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全球單體容量最大漂浮式風(fēng)電平臺“OceanX 明陽(yáng)天成號”吊裝完成

2024-07-03 18:01 來(lái)源: 中國財富網(wǎng)????? ? 作者: 0

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中國財富網(wǎng)訊 7月3日,隨著(zhù)第二個(gè)葉輪與輪轂精準對接,全球單體容量最大的漂浮式風(fēng)電平臺“OceanX明陽(yáng)天成號”(下稱(chēng)“明陽(yáng)天成號”)在中船黃埔文沖船廠(chǎng)正式完成安裝,為人類(lèi)探索海洋能源再啟新篇章。

圖片1.png

圖:“OceanX 明陽(yáng)天成號”吊裝完成

這臺呈“V”字型排列、搭載兩臺8.3兆瓦海上風(fēng)機的漂浮式風(fēng)電平臺由明陽(yáng)集團自主研制,總容量達到16.6兆瓦,可應用于水深35米以上的全球廣泛海域。

“明陽(yáng)天成號”葉輪最高處達219米,空中最大寬度約為369米。整座風(fēng)電平臺排水總量約1.5萬(wàn)噸,整體拖航設計吃水5.5米。據測算,“明陽(yáng)天成號”正式投運后,平均每年可發(fā)電約5400萬(wàn)度,能滿(mǎn)足3萬(wàn)戶(hù)三口之家一年的日常用電。

高端材料創(chuàng )新性應用,造就“黑科技”浮式基礎

風(fēng)機樣式的創(chuàng )新,需要以各核心部件技術(shù)的創(chuàng )新與升級為支撐?!懊麝?yáng)天成號”不僅推動(dòng)了風(fēng)機外觀(guān)的革新,更在實(shí)質(zhì)上推動(dòng)了風(fēng)機設計與制造的精進(jìn)。

浮式基礎是漂浮式風(fēng)機在深遠?!鞍采砹⒚钡年P(guān)鍵部件。和傳統鋼結構的浮式基礎不同,“明陽(yáng)天成號”的浮式基礎由三個(gè)浮筒、混凝土臂和連接件組成。

“明陽(yáng)天成號”首次采用抗壓能力達到115兆帕以上超高性能混凝土材料來(lái)進(jìn)行浮式基礎的制造,這種混凝土材料強度達到普通混凝土的4倍左右,大大增加了浮式基礎結構的承載能力。同時(shí),浮式基礎采用預應力高強混凝土裝配式結構,由此實(shí)現了模塊化設計和批量制造,大大降低了基礎建造成本。

混凝土預制件的施工工藝上,明陽(yáng)借鑒了港珠澳大橋的沉箱預緊技術(shù)、混凝土預制件的接口密封和預應力張拉工藝。同時(shí),約1500根鋼絞線(xiàn)從浮體臂中穿過(guò),在浮體建設過(guò)程中不僅要控制張拉力,更要保證在張拉過(guò)程中端面均勻受力。

據悉,“明陽(yáng)天成號”還實(shí)現了浮筒創(chuàng )新。傳統浮筒采用純鋼結構或鋼混結構,而“明陽(yáng)天成號”首創(chuàng )性地采用“玻璃纖維外殼+XPS芯材+防護涂層材料”多種材料組合的方案制造浮筒。此方案不僅可以降低浮筒重量,還能滿(mǎn)足浮筒曲面外形的要求。三個(gè)浮筒均為流線(xiàn)橢球形,迎浪時(shí)所遇到的波浪阻力較小,還可以提供一定的橫向轉動(dòng)的偏航動(dòng)力。針對浮筒外形進(jìn)行的深度驗證與測試顯示,流線(xiàn)橢球形的設計實(shí)現了整體穩性與載荷的最佳平衡。

值得一提的是,以一個(gè)漂浮式基礎搭載兩臺風(fēng)機,可以有效減少單位千瓦造價(jià)、用海面積和運維成本。

風(fēng)機形態(tài)極致進(jìn)化,助力海上巨人“更輕更穩”

在強大浮式基礎的支撐下,“明陽(yáng)天成號”風(fēng)電平臺的兩座塔筒以“V”字型排列,這也是全球首臺在一個(gè)浮式基礎上安裝兩座塔筒的海上風(fēng)電平臺。

“明陽(yáng)天成號”的塔筒為長(cháng)橢圓形,這樣的設計使塔筒的長(cháng)軸面受風(fēng)面積遠大于短軸面,當風(fēng)向和風(fēng)電平臺出現一定夾角時(shí),塔筒受風(fēng)面積增大,因此可以更快地對風(fēng),從而提升風(fēng)能利用效率。

