時(shí)隔兩年，10月17日，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的指南針和晴雨表——北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)(CWP2023)隆重召開，本次大會(huì)以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來”為主題，共計(jì)吸引1000余家行業(yè)企業(yè)參展。
從“一核三極多點(diǎn)”到著力構(gòu)建軌道交通裝備、清潔能源裝備“雙賽道雙集群”產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局，中國(guó)中車把新能源提到越來越高的戰(zhàn)略定位。作為中國(guó)中車風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈核心企業(yè)，中車株洲所將目光聚焦于碳中和背景下全球風(fēng)電發(fā)展所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，攜新型風(fēng)電機(jī)組和系統(tǒng)解決方案與風(fēng)電同仁共話風(fēng)電新發(fā)展，共繪清潔能源發(fā)展新圖景。
此次展會(huì)上，中車株洲所重磅發(fā)布了系列陸上、海上風(fēng)電機(jī)組、國(guó)產(chǎn)化風(fēng)電主控系統(tǒng)、無人值守系統(tǒng)解決方案、特定場(chǎng)址系統(tǒng)解決方案、構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組在“雙高”電力系統(tǒng)下應(yīng)用研究以及工業(yè)聽診技術(shù)在風(fēng)電領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐等諸多行業(yè)前沿的新技術(shù)新產(chǎn)品。
14—16MW海上風(fēng)電機(jī)組
以海上風(fēng)電平價(jià)為目標(biāo)，中車株洲所匠心研制了“海平面”系列海上風(fēng)電機(jī)組。該機(jī)組基于模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)不同海域定制化開發(fā)，努力為業(yè)主實(shí)現(xiàn)高IRR。針對(duì)江蘇山東廣西等中低風(fēng)速區(qū)域，采用高掃風(fēng)面積的大葉輪低功率的機(jī)組，功率等級(jí)覆蓋8-12MW;針對(duì)浙江福建廣東等中高風(fēng)速區(qū)域，并且伴有臺(tái)風(fēng)等特性，采用抗臺(tái)設(shè)計(jì)的機(jī)組，功率等級(jí)涵蓋14—16MW。通過高效發(fā)電的葉片設(shè)計(jì)、輕量化的的半直驅(qū)結(jié)構(gòu)、高容錯(cuò)性的電氣系統(tǒng)，致力于成為雙碳時(shí)代的海上“捕風(fēng)”利器。
發(fā)電性能優(yōu)勢(shì)：采用低尖速比且多輪翼型組合尋優(yōu)定制化超長(zhǎng)柔性葉片設(shè)計(jì)，經(jīng)過DNV評(píng)估，葉片發(fā)電性能在國(guó)內(nèi)外110m+葉片中處于優(yōu)等水平。
整體成本優(yōu)勢(shì)：得益于全新設(shè)計(jì)的半直驅(qū)技術(shù)路線，傳動(dòng)鏈較短，重量較優(yōu)，在大功率機(jī)組的批量應(yīng)用上成本更低。
DFX吊安裝設(shè)計(jì)：輪轂和機(jī)艙一體式吊裝，采用組合單葉片水平吊裝等設(shè)計(jì)，通過各種有效措施，減少總吊裝時(shí)間，降低風(fēng)機(jī)吊裝成本。
智能化巡檢：使用無人機(jī)對(duì)葉片、機(jī)艙、塔筒、塔基平臺(tái)、單樁進(jìn)行全覆蓋巡檢，消滅了普通運(yùn)維人員的巡檢盲區(qū)。
智能運(yùn)維設(shè)計(jì)：為國(guó)內(nèi)首款增設(shè)機(jī)艙內(nèi)軌道巡檢機(jī)器人的海上風(fēng)電機(jī)組，搭載紅外、可見光等傳感器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)機(jī)艙內(nèi)不定時(shí)、多角度巡檢，提高預(yù)警能力，且可集成消防等更多功能，降低人員出海運(yùn)維頻率和工作強(qiáng)度。
10MW陸上風(fēng)電整機(jī)平臺(tái)
10MW陸上風(fēng)電整機(jī)平臺(tái)為中車株洲所面向沙戈荒和大基地市場(chǎng)而研制的新一代陸上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組平臺(tái)，該平臺(tái)基于模塊化設(shè)計(jì)理念，采用箱變集成頂置+低速軸集成的技術(shù)路線，搭載中車在風(fēng)電領(lǐng)域的核心優(yōu)質(zhì)關(guān)鍵零部件以及在材料、器件和算法的核心關(guān)鍵技術(shù)，并應(yīng)用高鐵環(huán)境適應(yīng)性的同心多元化技術(shù)轉(zhuǎn)移到風(fēng)電整機(jī)產(chǎn)品領(lǐng)域，提升機(jī)組結(jié)構(gòu)輕量化和特殊環(huán)境適應(yīng)性，增強(qiáng)沙戈荒環(huán)境條件下大功率風(fēng)電機(jī)組的可靠性。該平臺(tái)還搭載了中車株洲所新一代智能風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)，集成數(shù)據(jù)故障診斷模型，提供全方位的監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警。通過無人值守、少人值班的智能化技術(shù)開啟智能風(fēng)場(chǎng)運(yùn)維新模式。
國(guó)產(chǎn)化風(fēng)電主控系統(tǒng)的研發(fā)
