達到97%以上;調速范圍寬，因此，可以在更寬的風速范圍內運轉在最佳的效率點，實現高效發電。二是可靠性高。半直驅技術采用兩級齒輪箱增速，搭配中速發電機，故障率大大降低，提高了整機的可靠性。三是體積小。以MySE5.5-155機組為例，機組重量只有240噸，寬度不至0 5米，比其他技術路線的5MW機組輕20%左右，能夠有效降低運輸和安裝的成本。

此外，在進行機艙、葉片等承載部件的設計時，明陽智能技術團隊通過模擬臺風從360度沖擊承載部件的工況條件計算得出載荷情況，從而讓機組符合最嚴苛的要求。

值得一提的是，這些風電機組所用的葉片、齒輪箱和發電機等大部件都是由明陽智能自主設計生產，或由其提出技術規范，指導供應商嚴格按照相關工藝要求進行制造。

技術創新不僅為企業帶來價值，更重要的是推動了行業發展。“東南沿海風能資源相對較好，但氣候環境惡劣，海床條件復雜，早期難以開發?，F在用最新的技術和機型。讓原本不適宜開發的海域具備了開發價值，這是技術進步對海上風電最大的促進作用。”明陽智能解決方案部總經理葉凡表示，“這也是明陽始終堅持技術創新的動力之一。”

據了解.明陽智能目前已經形成了較為豐富的海上風電機組產品系列，可以滿足不同海域開發的需求，通過提供定制化機組解決方案，幫助業主實現收益最大化。其中，MySE5.5-155、MySE6.45-180機組主要是針對廣東、浙江，海南等低風速、有臺風風險的市場：MySE7.25-158機組是為福建、臺灣海峽等高風速、有臺風風險的市場研發：MySE4.0-156、MySE6.45-19X機組則能夠很好地適用于江蘇、河北等低風速、無臺風的海上風電開發。

厚積薄發多措并舉完善業務鏈

經過長期的積累，明陽智能在海上風電領域已經取得了一些成績，除了擁有高可靠性和經濟性的風電機組這一核心競爭力之外，更是攜手上下游企業構建了一個完整的海上風電業務鏈條.涵蓋前期設計、機組交付、吊裝施工以及運維管理等環節，能夠為業主提供項目全生命周期度電成本最優的解決方案。

前期規劃設計的周密、細致，可以為后期的運行奠定良好基礎。機位排布更是其中的關鍵，對項目的建設周期以及全生命周期收益將產生舉足輕重的影響。明陽智能能夠通過海上機位智能優化模塊精準描述尾流場分布以及全生命周期的風向變化，基于多重變量嵌套迭代遍歷尋優方式、先進的尾流計算模型，結合風向的年際變化，實現在1～2個小時內對上萬種機位排布方案快速尋優，精準鎖定最優機位排布坐標，帶來全生命周期發電量提升。

記者了解到，在某30萬千瓦海上項目的原始方案基礎上，借助這套海上機位智能優化模塊進行調整，該風電場發電量提升了2.1%。按海上風電0.85元，千瓦時的電價計算，在25年全生命周期內，業主可增收近4億元。

與此同時，明陽智能還開展了海上風電一體化設計研究，通過提供一體化解決方案提高整體項目運行的經濟性。明陽智能海上風電項目負責人吳迪告訴記者：“風電機組的大小會直接影響基礎的造價，而基礎的投資在海上風電項目整體成本中占到20%～30%。因此，在風電機組和基礎的迭代計算中，減少基礎設計冗余，會降低基礎造價，海上風電項目的總投資將明顯降低。這也是未來海上風電的發展和突破方向。”

近兩年，我國海上風電發展有所提速，這對整機廠商的設備交付能力提出了更高要求。

談到海上機組的交付能力，明陽智能副總裁王冬冬告訴記者，“我們根據不同海域選擇最佳適用機型，合理布局制造基地。比如，我們目前在長江以北海域推出4MW機型，這部分機組可以在我們原有的九大陸上風電基地進行制造，產能充足。廣東、福建、浙江等地區則比較適用5.5MW及以上的機型。為此，明陽智能分別在珠海、陽江、汕尾、揭陽等地設立了基地，能夠覆蓋包含長江以南海域的國內、外海上風電項目。”

為了給制造環節提供良好的支撐，一方面，明陽智能不斷加強自身制造部分關鍵大部件的能力。據王冬冬介紹，該公司目前僅為5.5MW機型生產配套葉片的模具就已經有8套，并且還在以每月新增1套的速度不斷添加生產線，預計在2020年共建設投產20條以上海上風電大型葉片生產線。另一方面，明陽智能還強化與供應商合作，提前鎖定關鍵零部件供應商的產能，建立動態跟蹤機制，對供應鏈進行靈活調配，保證每一環節能按時完成供貨。