塔筒內部還安裝了電梯及階梯踏板兩用通道,能夠保證工作人員上下主機的舒適度。

在風(fēng)機形態(tài)的進(jìn)化之外,明陽(yáng)還拓展拉索系統應用邊界,在全球范圍內首次給風(fēng)機安裝拉索系統。

“明陽(yáng)天成號”巧妙利用塔架系統空間結構,借鑒并成功應用全球最大的高應力幅鋼絞線(xiàn)成品拉索體系。13根主拉索和6根輔拉索用于繃緊主機、塔架與漂浮式基礎,使風(fēng)機組各部件之間形成穩定的張緊系統。拉索系統的設計還改變了傳統風(fēng)機載荷傳遞路徑——傳統風(fēng)機的葉輪載荷及塔筒重力載荷通過(guò)塔架傳遞至基礎?!懊麝?yáng)天成號”由于采用了拉索系統,塔架重力載荷可分散至拉索,塔架只承擔部分葉輪載荷,由此得以使塔架載荷大大降低,從而保證了塔架結構的輕量化設計。

要把這些約200米長(cháng)、直徑18厘米的拉索巧妙的連接在風(fēng)機、塔筒與浮體之間,需要通過(guò)分級預緊、多維監測、同步張拉等手段,才能使13根主拉索同時(shí)達到各自預緊力設計要求,并讓主纜最大預緊力達到350噸。

全球首創(chuàng )雙葉輪、雙主機設計,實(shí)現捕風(fēng)能力的“最優(yōu)解”

在“V”字型塔筒上,兩臺主機、兩個(gè)葉輪“并排”而立。掃風(fēng)面積超5.2萬(wàn)平方米,相當于7個(gè)標準化足球場(chǎng)。

兩個(gè)葉輪的葉片尖端之間只間隔5米,這樣的極限設計,是綜合考慮葉輪間距、風(fēng)能利用效率和“V”型塔筒夾角之后的最優(yōu)解,不僅確保了葉輪之間的安全距離,還能實(shí)現最大化的捕風(fēng)率,以及“V”型塔筒結構的穩定性。

風(fēng)機啟動(dòng)后,兩個(gè)葉輪朝相反方向轉動(dòng),對向旋轉使得葉輪中間區域的風(fēng)速提升,空氣動(dòng)能轉化的電能也隨之增加,比同等掃風(fēng)面積的單個(gè)大風(fēng)輪風(fēng)機的發(fā)電量提升4.29%。

從整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的布局來(lái)看,單臺風(fēng)機的葉片越長(cháng),尾流對后面風(fēng)機的影響就越大,“明陽(yáng)天成號”采用兩個(gè)小尺寸風(fēng)輪的方案,反向旋轉帶來(lái)的“耦合渦流”效應,能夠減少整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的效率折損。

首創(chuàng )單點(diǎn)系泊技術(shù),彰顯尖端創(chuàng )新“真功夫”

“明陽(yáng)天成號”采用下風(fēng)向設計,這一設計降低了塔筒凈空對葉片的束縛,葉片可以獲得更大的活動(dòng)空間,同時(shí)也能更加靈活有效地捕捉風(fēng)能,提高整個(gè)機組的發(fā)電效率。

在極端臺風(fēng)條件下,漂浮式風(fēng)機將面臨全方位的挑戰。要確保自身的穩定和安全,該風(fēng)電平臺在設計之初就需要考慮360°的臺風(fēng)載荷。

系泊系統方面,“明陽(yáng)天成號”采用了單點(diǎn)系泊系統,在錨鏈的牽引下,它能夠根據臺風(fēng)的方向進(jìn)行自適應的偏航調整——臺風(fēng)吹向哪,“明陽(yáng)天成號”就轉向哪,讓風(fēng)輪始終正對來(lái)風(fēng)方向。

 在系泊系統中,要保證風(fēng)機在海上能應對17級臺風(fēng),轉塔內的高精密回轉軸承就必須具備足夠的承載能力及超強的水下密封能力。為了讓“明陽(yáng)天成號”在海上穩穩運行,研發(fā)團隊按照極高的標準和精度要求完成轉塔系統的裝配。

數據顯示,單點(diǎn)系泊方案使支撐結構極限載荷降低40%,從而提高風(fēng)機在臺風(fēng)天氣中的安全性和穩定性。這一技術(shù)的應用,推進(jìn)了海洋能源裝備和工程裝備岸上作業(yè)的標準化與高效化。

智領(lǐng)風(fēng)電科技未來(lái),真本領(lǐng)成就“硬實(shí)力”先鋒

借助于先進(jìn)的人工智能物聯(lián)網(wǎng)、認知計算技術(shù)和數據科學(xué)的融合創(chuàng )新,“明陽(yáng)天成號”具備卓越的環(huán)境感知能力、數據驅動(dòng)的智能分析、精準決策制定以及全面的安全防護能力。這些創(chuàng )新技術(shù)的結合,可為“明陽(yáng)天成號”提供敏銳的洞察力和高效的應對策略。