在國(guó)家“加快實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)”戰(zhàn)略背景下，主控系統(tǒng)作為風(fēng)電機(jī)組的“大腦”，其核心部件和技術(shù)均為國(guó)外壟斷，嚴(yán)重影響國(guó)產(chǎn)化生態(tài)的構(gòu)建和推廣應(yīng)用，威脅產(chǎn)業(yè)鏈安全，制約風(fēng)電產(chǎn)業(yè)向高端價(jià)值鏈延伸。攻克PLC硬件架構(gòu)、編譯環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)安全以及核心控制算法等主控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建自主可控、安全可靠、兼顧未來發(fā)展需求的主控系統(tǒng)勢(shì)在必行。中車株洲所依托“可再生能源技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)“風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”國(guó)家項(xiàng)目以及中車軌道交通領(lǐng)域的“產(chǎn)品積淀”和“測(cè)試制造”兩塊基石，以突破“國(guó)產(chǎn)硬件-集成開發(fā)環(huán)境-先進(jìn)控制算法-網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)安全”等方面的關(guān)鍵技術(shù)為目標(biāo)，研制100%國(guó)產(chǎn)化率的工業(yè)控制器，為風(fēng)電行業(yè)國(guó)產(chǎn)替代應(yīng)用再樹新的里程碑。
無人值守系統(tǒng)解決方案
“無人值守”風(fēng)電場(chǎng)是風(fēng)電場(chǎng)未來發(fā)展的趨勢(shì)，保障實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)綜合利用效益最大化。
基于中車“云邊端”的無人值守系統(tǒng)解決方案以預(yù)測(cè)性維護(hù)為核心，在云邊端構(gòu)建適應(yīng)于不同場(chǎng)景的故障診斷和預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)故障的早預(yù)測(cè)、早判斷、早介入。在風(fēng)場(chǎng)安裝大量先進(jìn)巡檢設(shè)備，代替人工對(duì)風(fēng)電場(chǎng)和風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和巡檢，降低人工50%以上。一旦系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到故障，將第一時(shí)間通知遠(yuǎn)程售后運(yùn)維人員，有效提升無人值守風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維響應(yīng)及時(shí)性，實(shí)現(xiàn)從管理中心到設(shè)備的數(shù)據(jù)流和業(yè)務(wù)流無縫連接，發(fā)揮云側(cè)的資源優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)無人值守目標(biāo)，助力風(fēng)電場(chǎng)綜合利用效益最大化。
特定場(chǎng)址系統(tǒng)解決方案
隨著風(fēng)電行業(yè)的高速發(fā)展，風(fēng)電場(chǎng)的場(chǎng)址條件也變得多樣和復(fù)雜。高邊坡、高湍流、大基地等不同場(chǎng)址都有著其特定的特點(diǎn)。
中車株洲所一直致力于研究?jī)?yōu)化計(jì)算方法并提供能夠滿足不同特定場(chǎng)址適應(yīng)性要求的系統(tǒng)解決方案。依據(jù)風(fēng)資源評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)況數(shù)據(jù)源，形成高邊坡地形風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源評(píng)估的方法，為風(fēng)電機(jī)組選址、平臺(tái)設(shè)計(jì)、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管控提供技術(shù)抓手。針對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)逐漸增多的山地風(fēng)電場(chǎng)高湍流場(chǎng)景，通過精細(xì)化地風(fēng)資源處理、對(duì)關(guān)鍵部件加強(qiáng)設(shè)計(jì)以及基于激光雷達(dá)前饋的場(chǎng)群控制策略等措施來滿足山地風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址的高湍流適應(yīng)性要求，提高風(fēng)電場(chǎng)整體發(fā)電效率與運(yùn)行質(zhì)量。
高可靠、強(qiáng)安全綜合技術(shù)解決方案
中車株洲所高可靠、強(qiáng)安全技術(shù)是基于智能傳感設(shè)備的深度感知和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的“增強(qiáng)保護(hù)”，以安全導(dǎo)向和機(jī)理前推為根研究方向的智慧型解決方案，同時(shí)搭載源頭型的高可靠的測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)，該技術(shù)針對(duì)新技術(shù)應(yīng)用開展從技術(shù)源頭到技術(shù)終端的鏈條式的一致性評(píng)估，把控關(guān)鍵技術(shù)在大型化機(jī)組上的應(yīng)用符合性和精準(zhǔn)性。實(shí)現(xiàn)超大型化風(fēng)電機(jī)組全域智慧監(jiān)測(cè)、主動(dòng)防御決策、自適用控制的解決方案體系。利用載荷、時(shí)空、環(huán)境、狀態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量，再搭配先進(jìn)的自適應(yīng)控制和決策判斷，保障機(jī)組在復(fù)雜工況下的運(yùn)行安全和可靠。
