明陽智能預(yù)見海上風(fēng)電

孫一琳

如同多數(shù)產(chǎn)業(yè)那樣，開拓海上風(fēng)電業(yè)務(wù)，眼光長遠(yuǎn)與戰(zhàn)略堅定，二者缺一不可。

經(jīng)過十余年的探索，中國海上風(fēng)電正迎來屬于自己的時代。關(guān)鍵技術(shù)屢獲突破，機(jī)組型譜不斷豐富，產(chǎn)業(yè)鏈體系持續(xù)完善，產(chǎn)業(yè)價值日益凸顯，專屬海上風(fēng)電的發(fā)展模式逐步建立。2018年，我國海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量躍居世界第一。2019年，成績還在延續(xù)。隨著海上風(fēng)電開發(fā)節(jié)奏逐漸加快，很多企業(yè)也兼程前行，尋求更進(jìn)一步?；厥走^往，風(fēng)電企業(yè)憑技術(shù)立足，用信念堅守，實現(xiàn)了中國海上風(fēng)電從無到有的轉(zhuǎn)變。這其中明陽智慧能源集團(tuán)股份公司（以下簡稱“明陽智能”）起到了至關(guān)重要的作用。

今年以來，這家總部位于廣東中山的風(fēng)電企業(yè)斬獲頗豐，拿到多個海上風(fēng)電大訂單，包括珠海金灣30萬千瓦海上風(fēng)電項目、華能汕頭勒門（二）40萬千瓦海上風(fēng)電項目、中廣核汕尾140萬千瓦海上風(fēng)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(fēng)電機(jī)組運行表現(xiàn)的認(rèn)可。據(jù)悉，在福建福清興化灣海上風(fēng)電場，明陽智能的機(jī)組已運行超過一年。在截至2019年6月8日的一個自然年內(nèi)，其機(jī)組累計發(fā)電2408萬千瓦時，年利用小時數(shù)達(dá)到4378小時，可利用率保持在99%以上，發(fā)電表現(xiàn)領(lǐng)跑全場。明陽智能用多年的戰(zhàn)略堅守和不斷的鉆研求索，攜手行業(yè)共同推動了我國海上風(fēng)電“春天”的到來。

獨具慧眼瞄準(zhǔn)海上風(fēng)電

我國海岸線長，海上風(fēng)能資源豐富;海上風(fēng)電用地和送出限制少;沿海地區(qū)用電需求大，海上風(fēng)電不存在消納問題……說起發(fā)展海上風(fēng)電的優(yōu)勢，業(yè)內(nèi)早已達(dá)成共識，不過知易行難。中國海域地質(zhì)和氣象環(huán)境復(fù)雜、對設(shè)備性能要求高、現(xiàn)階段投資成本高企、運維服務(wù)體系不完善等，諸多問題不容忽視。

面對未知的領(lǐng)域、神秘的大海，權(quán)衡利弊之后很多企業(yè)望而卻步。但總有企業(yè)敢為人先，成為“第一個吃螃蟹的人”。明陽智能執(zhí)行總裁兼首席技術(shù)官張啟應(yīng)在接受本刊記者采訪時表示：“明陽智能成立于廣東，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的思維深深根植于公司的基因之中。公司在新能源領(lǐng)域起步時，對整個行業(yè)就有一個基本的判斷，站在全球市場的視角來看.海上風(fēng)電肯定是今后的發(fā)展重點。因此，我們在進(jìn)入風(fēng)電行業(yè)之初就瞄準(zhǔn)這一市場?！?/p>

