隨著海上風(fēng)電集中連片規(guī)模化開發(fā)、配套產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟、裝備技術(shù)不斷革新以及施工成本下探控制，全球海上風(fēng)電成本持續(xù)下降。據(jù)國際可再生能源署（IRENA）發(fā)布最新全球可再生能源發(fā)電成本報告《RENEWABLE POWER GENERATION COSTS IN 2022》顯示，2010-2022年，海上風(fēng)電全球加權(quán)平均LCOE從0.197美元/kWh下降至0.081美元/kWh，下降了59%。
作為國內(nèi)海上風(fēng)電平價時代的破局者，在海風(fēng)整機(jī)價格內(nèi)卷2.0時代，如何進(jìn)一步提高風(fēng)能利用率？如何打造海上風(fēng)場更優(yōu)LCOE（平準(zhǔn)化度電成本）？中船海裝以定制化整機(jī)設(shè)計、一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計以及智能化場控平臺等創(chuàng)新技術(shù)為出發(fā)點進(jìn)行了分享。
定制化整機(jī)設(shè)計：實現(xiàn)最優(yōu)匹配
在海上風(fēng)電領(lǐng)域，每個區(qū)域的風(fēng)資源條件和環(huán)境特點都是不同的，因此需要針對特定區(qū)域進(jìn)行定制化的整機(jī)設(shè)計。中船海裝提出針對不同區(qū)域的定制化匹配設(shè)計方法，有別與傳統(tǒng)機(jī)型開發(fā)模式，在設(shè)計初期就與風(fēng)場進(jìn)行了全方位匹配。
該方法直接從末端入手，打通設(shè)計全鏈條，基于風(fēng)場投資經(jīng)濟(jì)性測算確定機(jī)型，再根據(jù)每個區(qū)域的特點，為每個區(qū)域量身定制最適合的機(jī)組，實現(xiàn)以電價、資源特征和風(fēng)場投資收益為約束的整機(jī)核心參數(shù)高效匹配設(shè)計。
設(shè)計過程中采用全新一代全局最優(yōu)載荷優(yōu)化迭代算法，取消界面程序，以模型文件直接驅(qū)動，大幅縮短了迭代周期，提高了開發(fā)效率和代碼復(fù)用性，提高整個開發(fā)流程的效率和質(zhì)量。通過定制化設(shè)計的整機(jī)，能夠確保其機(jī)組與區(qū)域內(nèi)項目的實際需求更匹配，達(dá)到最佳的投資收益率。
一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計：減低綜合成本
中船海裝提出支撐結(jié)構(gòu)一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，融合國際先進(jìn)大直徑單樁基礎(chǔ)樁-土相互作用優(yōu)化分析方法，建立樁-土相互作用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計方法，搭建了海上風(fēng)電機(jī)組-塔架-基礎(chǔ)一體化設(shè)計平臺，將支撐結(jié)構(gòu)與整機(jī)耦合進(jìn)行一體化設(shè)計，從而實現(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)的降本。采用支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計，泥面處的載荷比分離式載荷降低了約25%。再加上支撐結(jié)構(gòu)尋優(yōu)技術(shù)，并結(jié)合一體化全時程耦合分析，能夠降低支撐結(jié)構(gòu)成本10%以上。
智能化場控平臺：提升發(fā)電效率
中船海裝打造了智能化場控平臺，基于場群協(xié)同控制+互聯(lián)互通+人工智能+自適應(yīng)調(diào)節(jié)，結(jié)合先進(jìn)的軟硬件，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。
其中，基于全域感知的風(fēng)電機(jī)組自適應(yīng)控制技術(shù)，通過人工智能算法，從感知到控制，做到了高效精準(zhǔn)識別和自適應(yīng)控制調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)單機(jī)發(fā)電效率提升1%~3%；基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計的偏航對風(fēng)校準(zhǔn)技術(shù)，通過收集風(fēng)力發(fā)電機(jī)在各種條件下的發(fā)電數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航角度進(jìn)行校準(zhǔn)，實現(xiàn)最有偏航角度追蹤，可實現(xiàn)單機(jī)發(fā)電效率提升0.2%~1.5%；場級降載控制技術(shù)，運用先進(jìn)的傳感器和算法，可以識別出陣風(fēng)、極端湍流等極端風(fēng)況，提前采取相應(yīng)的控制策略，以避免或減少潛在的風(fēng)險；通過精準(zhǔn)的扇區(qū)管理，可以更好地了解每個區(qū)域的風(fēng)能分布和變化情況，從而優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組運行，可實現(xiàn)對風(fēng)電場內(nèi)不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的協(xié)同控制，以達(dá)到整體效益的最大化。
此外，智能化場控平臺還可對關(guān)鍵零部件進(jìn)行疲勞壽命監(jiān)測，采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測技術(shù)，通過獲取的設(shè)備運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息分析，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題和故障，并自動調(diào)整運行參數(shù)以提高設(shè)備的運行效率。
作為“國家海上風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)研究中心”平臺建設(shè)單位，作為深耕海上風(fēng)電十余年的先行者，中船海裝始終堅持勇立潮頭、創(chuàng)新創(chuàng)造，不斷結(jié)合新形勢、新變化，推出符合市場需求、滿足客戶要求的產(chǎn)品和服務(wù)，通過定制化整機(jī)設(shè)計、一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計以及智能化場控平臺等技術(shù)創(chuàng)新，通過海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)一站式整體解決方案等多點發(fā)力，全力助推我國海上風(fēng)電的高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。
來源：中船海裝
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