10兆瓦大風(fēng)機挺進“沙戈荒”這幾項技術(shù)為何不可或缺

在市場需求與技術(shù)變革驅(qū)動之下，中國風(fēng)電機組大型化發(fā)展提速。目前，6-7MW級別機組成為陸上主力交付機型，8-10MW級別機組開始投向“沙戈荒”風(fēng)電市場。“沙戈荒”居于“三北”區(qū)域，集中在內(nèi)蒙古、新疆、青海、寧夏、甘肅等省份。在大型清潔能源基地規(guī)劃政策引導(dǎo)下，“沙戈荒”成為推動新能源實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手。機組大型化可以捕獲更多風(fēng)能，提高全生命周期發(fā)電量，提高土地利用率，增加風(fēng)電場投資收益。但機組大型化面臨技術(shù)認(rèn)知盲區(qū)，傳統(tǒng)材料難以支撐技術(shù)持續(xù)發(fā)展需求，長葉片、高塔筒使得載荷增大，影響機組發(fā)電效率與安全運行等難題。同時，“沙戈荒”體量龐大的市場訂單正快速轉(zhuǎn)化為落地運行的批量項目，高可靠的重要程度愈加凸顯。安全性是行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基石，為應(yīng)對大型化發(fā)展帶來的新挑戰(zhàn)，金風(fēng)科技進行產(chǎn)品技術(shù)升級，用新理論、新材料、新架構(gòu)、新智能、新保障的技術(shù)主張，為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“做加法”。智能感知3.0

隨風(fēng)而動，激光雷達成必選隨著風(fēng)電開發(fā)版圖進一步擴張，風(fēng)電場所在區(qū)域環(huán)境愈加復(fù)雜多樣。為更好地確保機組運行安全穩(wěn)定，需要配套智能感知控制技術(shù)。金風(fēng)科技推出智能感知3.0技術(shù)，從風(fēng)-機-場實現(xiàn)數(shù)字與物理高精度映射，全面提升環(huán)境及設(shè)備的感知及預(yù)測能力，構(gòu)建高可靠安全系統(tǒng)。激光雷達作為智慧的“眼睛”和“大腦”，成為大型化風(fēng)電機組的必選項。依托先進智能傳感器，通過智能控制算法和分析預(yù)測技術(shù)對風(fēng)進行準(zhǔn)確描述并實時響應(yīng)，動態(tài)調(diào)整機組運行狀態(tài)實現(xiàn)精準(zhǔn)對風(fēng)，提高機組發(fā)電量。同時，還能夠有效降低機組載荷，提高安全性與適應(yīng)范圍，避免復(fù)雜風(fēng)況對機組的不利沖擊，預(yù)防極端情況帶來的危害。智能感知3.0

防護加倍，葉根載荷監(jiān)控安全助航大葉輪直徑及高塔筒的應(yīng)用，令風(fēng)電機組受風(fēng)剪切、塔影效應(yīng)、湍流等外界因素影響愈加顯著，各類風(fēng)況容易導(dǎo)致機組葉片氣動載荷不均衡，葉片、傳動系、塔架等關(guān)鍵部件疲勞載荷與極限載荷凸顯。如何通過控制手段更好地降低機組疲勞與極限載荷成為大兆瓦機組發(fā)展的重點與難點。金風(fēng)科技新一代產(chǎn)品搭載控制增益自尋優(yōu)和槳距角自尋優(yōu)技術(shù)，降低葉輪面不均衡疲勞載荷，使葉片在復(fù)雜環(huán)境下具備高魯棒性，具備優(yōu)異的風(fēng)能捕獲能力。同時，運用葉片光纖載荷測量技術(shù)，通過光纖傳感器實時測量機組葉根載荷，并根據(jù)實時載荷情況控制，讓機組保持出力性能最優(yōu)狀態(tài)。當(dāng)葉根載荷處于安全保護邊界時進行保護控制，保證機組運行在安全邊界內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，還可通過葉根載荷監(jiān)測有效延長機組實際運行壽命。碳纖維葉片

高性能輕量化，攻克大型化發(fā)展難題目前，陸上風(fēng)電機組主流葉片使用傳統(tǒng)的玻纖材料，但隨著大型化發(fā)展，機組匹配的葉片長度相應(yīng)增加，對其重量、壽命和剛度等提出更高要求。為確保大兆瓦、長葉片機組的安全性，葉片原材料正朝著高性能、輕量化的方向發(fā)展。碳纖維是一種含碳量高于90%的無機高性能纖維，材料硬度高、質(zhì)量輕、力學(xué)性能優(yōu)異，且耐高溫、耐摩擦，被稱作“21世紀(jì)新材料之王”。相較于玻纖，碳纖維比模量和比強度高，突破了玻纖材料的性能極限，可保障風(fēng)機葉片在兼顧強度、剛度的同時增加長度并進一步輕量化，支撐大兆瓦機組開發(fā)。由此，碳纖維已經(jīng)成為超長大型風(fēng)電葉片制造的剛需。金風(fēng)科技在行業(yè)中率先使用碳纖維葉片。早在2012年，金風(fēng)科技在甘肅柳園樹立起國內(nèi)首臺使用碳纖維葉片的陸上風(fēng)電機組，創(chuàng)行業(yè)紀(jì)錄。在風(fēng)電大批量規(guī)模化開發(fā)，機組大型化發(fā)展的當(dāng)下，金風(fēng)科技GWH230-10MW機組搭載碳纖維葉片，并配備成熟的獨立防雷裝置。碳纖維葉片還能夠有效縮小葉片根部接口尺寸，大幅增加運輸便捷程度。輕量化的碳纖維葉片降低了吊裝難度，并節(jié)省吊裝費用。GTSim、五級實驗驗證體系

精準(zhǔn)仿真模擬，確保創(chuàng)新技術(shù)可靠精準(zhǔn)仿真模擬，并進行全流程、多層級的充分測試驗證是大型化趨勢下確保機組質(zhì)量和運行安全的重要屏障。金風(fēng)科技以GTSim軟件為仿真引擎，用技術(shù)突破打開整機設(shè)計黑匣子，實現(xiàn)對大兆瓦機組系統(tǒng)設(shè)計和運行的底層支撐?；谧匝泻诵墓ぞ哝?、顛覆性設(shè)計理念和上下貫通的全方位覆蓋工程化方法，定義更精細(xì)化的動力學(xué)模型，讓風(fēng)機設(shè)計更貼合風(fēng)場運行需求，并通過極端風(fēng)況與危機事件分析未雨綢繆，破解成本優(yōu)、性能好、可靠性高難以被同時滿足的不可能三角困局，確保客戶資產(chǎn)全生命周期運行的低風(fēng)險和高收益。金風(fēng)科技實驗中心擁有國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)唯一國家地方聯(lián)合工程實驗室，建立了貫穿零部件級、系統(tǒng)總成級、數(shù)字孿生、整機級、場網(wǎng)級五位一體全流程實驗驗證體系，保障創(chuàng)新技術(shù)的準(zhǔn)確性和應(yīng)用可靠性，為