基于這樣的認(rèn)識，2006年，明陽智能啟動了對海上風(fēng)電技術(shù)的研究，開始為下一步的全面布局做準(zhǔn)備。彼時。國內(nèi)對海上風(fēng)電的認(rèn)知還非常淺顯，很多工作都必須從頭做起。明陽智能的研發(fā)團(tuán)隊經(jīng)過調(diào)研，初步確定了發(fā)展海上風(fēng)電業(yè)務(wù)需要具備的條件：一是海上工況條件復(fù)雜、窗口期短，對機(jī)組可靠性的要求更加嚴(yán)苛;二是由于開發(fā)成本更高、集約用海要求嚴(yán)格，海上風(fēng)電機(jī)組的大型化趨勢明顯，因此，要盡量減小設(shè)備體積、降低其重量;三是南方海域的風(fēng)能資源豐富，是開發(fā)重點區(qū)域，但受臺風(fēng)影響較嚴(yán)重，機(jī)組必須有對抗臺風(fēng)的能力。

對中國海況和發(fā)展需求有一定了解之后，囿于國內(nèi)現(xiàn)狀.明陽智能決定將目光投向歐洲，希冀從先驅(qū)者的經(jīng)驗中獲得啟示。2008年，該公司高層在德國考察時關(guān)注到了半直驅(qū)技術(shù)方案。當(dāng)時，這一技術(shù)在國外的應(yīng)用中展現(xiàn)出很大的優(yōu)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(nèi)還鮮為人知。

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

明陽智能海上風(fēng)電發(fā)展之路由此正式起航。惟精惟一“蟄伏期”執(zhí)著堅持

然而，我國海上風(fēng)電開發(fā)在此后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)幾乎停滯不前。首先，2008-2009年，海上風(fēng)電電價政策缺位，導(dǎo)致投資前景不明晰;其次，風(fēng)電機(jī)組技術(shù)處在起步階段，配套的產(chǎn)業(yè)鏈尚未成型;再次，運輸、安裝和運維等環(huán)節(jié)缺少標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。此類問題，并非一朝一夕或者僅靠幾個企業(yè)振臂一呼就能解決，甚至有業(yè)內(nèi)人士稱海上風(fēng)電有可能成為“鏡中月、水中花”般的存在。這是很多企業(yè)預(yù)想不到的。

這段“蟄伏期”讓一些起初躊躇滿志的企業(yè)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(yè)的發(fā)展絕不可能一帆風(fēng)順。我們?nèi)w明陽人對行業(yè)未來發(fā)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(zhǔn)備?！辟R小兵表示。

“政策始終有優(yōu)化空間，我們雖不能左右其發(fā)展，但要有自己的預(yù)判，能看準(zhǔn)未來發(fā)展。我們必須圍繞技術(shù)和產(chǎn)品，提高自己的適應(yīng)性，讓團(tuán)隊更加高效。能力更強(qiáng)?！奔夹g(shù)研發(fā)出身的張啟應(yīng)，決心帶領(lǐng)明陽智能的海上風(fēng)電團(tuán)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(jìn)的機(jī)組技術(shù)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(fā)團(tuán)隊甚至發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)沒有哪家供應(yīng)商能提供相應(yīng)的配套設(shè)備，包括變槳、軸承等。經(jīng)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(jīng)。對此，張啟應(yīng)提出：“提高企業(yè)自主研發(fā)能力是首要任務(wù)。任何時候，只有通過自主創(chuàng)新研發(fā)適合于自己的技術(shù)，才能真正為我們帶來更好的價值和效益。”

這也促使明陽智能針對原有技術(shù)不斷進(jìn)行創(chuàng)新升級，一批產(chǎn)品相繼推出。2009年，這家企業(yè)在江蘇如東海上風(fēng)電場安裝第一批MY1.5-82海上試驗機(jī)組。隨后，又向市場推出單機(jī)容量為2.5MW、6MW等的試驗機(jī)型。

在前期不斷試錯、改進(jìn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)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(fēng)電機(jī)型——MySE系列。

該系列機(jī)型采用中速永磁半直驅(qū)技術(shù)，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(qū)機(jī)組的優(yōu)勢。一是發(fā)電量高。該機(jī)組的傳動鏈效率達(dá)到97%以上;調(diào)速范圍寬，因此，可以在更寬的風(fēng)速范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)在最佳的效率點，實現(xiàn)高效發(fā)電。二是可靠性高。半直驅(qū)技術(shù)采用兩級齒輪箱增速，搭配中速發(fā)電機(jī)，故障率大大降低，提高了整機(jī)的可靠性。三是體積小。以MySE5.5-155機(jī)組為例，機(jī)組重量只有240噸，寬度不至0 5米，比其他技術(shù)路線的5MW機(jī)組輕20%左右，能夠有效降低運輸和安裝的成本。

