相关热点:  
海洋新材料 海洋装备 海洋牧场 碳捕捉封存 海洋经济 海洋生态 海上能源岛 岸电 海水淡化 海洋观测 示范项目

全球单体容量最大漂浮式风电平台“OceanX 明阳天成号”吊装完成!

2024-07-03 18:05     来源:明阳集团      海上风电漂浮式海上风电明阳天成号
7月3日,随着第二个叶轮与轮毂精准对接,全球单体容量最大的漂浮式风电平台“OceanX 明阳天成号”(下称“明阳天成号”)在中船黄埔文冲船厂正式完成安装,为人类探索海洋能源再启全新篇章。

这台呈“V”字型排列、搭载两台8.3兆瓦海上风机的漂浮式风电平台由明阳集团自主研制,总容量达到16.6兆瓦,可应用于水深35米以上的全球广泛海域。

高端材料创新性应用,造就“黑科技”浮式基础

风机样式的创新,需要以各核心部件技术的创新与升级为支撑。“明阳天成号”不仅推动了风机外观的革新,更在实质上推动了风机设计与制造的精进。

浮式基础是漂浮式风机在深远海“安身立命”的关键部件。和传统钢结构的浮式基础不同,“明阳天成号”的浮式基础由三个浮筒、混凝土臂和连接件组成。

“明阳天成号”首次采用抗压能力达到115兆帕以上超高性能混凝土材料来进行浮式基础的制造,这种混凝土材料强度达到普通混凝土的4倍左右,大大增加了浮式基础结构的承载能力。同时,浮式基础采用预应力高强混凝土装配式结构,由此实现了模块化设计和批量制造,大大降低了基础建造成本。

混凝土预制件的施工工艺上,明阳借鉴了港珠澳大桥的沉箱预紧技术、混凝土预制件的接口密封和预应力张拉工艺。同时,约1500根钢绞线从浮体臂中穿过,在浮体建设过程中不仅要控制张拉力,更要保证在张拉过程中端面均匀受力。

“明阳天成号”还实现了浮筒创新。传统浮筒采用纯钢结构或钢混结构,而“明阳天成号”首创性地采用“玻璃纤维外壳+XPS芯材+防护涂层材料”多种材料组合的方案制造浮筒。此方案不仅可以降低浮筒重量,还能满足浮筒曲面外形的要求。三个浮筒均为流线椭球形,迎浪时所遇到的波浪阻力较小,还可以提供一定的横向转动的偏航动力。针对浮筒外形进行的深度验证与测试显示,流线椭球形的设计实现了整体稳性与载荷的最佳平衡。

值得一提的是,以一个漂浮式基础搭载两台风机,可以有效减少单位千瓦造价、用海面积和运维成本。

风机形态极致进化,助力海上巨人“更轻更稳”

在强大浮式基础的支撑下,“明阳天成号”风电平台的两座塔筒以“V”字型排列,这也是全球首台在一个浮式基础上安装两座塔筒的海上风电平台。

“明阳天成号”的塔筒为长椭圆形,这样的设计使塔筒的长轴面受风面积远大于短轴面,当风向和风电平台出现一定夹角时,塔筒受风面积增大,因此可以更快地对风,从而提升风能利用效率。

塔筒内部还安装了电梯及阶梯踏板两用通道,能够保证工作人员上下主机的舒适度。

在风机形态的进化之外,明阳还拓展拉索系统应用边界,在全球范围内首次给风机安装拉索系统。

“明阳天成号”巧妙利用塔架系统空间结构,借鉴并成功应用全球最大的高应力幅钢绞线成品拉索体系。13根主拉索和6根辅拉索用于绷紧主机、塔架与漂浮式基础,使风机组各部件之间形成稳定的张紧系统。拉索系统的设计还改变了传统风机载荷传递路径——传统风机的叶轮载荷及塔筒重力载荷通过塔架传递至基础。而“明阳天成号”由于采用了拉索系统,塔架重力载荷可分散至拉索,塔架只承担部分叶轮载荷。由此得以使塔架载荷大大降低,从而保证了塔架结构的轻量化设计。

