剛剛落幕的2023北京國際風能展上,中船海裝發布H202-7.XMW陸上和H260-12.5MW海上兩款新品風電機組。讓業內稍顯疑慮的是:在18-22MW爭相亮相的“軍備競賽”下,向來以大型化路線領先的中船海裝表現得并沒有行業預料的激進,這是緣何?
中船海裝總經理助理張凱一語道破其中緣由:中船海裝放慢了大型化機組的開發腳步,把關注重點放在機組質量和發電收益提升上,將全力打造更加優質可靠、讓客戶放心、讓市場滿意的精品機組。
這也驗證了筆者與中船海裝研究院兩位副院長文茂詩、張萬軍的深入交流:對中船海裝來說,大兆瓦技術沒有天花板,但當下其選擇將“穩定可靠前提下提高發電量,降低度電成本”作為整體產品線發展的內在邏輯,深度踐行“打造優質可靠產品”的核心理念。

中船海裝總經理助理張凱
01技術驅動,尋求LCOE最優解
一直以來,數字化技術是推動風電產業升級、創新發展的重要手段。近年來,中船海裝依托高水平研發實力,相繼打造出囊括風電全生命周期設計的“一體化設計平臺”、新一代載荷仿真軟件,在推動風電整體設計尋優、保障設備穩定可靠、提升風電全生命周期效益上起到了重要作用。
“一體化設計平臺可以實現三個功能:市場需求和整機參數匹配、各大部件參數之間的互相匹配,以及整機參數與零部件成本的自動尋優匹配。以支持我們找到從風電場選址到發電運營的度電成本最優選擇。”張萬軍說。

中船海裝研究院副院長張萬軍
打個比方,由于國內各地風資源不一,機組選型就需要將地形地貌、風速氣溫、電網接納等因素與機組參數進行匹配,這是第一步;機組選型初步確定后,需進一步匹配葉片、塔筒配套;第三步,大部件就位后,通過葉片、齒輪箱、發電機,塔筒高度、載荷等一系列設計參數的變化,與零部件成本的變化對比來實現自動尋優。
比如本次發布的H202-7.XMW陸上風電機組就采用一體化設計技術,利用葉片與整機一體化設計平臺,將整機參數、載荷設計、先進控制、葉片氣動及葉片結構等多參數迭代尋優,最大限度優化整機載荷設計,實現葉片與整機的最優匹配。

此次發布的H260-12.5MW海上風電機組,也是基于一體化設計平臺中的BP級載荷數據庫等,經整機核心參數匹配設計平臺反復測算,實現了機組、葉片、支撐結構與風場的最優匹配,最終形成行業同級別機型單位千瓦掃風面積最大、發電性能最優、性價比最優的總體設計。
“而且,目前行業一般遵循國際通用的IEC標準,但中國風電現在已走在國際前列,極限風速、空氣密度、溫度分布等應用場景更是遠多于國際水平。所以我們正在考慮如何在此標準之上將國內風電設備的潛力進一步發掘和釋放出來。”張萬軍指出。
為此,中船海裝搭建了基于傳感器的大量測試閉環,一方面進一步優化機組運行可靠性水平、提升發電量,另一方面,在大量傳感數據的反饋下,探尋可靠性的技術設計邊界。

中船海裝研究院副院長文茂詩
另外值得一提的是中船海裝自行研發的“第三代載荷仿真體系”。據文茂詩介紹,中船海裝全新打造的SuperBladed+葉片載荷迭代平臺,通過底層模型驅動實現機組與葉片的無縫迭代設計,尤其在氣動穩定性優化、凈空優化等單目標局部優化中有出色的優化成果,支持實現更優的葉片氣動設計和結構設計,有效降低整機載荷。
而且,中船海裝已將該平臺在風電產業鏈中開放,在新一代機型設計中更是達到了迭代400多次,與產業鏈伙伴共同實現了原基礎上降載20%的突破。

02超前布局,錨定高質量未來
2022年,中船海裝已經針對中高風速海域推出了18MW海上風電機組,以及針對“沙戈荒”風電大基地的10MW陸上機組。加上今年7.XMW陸上和12.5MW海上兩款新機型的推出,標志著中船海裝實現了中、高、低風速大兆瓦機型全覆蓋,進一步拓寬了中國風電開發空間與邊界。
那么,未來中船海裝是否還會聚焦大型化機組?
“答案是肯定的。”張萬軍回答,“在保障質量與可靠性前提下,我相信中船海裝會堅持大型化路線不動搖。”
其實,無論從市場還是技術哪個方向來看,目前風電設備大型化都尚未觸及天花板,還有進一步增長的空間。行業對于降本增效的驅動未來還將主要依賴于大功率設備的應用,而從技術創新上看,更大尺寸、更大功率的主設備均已在水電、火電等其他電力領域得到應用驗證,意味著風電主設備也遠未達到工業設計的邊界。

而且,從中船海裝具有開拓性成就的深遠海漂浮式風電來看,大兆瓦機組是攤平浮體成本,降低漂浮式風電總體造價的關鍵,也是未來中船海裝持續突破的方向。
更為重要的是,堅定不移地推進核心部件國產化進程,也是未來風電產業保持全球競爭力的不二之選。本次發布的H260-12.5MW海上機組整機國產化率達到90%,葉片、齒輪箱、發電機等核心零部件實現100%國產化。
此外,張萬軍預測,隨著AI技術在各個工業領域的滲透,未來智能化會穿透所有的風電設計和驗證環節,推動風電設計向更加精益化的方向進步。
并且,不管是電網友好性要求,抑或是新型電力系統的廣泛推進,以風電制氫、風電+儲能、海上風電+海水養殖等為代表的“風電+”都將成為未來主流可再生能源開發模式。在本次900平米的中國船舶集團巨大展位上,也囊括了“風電+綜合能源開發建設”等一站式整體解決方案,向行業展示了中船海裝全面化、系統化解決方案的能力。

本次風能展上,為了進一步配合《全球風電產業鏈供應鏈安全宣言》,中國船舶集團風電產業鏈也發布了《高質量發展宣言》,落實產業鏈在“開發、設計、生產、服務、管理”上的“五協同”任務。這一系列動作都展現了中船海裝做強產品質量、提質增效的決心,和打造全球風電產業核心競爭能力的信心。
堅守可靠性和安全性為底線,以技術創新作為保障上述底線的第一驅動力,推動實現風電持續地降本增效。是北極星風力發電網與文茂詩、張萬軍兩位副院長交流時多次提及的關鍵。正如秦海巖秘書長所說,當風電度電成本進一步降低,甚至無限接近于零的時候,風電將打開無限的應用場景和想象空間。而中船海裝也將為實現這個目標而全力奔赴。