此外，在進(jìn)行機(jī)艙、葉片等承載部件的設(shè)計時，明陽智能技術(shù)團(tuán)隊通過模擬臺風(fēng)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(jī)組符合最嚴(yán)苛的要求。

值得一提的是，這些風(fēng)電機(jī)組所用的葉片、齒輪箱和發(fā)電機(jī)等大部件都是由明陽智能自主設(shè)計生產(chǎn)，或由其提出技術(shù)規(guī)范，指導(dǎo)供應(yīng)商嚴(yán)格按照相關(guān)工藝要求進(jìn)行制造。

技術(shù)創(chuàng)新不僅為企業(yè)帶來價值，更重要的是推動了行業(yè)發(fā)展?！皷|南沿海風(fēng)能資源相對較好，但氣候環(huán)境惡劣，海床條件復(fù)雜，早期難以開發(fā)?，F(xiàn)在用最新的技術(shù)和機(jī)型。讓原本不適宜開發(fā)的海域具備了開發(fā)價值，這是技術(shù)進(jìn)步對海上風(fēng)電最大的促進(jìn)作用?！泵麝栔悄芙鉀Q方案部總經(jīng)理葉凡表示，“這也是明陽始終堅持技術(shù)創(chuàng)新的動力之一?！?/p>

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

厚積薄發(fā)多措并舉完善業(yè)務(wù)鏈

經(jīng)過長期的積累，明陽智能在海上風(fēng)電領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些成績，除了擁有高可靠性和經(jīng)濟(jì)性的風(fēng)電機(jī)組這一核心競爭力之外，更是攜手上下游企業(yè)構(gòu)建了一個完整的海上風(fēng)電業(yè)務(wù)鏈條.涵蓋前期設(shè)計、機(jī)組交付、吊裝施工以及運維管理等環(huán)節(jié)，能夠為業(yè)主提供項目全生命周期度電成本最優(yōu)的解決方案。

前期規(guī)劃設(shè)計的周密、細(xì)致，可以為后期的運行奠定良好基礎(chǔ)。機(jī)位排布更是其中的關(guān)鍵，對項目的建設(shè)周期以及全生命周期收益將產(chǎn)生舉足輕重的影響。明陽智能能夠通過海上機(jī)位智能優(yōu)化模塊精準(zhǔn)描述尾流場分布以及全生命周期的風(fēng)向變化，基于多重變量嵌套迭代遍歷尋優(yōu)方式、先進(jìn)的尾流計算模型，結(jié)合風(fēng)向的年際變化，實現(xiàn)在1～2個小時內(nèi)對上萬種機(jī)位排布方案快速尋優(yōu)，精準(zhǔn)鎖定最優(yōu)機(jī)位排布坐標(biāo)，帶來全生命周期發(fā)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(chǔ)上，借助這套海上機(jī)位智能優(yōu)化模塊進(jìn)行調(diào)整，該風(fēng)電場發(fā)電量提升了2.1%。按海上風(fēng)電0.85元，千瓦時的電價計算，在25年全生命周期內(nèi)，業(yè)主可增收近4億元。

與此同時，明陽智能還開展了海上風(fēng)電一體化設(shè)計研究，通過提供一體化解決方案提高整體項目運行的經(jīng)濟(jì)性。明陽智能海上風(fēng)電項目負(fù)責(zé)人吳迪告訴記者：“風(fēng)電機(jī)組的大小會直接影響基礎(chǔ)的造價，而基礎(chǔ)的投資在海上風(fēng)電項目整體成本中占到20%～30%。因此，在風(fēng)電機(jī)組和基礎(chǔ)的迭代計算中，減少基礎(chǔ)設(shè)計冗余，會降低基礎(chǔ)造價，海上風(fēng)電項目的總投資將明顯降低。這也是未來海上風(fēng)電的發(fā)展和突破方向?！?/p>