要把这些约200米长、直径18厘米的拉索巧妙的连接在风机、塔筒与浮体之间,需要通过分级预紧、多维监测、同步张拉等手段,才能使13根主拉索同时达到各自预紧力设计要求,并让主缆最大预紧力达到350吨。

全球首创双叶轮、双主机设计, 实现捕风能力的“最优解”

在“V”字型塔筒上,两台主机、两个叶轮“并排”而立。“明阳天成号”扫风面积超5.2万平方米,相当于7个标准化足球场。

两个叶轮的叶片尖端之间只间隔5米,这样的极限设计,是综合考虑叶轮间距、风能利用效率和“V”型塔筒夹角之后的最优解。不仅确保了叶轮之间的安全距离,还能实现最大化的捕风率,以及“V”型塔筒结构的稳定性。

风机启动后,两个叶轮将朝相反方向转动,对向旋转使得叶轮中间区域的风速提升,空气动能转化的电能也随之增加,比同等扫风面积的单个大风轮风机的发电量提升4.29%。

从整个风场的布局来看,单台风机的叶片越长,尾流对后面风机的影响就越大,“明阳天成号”采用两个小尺寸风轮的方案,反向旋转带来的“耦合涡流”效应,能够减少整个风场的效率折损。

首创单点系泊技术,彰显尖端创新“真功夫”

“明阳天成号”采用下风向设计,这一设计降低了塔筒净空对叶片的束缚,叶片也可以获得更大的活动空间,同时也能更加灵活有效地捕捉风能,提高整个机组的发电效率。

在极端台风条件下,漂浮式风机将面临全方位的挑战。要确保自身的稳定和安全,该风电平台在设计之初就需要考虑360°的台风载荷。

系泊系统方面,“明阳天成号”采用了单点系泊系统,在锚链的牵引下,它能够根据台风的方向进行自适应的偏航调整——台风吹向哪,“明阳天成号”就转向哪,让风轮始终正对来风方向。

在系泊系统中,要保证风机在海上能应对17级台风,转塔内的高精密回转轴承就必须具备足够的承载能力及超强的水下密封能力。为让“明阳天成号”在海上稳稳运行,研发团队按照极高的标准和精度要求完成转塔系统的装配。

数据显示,单点系泊方案使支撑结构极限载荷降低40%,从而提高了风机在台风天气中的安全性和稳定性。这一技术的应用,推进了海洋能源装备和工程装备岸上作业的标准化与高效化。

智领风电科技未来,真本领成就“硬实力”先锋

借助于先进的人工智能物联网、认知计算技术和数据科学的融合创新,“明阳天成号”具备卓越的环境感知能力、数据驱动的智能分析、精准决策制定以及全面的安全防护能力。这些创新技术的结合,可为“明阳天成号”提供敏锐的洞察力和高效的应对策略。

“明阳天成号”安装有超过3000个智能感应器,除传统的大部件监测传感器外,还配备惯导波浪监测、阴极保护、应力监测、螺栓载荷、高压柜气体监测、浮筒破损监测、防雷监测、自动消防等系统,通过视频、图像、音频、位移、温度、振动、应力、电压、电流、风速、风向等多传感器数据融合技术,可实时感知2000多个零部件运行状态。

借助明阳首创的全态势健康管理模型, “明阳天成号”可实现对不同部件的智能化健康管理。该模型不仅能对风机进行智能预警、健康监测,还能通过可靠性评估及预测、故障树分析等来评估机组的整体状态。在AI大数据分析方法的支撑下,机组综合状态评价精度可达90%以上。

“明阳天成号”还采用了模拟仿生算法和人工智能算法。通过一系列智能策略,如姿态压载控制、尾流控制、智能偏航校正、激光雷达前馈控制,以及基于多目标潮流计算的能量协同控制等,它能够灵活应对气候、季节等复杂多变的环境条件,实现自主调节控制参数和策略,从而最大程度提升发电性能。

