時隔兩年，10月17日，風電產(chǎn)業(yè)的指南針和晴雨表——北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）隆重召開，本次大會以“構筑全球穩(wěn)定供應鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來”為主題，共計吸引1000余家行業(yè)企業(yè)參展。

從“一核三極多點”到著力構建軌道交通裝備、清潔能源裝備“雙賽道雙集群”產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局，中國中車把新能源提到越來越高的戰(zhàn)略定位。作為中國中車風電產(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電發(fā)展所面臨的機遇與挑戰(zhàn)，攜新型風電機組和系統(tǒng)解決方案與風電同仁共話風電新發(fā)展，共繪清潔能源發(fā)展新圖景。

此次展會上，中車株洲所重磅發(fā)布了系列陸上、海上風電機組、國產(chǎn)化風電主控系統(tǒng)、無人值守系統(tǒng)解決方案、特定場址系統(tǒng)解決方案、構網(wǎng)型雙饋風電機組在“雙高”電力系統(tǒng)下應用研究以及工業(yè)聽診技術在風電領域的應用實踐等諸多行業(yè)前沿的新技術新產(chǎn)品。

01 新產(chǎn)品

14—16MW海上風電機組

以海上風電平價為目標，中車株洲所匠心研制了“海平面”系列海上風電機組。該機組基于模塊化設計，可實現(xiàn)不同海域定制化開發(fā)，努力為業(yè)主實現(xiàn)高IRR。針對江蘇山東廣西等中低風速區(qū)域，采用高掃風面積的大葉輪低功率的機組，功率等級覆蓋8-12MW；針對浙江福建廣東等中高風速區(qū)域，并且伴有臺風等特性，采用抗臺設計的機組，功率等級涵蓋14—16MW。通過高效發(fā)電的葉片設計、輕量化的的半直驅(qū)結構、高容錯性的電氣系統(tǒng)，致力于成為雙碳時代的海上“捕風”利器。

發(fā)電性能優(yōu)勢：采用低尖速比且多輪翼型組合尋優(yōu)定制化超長柔性葉片設計，經(jīng)過DNV評估，葉片發(fā)電性能在國內(nèi)外110m+葉片中處于優(yōu)等水平。

整體成本優(yōu)勢：得益于全新設計的半直驅(qū)技術路線，傳動鏈較短，重量較優(yōu)，在大功率機組的批量應用上成本更低。

DFX吊安裝設計：輪轂和機艙一體式吊裝，采用組合單葉片水平吊裝等設計，通過各種有效措施，減少總吊裝時間，降低風機吊裝成本。

智能化巡檢：使用無人機對葉片、機艙、塔筒、塔基平臺、單樁進行全覆蓋巡檢，消滅了普通運維人員的巡檢盲區(qū)。

智能運維設計：為國內(nèi)首款增設機艙內(nèi)軌道巡檢機器人的海上風電機組，搭載紅外、可見光等傳感器設備，實現(xiàn)機艙內(nèi)不定時、多角度巡檢，提高預警能力，且可集成消防等更多功能，降低人員出海運維頻率和工作強度。

10MW陸上風電整機平臺

10MW陸上風電整機平臺為中車株洲所面向沙戈荒和大基地市場而研制的新一代陸上風力發(fā)電機組平臺，該平臺基于模塊化設計理念，采用箱變集成頂置+低速軸集成的技術路線，搭載中車在風電領域的核心優(yōu)質(zhì)關鍵零部件以及在材料、器件和算法的核心關鍵技術，并應用高鐵環(huán)境適應性的同心多元化技術轉(zhuǎn)移到風電整機產(chǎn)品領域，提升機組結構輕量化和特殊環(huán)境適應性，增強沙戈荒環(huán)境條件下大功率風電機組的可靠性。該平臺還搭載了中車株洲所新一代智能風電場SCADA系統(tǒng)，集成數(shù)據(jù)故障診斷模型，提供全方位的監(jiān)測和故障預警。通過無人值守、少人值班的智能化技術開啟智能風場運維新模式。

02 新技術

國產(chǎn)化風電主控系統(tǒng)的研發(fā)

在國家“加快實現(xiàn)高水平科技自立自強”戰(zhàn)略背景下，主控系統(tǒng)作為風電機組的“大腦”，其核心部件和技術均為國外壟斷，嚴重影響國產(chǎn)化生態(tài)的構建和推廣應用，威脅產(chǎn)業(yè)鏈安全，制約風電產(chǎn)業(yè)向高端價值鏈延伸。攻克PLC硬件架構、編譯環(huán)境、網(wǎng)絡安全以及核心控制算法等主控系統(tǒng)關鍵技術，構建自主可控、安全可靠、兼顧未來發(fā)展需求的主控系統(tǒng)勢在必行。中車株洲所依托“可再生能源技術”重點專項“風電機組主控系統(tǒng)關鍵技術及應用”國家項目以及中車軌道交通領域的“產(chǎn)品積淀”和“測試制造”兩塊基石，以突破“國產(chǎn)硬件-集成開發(fā)環(huán)境-先進控制算法-網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)安全”等方面的關鍵技術為目標，研制100%國產(chǎn)化率的工業(yè)控制器，為風電行業(yè)國產(chǎn)替代應用再樹新的里程碑。