機(jī)網(wǎng)交互仿真驗(yàn)證平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)
該平臺(tái)貫穿風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)原理設(shè)計(jì)+數(shù)字化仿真驗(yàn)證+半實(shí)物仿真驗(yàn)證各環(huán)節(jié)，為風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)方案及策略提供虛擬驗(yàn)證平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組與電網(wǎng)的融合設(shè)計(jì)，保障風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)可靠性和安全性。在風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)主動(dòng)支撐策略的合理性、不同電網(wǎng)架構(gòu)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性、異常電網(wǎng)狀態(tài)環(huán)境風(fēng)電機(jī)組機(jī)電響應(yīng)特性、風(fēng)電機(jī)組源網(wǎng)協(xié)同控制方案等方面進(jìn)行充分的研究及驗(yàn)證。
構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組在“雙高”電力系統(tǒng)下應(yīng)用研究
中車株洲所通過對(duì)構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣-機(jī)械聯(lián)合仿真技術(shù)、構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷評(píng)估及并網(wǎng)協(xié)同控制技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了5.xMW、6.xMW構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定的并網(wǎng)運(yùn)行。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低阻尼、抵抗擾性、弱慣量、寬振蕩等特性，中車株洲所構(gòu)建了“部件-設(shè)備-場(chǎng)站”系統(tǒng)級(jí)的并網(wǎng)仿真平臺(tái)和并網(wǎng)檢測(cè)試驗(yàn)室。開展了構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制參數(shù)整定、載荷評(píng)估、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)、模式切換、電網(wǎng)適應(yīng)性、電能質(zhì)量等多種并網(wǎng)特性的仿真和試驗(yàn)。構(gòu)網(wǎng)型機(jī)組適應(yīng)于SCR≤1.1的弱電網(wǎng)環(huán)境，自主向電網(wǎng)提供慣量、電壓支撐，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)和獨(dú)立組網(wǎng)的功能。
工業(yè)聽診技術(shù)在風(fēng)電領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐
隨著國(guó)內(nèi)風(fēng)電項(xiàng)目單機(jī)容量的一再提高，風(fēng)電機(jī)組大型化進(jìn)程再提速。針對(duì)當(dāng)前超大機(jī)組全面監(jiān)測(cè)方式存?zhèn)鞲衅餍枨罅看?、成本高、監(jiān)測(cè)不及時(shí)、不全面等問題，中車株洲所研發(fā)了基于音頻的機(jī)組異常監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——風(fēng)機(jī)“順風(fēng)耳”，該系統(tǒng)依靠無接觸麥克風(fēng)精準(zhǔn)識(shí)別葉片異常、偏航異常、輪轂異常等各類問題，具有安裝方便，覆蓋面廣，準(zhǔn)確率高的優(yōu)點(diǎn)。有效提升無人值守風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維響應(yīng)及時(shí)性，開啟智能風(fēng)場(chǎng)運(yùn)維新模式。
作為一家有責(zé)任感、有使命感，技術(shù)能力領(lǐng)先，戰(zhàn)略布局合理，發(fā)展步伐穩(wěn)健的風(fēng)電裝備制造商，中車株洲所在發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，堅(jiān)持以客戶需求為導(dǎo)向，不斷迭代更新產(chǎn)品和解決方案，不斷完善產(chǎn)品性能及平臺(tái)建設(shè)。
未來，中車株洲所將持續(xù)依托“材料、器件、算法”三大根技術(shù)，深耕交通和能源兩大賽道，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、科技先導(dǎo)，推動(dòng)裝備制造邁向高端化、智能化、綠色化，為推動(dòng)我國(guó)實(shí)現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型升級(jí)，助力中國(guó)式現(xiàn)代化建設(shè)提供重要的科技力量和裝備支撐。
（中車能源）