“明阳天成号”还借助我国目前通信容量最大、波束最多、输出功率最大的民商用通信卫星-亚太6D通信卫星进行数据的传输,可保证拖航期间对机舱信号柜、PCS系统等重要部件及子系统的数据监控和传输。同时,该通信方案可与传统光纤通信相互支撑,从而提升传统海上通信方式的容错率,保障了能源设备安全稳定运行。

此外,通过AIS、卫星等技术的融合应用,“明阳天成号”可对外来船舶进行实时监控,定位精度可达3米。同时通过配备雷达、能见度测距仪、太阳能航标灯、电笛等设备,“明阳天成号”可自动将闯入核心区域的外来船舶进行驱离,保障设备安全。

推荐阅读

全球首台18-20MW级风储荷网机组——EW18~20-260 下线!

7月5日,全球首台18-20MW级风储荷网机组下线仪式在中国汕头举办。汕头市人民政府副市长赵志涛,上海电气风电集团股份有限公司(以下简称“电气风电”)党委书记、董事长乔银平,中国大唐集团有限公司广东分公司党委委员、副总经理李赓武出席仪式并致辞。 2024-07-05

Wavepiston与Ørsted开拓丹麦波浪能-风电组合的潜力

海洋能源网获悉,近日,Wavepiston与Ørsted建立了合作伙伴关系,以研究波浪能和海上风电在丹麦共址的潜力。该合作将分析海上风能和波浪能相结合的好处,以优化丹麦水域自然资源的能源产量。Wavepiston表示,将海上风电和波浪能放在同一地点具有多种好处,包括通过利用这两种资源来提高同一地区的产量,从而增加能源产量。增强电网稳定性也是好处之一,因为它通过提供更稳定和可靠的电力供应来提供稳定性,从而减少间歇性问题。该公司表示,通过... 2024-07-05

SolarDuck和RWE在北海试验场安装漂浮式光伏试点项目

海洋能源网获悉,近日,SolarDuck公司在海上风电开发商RWE的支持下,在荷兰北海的North Sea Farmers海上试验场安装了其海上光伏(OFPV)项目Merganser。SolarDuck表示,该试点项目旨在评估和演示结构、系泊和电气设计,并深入了解OFPV大规模商业部署所需的制造、组装、海上安装和维护方法。在接下来的两年里,将使用180多个传感器对Merganser进行远程监控,以跟踪结构、连接器、系泊和电气性能,以进一步研究该技术。此外,荷兰研究机构Deltares将对漂... 2024-07-05

TenneT为开发海底变压器概念启动可行性研究招标

海洋能源网获悉,TenneT 正在研究海上海底变压器的概念,6月底,TenneT在德国启动了对这一概念的可行性研究的招标。据招标公告中的信息,海底变压器平台对比传统的海上变流器平台,在技术上简化和缩小而且降低了成本。TenneT海上海底变压器,主要创新是将海上电网连接系统的组件重新定位到海底。TenneT表示,如果该技术得到开发和实施,它可以补充海上风电网连接的新2吉瓦标准,以加速海上电网的扩张。招标分为四个批次,每个批次用于海底变压器系统一... 2024-07-04

4000吨全回转起重船“海洋风电76”号正式完工交付!

海洋能源网获悉,近日,由中国船舶集团上海船舶研究设计院为南通市海洋水建工程有限公司研发设计,江苏韩通集团有限公司旗下江苏韩通赢吉重工有限公司承建的4000吨全回转起重船“海洋风电76”号正式完工交付,并开赴海上风电场作业,为我国海上风电绿色产业高质量发展又添一“重器”。该船由上船院自主研发设计,拥有完全知识产权;起重机采用单舷侧布置设计,最大起重量为4000吨,起吊高度可达主甲板以上145米;配备有DP-2级动力定位系统,可实现深远海快速精确定位;能够在海上风电场进行各项风电工程作业,可满足12~20 2024-07-03

阅读榜