近兩年，我國海上風(fēng)電發(fā)展有所提速，這對整機(jī)廠商的設(shè)備交付能力提出了更高要求。

談到海上機(jī)組的交付能力，明陽智能副總裁王冬冬告訴記者，“我們根據(jù)不同海域選擇最佳適用機(jī)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(jī)型，這部分機(jī)組可以在我們原有的九大陸上風(fēng)電基地進(jìn)行制造，產(chǎn)能充足。廣東、福建、浙江等地區(qū)則比較適用5.5MW及以上的機(jī)型。為此，明陽智能分別在珠海、陽江、汕尾、揭陽等地設(shè)立了基地，能夠覆蓋包含長江以南海域的國內(nèi)、外海上風(fēng)電項目。”

為了給制造環(huán)節(jié)提供良好的支撐，一方面，明陽智能不斷加強(qiáng)自身制造部分關(guān)鍵大部件的能力。據(jù)王冬冬介紹，該公司目前僅為5.5MW機(jī)型生產(chǎn)配套葉片的模具就已經(jīng)有8套，并且還在以每月新增1套的速度不斷添加生產(chǎn)線，預(yù)計在2020年共建設(shè)投產(chǎn)20條以上海上風(fēng)電大型葉片生產(chǎn)線。另一方面，明陽智能還強(qiáng)化與供應(yīng)商合作，提前鎖定關(guān)鍵零部件供應(yīng)商的產(chǎn)能，建立動態(tài)跟蹤機(jī)制，對供應(yīng)鏈進(jìn)行靈活調(diào)配，保證每一環(huán)節(jié)能按時完成供貨。

“目前明陽智能都是按照計劃的節(jié)奏在有序開展。”王冬冬表示，“經(jīng)過前期的規(guī)劃投入與積累，使我們能夠在這個國內(nèi)海上風(fēng)電快速發(fā)展的時期，快速且穩(wěn)健地實現(xiàn)制造能力的提升，并為各項目交付提供有力保障?！?/p>

一旦投運，運維將是決定項目運行表現(xiàn)的關(guān)鍵。

明陽智能海上工程運維部副總監(jiān)李永戰(zhàn)擁有非常豐富的風(fēng)電場運維經(jīng)驗，他向記者介紹，與陸上風(fēng)電相比，海上風(fēng)電運維存在的最大問題就是可達(dá)性差?！昂Ｉ檄h(huán)境多變，如果我們無法及時掌握風(fēng)電機(jī)組的運行情況，并提前做出響應(yīng)，也就無法保障機(jī)組高效運行。因此，海上風(fēng)電的運維應(yīng)該向預(yù)防性轉(zhuǎn)變。數(shù)字化時代的至0來為海上風(fēng)電場的開發(fā)與運營提供了更多解決問題的途徑，特別是運維方面?！?/p>

明陽智能已經(jīng)形成了一套完整的智能化運維系統(tǒng)，其中值得一提的是故障預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)是整個運維調(diào)度的“大腦”，它實時采集風(fēng)電場數(shù)據(jù)，每十分鐘自動將新收集的數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)做比對，出現(xiàn)異常立即做出反應(yīng)，生成包含故障預(yù)警工單在內(nèi)的運維計劃，并發(fā)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(yù)警工單，并反饋相關(guān)運行數(shù)據(jù)和工作進(jìn)度等，開展預(yù)防性運維工作。