無人值守系統(tǒng)解決方案

“無人值守”風電場是風電場未來發(fā)展的趨勢，保障實現(xiàn)風電場綜合利用效益最大化。

基于中車“云邊端”的無人值守系統(tǒng)解決方案以預測性維護為核心，在云邊端構建適應于不同場景的故障診斷和預測模型，實現(xiàn)了風電場故障的早預測、早判斷、早介入。在風場安裝大量先進巡檢設備，代替人工對風電場和風機關鍵部件進行實時監(jiān)測和巡檢，降低人工50%以上。一旦系統(tǒng)監(jiān)測到故障，將第一時間通知遠程售后運維人員，有效提升無人值守風電場運維響應及時性，實現(xiàn)從管理中心到設備的數(shù)據(jù)流和業(yè)務流無縫連接，發(fā)揮云側(cè)的資源優(yōu)勢，實現(xiàn)無人值守目標，助力風電場綜合利用效益最大化。

特定場址系統(tǒng)解決方案

隨著風電行業(yè)的高速發(fā)展，風電場的場址條件也變得多樣和復雜。高邊坡、高湍流、大基地等不同場址都有著其特定的特點。

中車株洲所一直致力于研究優(yōu)化計算方法并提供能夠滿足不同特定場址適應性要求的系統(tǒng)解決方案。依據(jù)風資源評估標準，結合風電場風況數(shù)據(jù)源，形成高邊坡地形風電場風資源評估的方法，為風電機組選址、平臺設計、運行風險管控提供技術抓手。針對當前市場逐漸增多的山地風電場高湍流場景，通過精細化地風資源處理、對關鍵部件加強設計以及基于激光雷達前饋的場群控制策略等措施來滿足山地風電場場址的高湍流適應性要求，提高風電場整體發(fā)電效率與運行質(zhì)量。

高可靠、強安全綜合技術解決方案

中車株洲所高可靠、強安全技術是基于智能傳感設備的深度感知和數(shù)據(jù)驅(qū)動的“增強保護”，以安全導向和機理前推為根研究方向的智慧型解決方案，同時搭載源頭型的高可靠的測試驗證技術，該技術針對新技術應用開展從技術源頭到技術終端的鏈條式的一致性評估，把控關鍵技術在大型化機組上的應用符合性和精準性。實現(xiàn)超大型化風電機組全域智慧監(jiān)測、主動防御決策、自適用控制的解決方案體系。利用載荷、時空、環(huán)境、狀態(tài)的實時測量，再搭配先進的自適應控制和決策判斷，保障機組在復雜工況下的運行安全和可靠。

機網(wǎng)交互仿真驗證平臺技術實現(xiàn)

該平臺貫穿風電機組并網(wǎng)原理設計+數(shù)字化仿真驗證+半實物仿真驗證各環(huán)節(jié)，為風電機組并網(wǎng)方案及策略提供虛擬驗證平臺。實現(xiàn)風電機組與電網(wǎng)的融合設計，保障風電機組并網(wǎng)可靠性和安全性。在風電機組電網(wǎng)主動支撐策略的合理性、不同電網(wǎng)架構風電機組運行穩(wěn)定性、異常電網(wǎng)狀態(tài)環(huán)境風電機組機電響應特性、風電機組源網(wǎng)協(xié)同控制方案等方面進行充分的研究及驗證。

構網(wǎng)型雙饋風電機組在“雙高”電力系統(tǒng)下應用研究

中車株洲所通過對構網(wǎng)型風力發(fā)電機組電氣-機械聯(lián)合仿真技術、構網(wǎng)型風力發(fā)電機組載荷評估及并網(wǎng)協(xié)同控制技術研究，實現(xiàn)了5.xMW、6.xMW構網(wǎng)型雙饋風力發(fā)電機組安全穩(wěn)定的并網(wǎng)運行。針對風力發(fā)電機組低阻尼、抵抗擾性、弱慣量、寬振蕩等特性，中車株洲所構建了“部件-設備-場站”系統(tǒng)級的并網(wǎng)仿真平臺和并網(wǎng)檢測試驗室。開展了構網(wǎng)型雙饋風力發(fā)電機組控制參數(shù)整定、載荷評估、轉(zhuǎn)矩響應、模式切換、電網(wǎng)適應性、電能質(zhì)量等多種并網(wǎng)特性的仿真和試驗。構網(wǎng)型機組適應于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，同時可以實現(xiàn)黑啟動和獨立組網(wǎng)的功能。

工業(yè)聽診技術在風電領域的應用實踐

隨著國內(nèi)風電項目單機容量的一再提高，風電機組大型化進程再提速。針對當前超大機組全面監(jiān)測方式存?zhèn)鞲衅餍枨罅看蟆⒊杀靖摺⒈O(jiān)測不及時、不全面等問題，中車株洲所研發(fā)了基于音頻的機組異常監(jiān)測系統(tǒng)——風機“順風耳”，該系統(tǒng)依靠無接觸麥克風精準識別葉片異常、偏航異常、輪轂異常等各類問題，具有安裝方便，覆蓋面廣，準確率高的優(yōu)點。有效提升無人值守風電場運維響應及時性，開啟智能風場運維新模式。

作為一家有責任感、有使命感，技術能力領先，戰(zhàn)略布局合理，發(fā)展步伐穩(wěn)健的風電裝備制造商，中車株洲所在發(fā)揮自身優(yōu)勢的同時，堅持以客戶需求為導向，不斷迭代更新產(chǎn)品和解決方案，不斷完善產(chǎn)品性能及平臺建設。

未來，中車株洲所將持續(xù)依托“材料、器件、算法”三大根技術，深耕交通和能源兩大賽道，堅持創(chuàng)新驅(qū)動、科技先導，推動裝備制造邁向高端化、智能化、綠色化，為推動我國實現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型升級，助力中國式現(xiàn)代化建設提供重要的科技力量和裝備支撐。