 “明陽(yáng)天成號”安裝有超過(guò)3000個(gè)智能感應器,除傳統的大部件監測傳感器外,還配備慣導波浪監測、陰極保護、應力監測、螺栓載荷、高壓柜氣體監測、浮筒破損監測、防雷監測、自動(dòng)消防等系統,通過(guò)視頻、圖像、音頻、位移、溫度、振動(dòng)、應力、電壓、電流、風(fēng)速、風(fēng)向等多傳感器數據融合技術(shù),可實(shí)時(shí)感知2000多個(gè)零部件運行狀態(tài)。

借助明陽(yáng)首創(chuàng )的全態(tài)勢健康管理模型, “明陽(yáng)天成號”可實(shí)現對不同部件的智能化健康管理。該模型不僅能對風(fēng)機進(jìn)行智能預警、健康監測,還能通過(guò)可靠性評估及預測、故障樹(shù)分析等來(lái)評估機組的整體狀態(tài)。在A(yíng)I大數據分析方法的支撐下,機組綜合狀態(tài)評價(jià)精度可達90%以上。

“明陽(yáng)天成號”還采用了模擬仿生算法和人工智能算法。通過(guò)一系列智能策略,如姿態(tài)壓載控制、尾流控制、智能偏航校正、激光雷達前饋控制,以及基于多目標潮流計算的能量協(xié)同控制等,它能夠靈活應對氣候、季節等復雜多變的環(huán)境條件,實(shí)現自主調節控制參數和策略,從而最大程度提升發(fā)電性能。

“明陽(yáng)天成號”還借助我國目前通信容量最大、波束最多、輸出功率最大的民商用通信衛星-亞太6D通信衛星進(jìn)行數據的傳輸,可保證拖航期間對機艙信號柜、PCS系統等重要部件及子系統的數據監控和傳輸。同時(shí),該通信方案可與傳統光纖通信相互支撐,從而提升傳統海上通信方式的容錯率,保障能源設備安全穩定運行。

此外,通過(guò)AIS、衛星等技術(shù)的融合應用,“明陽(yáng)天成號”可對外來(lái)船舶進(jìn)行實(shí)時(shí)監控,定位精度可達3米。同時(shí),通過(guò)配備雷達、能見(jiàn)度測距儀、太陽(yáng)能航標燈、電笛等設備,“明陽(yáng)天成號”可自動(dòng)將闖入核心區域的外來(lái)船舶進(jìn)行驅離,保障設備安全。

鑄造重器挺進(jìn)深藍,突破科技再探海洋極限

五年磨劍終不負匠心。2020年4月,“明陽(yáng)天成號”漂浮式風(fēng)電平臺1:10縮尺比樣機在德國Quarry湖試運行,同年10月完成了在波羅的海為期2個(gè)月的海上運行,期間經(jīng)歷了等效到全尺寸高達72m/s的風(fēng)速和30米波高的極端環(huán)境考驗,并順利獲得權威機構DNV簽發(fā)的可行性證書(shū)。

“明陽(yáng)天成號”的研制與應用,可以拓展全球海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)規模,助力開(kāi)啟人類(lèi)“向海圖強”命運共同體的新時(shí)代。同時(shí)有助于推動(dòng)“海上三峽”建設,助力粵港澳大灣區能源安全和綠色低碳轉型,牽引形成海上風(fēng)電、海洋工程、綠色能源化工等萬(wàn)億級產(chǎn)業(yè)集群。

從風(fēng)電抗臺風(fēng)技術(shù)領(lǐng)創(chuàng ),到海上大兆瓦機組引領(lǐng),再到深遠海漂浮式風(fēng)機領(lǐng)航,明陽(yáng)集團掀起一輪又一輪海上風(fēng)電技術(shù)創(chuàng )新浪潮,依托先進(jìn)技術(shù)參與全球市場(chǎng)競爭,不斷延拓海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)邊界。這一次,明陽(yáng)集團再次領(lǐng)潮深遠海漂浮式風(fēng)電創(chuàng )新,為人類(lèi)文明走向深遠海做出有益探索。

作為全球清潔能源領(lǐng)域的創(chuàng )新推動(dòng)者和技術(shù)引領(lǐng)者,明陽(yáng)集團表示,未來(lái)將持續聚焦海洋能源技術(shù)突破,引領(lǐng)行業(yè)創(chuàng )新浪潮,用前沿科技探索海洋文明,為人類(lèi)獲取海洋饋贈、擁抱海洋新時(shí)代做出應有的貢獻。(李珊珊)


責任編輯:閆梅

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