2018年9月，超強(qiáng)臺風(fēng)“山竹”在廣東西部沿海強(qiáng)勢登陸，明陽智能共有8個風(fēng)電場位于超強(qiáng)臺風(fēng)12級風(fēng)圈之內(nèi)。在與“山竹”的正面對抗中，200余臺機(jī)組均展現(xiàn)出良好的適應(yīng)性與可靠性。這既需要機(jī)組自身優(yōu)秀基因作保障，也離不開合理運維調(diào)度的支撐。目前，明陽智能已形成了完善的海上運維臺風(fēng)防御機(jī)制，從臺風(fēng)季來臨前的機(jī)組排查、臺風(fēng)預(yù)警發(fā)布、防御措施部署到臺風(fēng)過境恢復(fù)等各個階段均形成了詳細(xì)的應(yīng)對措施，有效應(yīng)對臺風(fēng)的襲擊。

中國海上風(fēng)電已進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段，一時間風(fēng)云際會，海上風(fēng)電企業(yè)紛紛亮出自身優(yōu)勢，準(zhǔn)備乘勢而上。明陽智能海上機(jī)組的穩(wěn)定運行向行業(yè)和市場釋放了一個有力信號：中國整機(jī)企業(yè)的海上機(jī)組技術(shù)和后期運維能力，完全經(jīng)得起市場檢驗。

未來可期打造行業(yè)新格局

談及海上風(fēng)電的未來，明陽智能的高層看得更高、更遠(yuǎn)。明陽智能董事長張傳衛(wèi)曾公開表示，“海上風(fēng)電將成為中國繼高鐵之后又一張亮麗名片。大規(guī)模的海上風(fēng)電開發(fā)必然帶動新材料、新工藝、重大裝備等的發(fā)展，進(jìn)而形成一個龐大的產(chǎn)業(yè)體系，能夠為國家的經(jīng)濟(jì)和綠色可持續(xù)發(fā)展帶來巨大的價值?！?/p>

這無疑有賴于全產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。對此，明陽智能積極利用自己作為海上風(fēng)電領(lǐng)域先進(jìn)企業(yè)的優(yōu)勢，通過密切合作培育上下游企業(yè)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(yán)控產(chǎn)品的質(zhì)量及追求航空級品質(zhì)的理念不謀而合。如今，在明陽智能的帶動下，南方宇航已經(jīng)成為專業(yè)風(fēng)電齒輪箱廠家，是海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上的重要參與者。

與此同時，明陽智能還持續(xù)在一些前沿技術(shù)上進(jìn)行投入，為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展探索可能的方向。張啟應(yīng)表示：“明陽智能正探索能夠克服臺風(fēng)及適應(yīng)中國獨特地質(zhì)水文條件的漂浮式風(fēng)電機(jī)組技術(shù)，為海上風(fēng)電由近海走向深遠(yuǎn)海提供解決方案。此外，技術(shù)團(tuán)隊還在預(yù)研單機(jī)容量為10～12MW的海上風(fēng)電機(jī)組，進(jìn)一步延續(xù)自身在大兆瓦機(jī)組研發(fā)上的優(yōu)勢，引領(lǐng)中國海上風(fēng)電發(fā)展?！?/p>

明陽智能還聯(lián)合研究院、設(shè)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(yōu)秀技術(shù)整合起來，通過溝通交流著力破解行業(yè)面臨的最棘手問題，促進(jìn)海上風(fēng)電更加平穩(wěn)、健康地發(fā)展。2019年，明陽智能與中國空氣動力研究與發(fā)展中心合作的《臺風(fēng)大氣漩渦CFD模式的數(shù)值模擬效果檢驗》，對臺風(fēng)及強(qiáng)風(fēng)的湍流特性進(jìn)行研究，推動風(fēng)電場實現(xiàn)更高的發(fā)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(fēng)電成本，使之具有充分的市場競爭力?！拔覀兪冀K認(rèn)為作為新能源，海上風(fēng)電價格不能高高在上。通過整個產(chǎn)業(yè)鏈的完善，大規(guī)模發(fā)展海上風(fēng)電，最終目標(biāo)是要使老百姓真正用得上平價的電，為他們的生活創(chuàng)造一個更好的條件，也為綠色發(fā)展提供更大的動力?！辟R小兵指出。他的一番話展示了風(fēng)電企業(yè)對自身的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求和沉甸甸的社會責(zé)任感。