“目前明陽智能都是按照計劃的節奏在有序開展?！蓖醵硎?，“經過前期的規劃投入與積累，使我們能夠在這個國內海上風電快速發展的時期，快速且穩健地實現制造能力的提升，并為各項目交付提供有力保障。”

一旦投運，運維將是決定項目運行表現的關鍵。

明陽智能海上工程運維部副總監李永戰擁有非常豐富的風電場運維經驗，他向記者介紹，與陸上風電相比，海上風電運維存在的最大問題就是可達性差?！昂Ｉ檄h境多變，如果我們無法及時掌握風電機組的運行情況，并提前做出響應，也就無法保障機組高效運行。因此，海上風電的運維應該向預防性轉變。數字化時代的至0來為海上風電場的開發與運營提供了更多解決問題的途徑，特別是運維方面。”

明陽智能已經形成了一套完整的智能化運維系統，其中值得一提的是故障預警系統。該系統是整個運維調度的“大腦”，它實時采集風電場數據，每十分鐘自動將新收集的數據與歷史數據做比對，出現異常立即做出反應，生成包含故障預警工單在內的運維計劃，并發送至一線運維人員的移動終端。運維人員會通過移動終端處理故障預警工單，并反饋相關運行數據和工作進度等，開展預防性運維工作。

2018年9月，超強臺風“山竹”在廣東西部沿海強勢登陸，明陽智能共有8個風電場位于超強臺風12級風圈之內。在與“山竹”的正面對抗中，200余臺機組均展現出良好的適應性與可靠性。這既需要機組自身優秀基因作保障，也離不開合理運維調度的支撐。目前，明陽智能已形成了完善的海上運維臺風防御機制，從臺風季來臨前的機組排查、臺風預警發布、防御措施部署到臺風過境恢復等各個階段均形成了詳細的應對措施，有效應對臺風的襲擊。

中國海上風電已進入規?；l展階段，一時間風云際會，海上風電企業紛紛亮出自身優勢，準備乘勢而上。明陽智能海上機組的穩定運行向行業和市場釋放了一個有力信號：中國整機企業的海上機組技術和后期運維能力，完全經得起市場檢驗。

未來可期打造行業新格局

談及海上風電的未來，明陽智能的高層看得更高、更遠。明陽智能董事長張傳衛曾公開表示，“海上風電將成為中國繼高鐵之后又一張亮麗名片。大規模的海上風電開發必然帶動新材料、新工藝、重大裝備等的發展，進而形成一個龐大的產業體系，能夠為國家的經濟和綠色可持續發展帶來巨大的價值。”

這無疑有賴于全產業鏈的成熟。對此，明陽智能積極利用自己作為海上風電領域先進企業的優勢，通過密切合作培育上下游企業的能力。其與湖南南方宇航高精傳動有限公司（以下簡稱“南方宇航”）的合作為人津津樂道，雙方對于嚴控產品的質量及追求航空級品質的理念不謀而合。如今，在明陽智能的帶動下，南方宇航已經成為專業風電齒輪箱廠家，是海上風電產業鏈上的重要參與者。

與此同時，明陽智能還持續在一些前沿技術上進行投入，為未來產業發展探索可能的方向。張啟應表示：“明陽智能正探索能夠克服臺風及適應中國獨特地質水文條件的漂浮式風電機組技術，為海上風電由近海走向深遠海提供解決方案。此外，技術團隊還在預研單機容量為10～12MW的海上風電機組，進一步延續自身在大兆瓦機組研發上的優勢，引領中國海上風電發展。”

明陽智能還聯合研究院、設計院、大專院校以及安裝施工單位展開合作，將各方掌握的優秀技術整合起來，通過溝通交流著力破解行業面臨的最棘手問題，促進海上風電更加平穩、健康地發展。2019年，明陽智能與中國空氣動力研究與發展中心合作的《臺風大氣漩渦CFD模式的數值模擬效果檢驗》，對臺風及強風的湍流特性進行研究，推動風電場實現更高的發電效率。

在明陽智能高層看來，這一切的努力都是為了快速降低海上風電成本，使之具有充分的市場競爭力。“我們始終認為作為新能源，海上風電價格不能高高在上。通過整個產業鏈的完善，大規模發展海上風電，最終目標是要使老百姓真正用得上平價的電，為他們的生活創造一個更好的條件，也為綠色發展提供更大的動力?！辟R小兵指出。他的一番話展示了風電企業對自身的高標準、嚴要求和沉甸甸的社會責任感。