伴隨著獵獵作響的海風，由東方風電研制，18兆瓦直驅海上風電機組矗立在海平面上。該機組不僅突破重重科技壁壘，還是目前已下線的全球單機容量最大、葉輪直徑最大的直驅海上風電機組，單葉片長度就可達42層高樓，甚至能夠在80米每秒的狂風中屹立不倒，堪稱“龐然大物”。近日，東方風電的技術人員帶著機組的核心技術亮相天府科技云服務大會。

據介紹，如此一個“龐然大物”，每一個部件與技術上都做到了完全自主知識產權。其中最關鍵技術的創新與突破有哪些？華西都市報、封面新聞記者采訪了東電集團機械設計研究所高級工程師甄紅亮。

新式結構助力高效發電

東方風電技術人員周超告訴記者，在機組的內部結構上，東電的研發部分實現了很多突破。第一個突破便是打破了此前風電機組的“慣例”，做到了變壓器與變流器的上置，將變壓變流器的位置由塔基變為機組的上半部分。這一創新將大大減少機組的調試速度，變相優化了產品的性能。

第二個突破是采用了超高功率的發電機。“我們能做到在發電功率相同的情況下，比同行所有的發電機質量更輕，這代表著安全指數與經濟效益的雙重提升。”周超稱，該發電機的材料利用率與經濟性同樣做到了技術上的領先。

42層樓高葉片“高空亮翅”

“最令人稱道的突破其實是葉片。”周超稱，該海上風電機組的葉片被業內稱為“超長柔性葉片”，流線型葉片的長度不僅做到了全球最長的126米，單單葉片就與42層樓的高度比肩。其形狀與材料也均在相應領域有了突破。

它的“柔性”體現在哪里呢？周超稱，技術部門通過軟件迭代，成功地設計出了高流線型葉片，能夠最大程度上減少空氣阻力對發電效率的影響。而彎扭耦合自適應降載技術更是確保了機組的安全性與穩定性。

除此之外最引人關注的就是葉片所用的“特殊”材料，“與同類型競品相比，在材料選用上我們能做到完全領先。”甄紅亮表示，該葉片在傳統的玻璃纖維葉片上更進一步，在主梁帽等關鍵位置采用了目前穩定性更好，被稱為“新型材料之王”的碳纖維結構。碳纖維擁有更高的強度和模量，其主要應用于航空航天、高級轎車、高級文體用具等領域。從強度和重量上來說，碳纖維是制造葉片的最佳材料，但是其受限之處一直在于高昂的成本。“這次在設計上我們有的放矢，在最主要的承載結構上運用了碳纖維材料，而在次要結構上繼續運用國際上非常成熟的玻璃纖維，達到了葉片強度與經濟成本上的平衡。”

風力發電減少碳排放

在2023年6月發布的《新型電力系統發展藍皮書》中，我國風力發電的裝機規模已經達到3.9億千瓦，占我國發電總裝機的14%，同比增長13.7%。“我國近海和深遠海150米高度、離岸200公里以內且水深小于100米的海上風能資源技術可開發量為27.8億千瓦，目前海上風機累計裝機僅為3000多萬千瓦，利用率不足1.1%，未來開發潛力巨大。這為風電進一步發展提供了廣闊的發展空間。”甄紅亮強調。機組滿發時，每轉一圈即可發出38度電，按照理想狀態，單臺機組每年就可以輸出7200萬度清潔電能，可滿足4萬戶普通家庭一年的生活用電，可節約標準煤2萬余噸、減少二氧化碳排放5.5萬余噸。

龐大機組也能“遠航”

談到項目組未來可能的技術進步，甄紅亮表示，把機組“移栽”到離海岸線更遠的深海技術已經開始研發，不久將成熟。

“目前我們的發電機組都是在近海，通過基礎與大陸架相連。當水深超過100米后，傳統固定基礎的成本急劇提高，導致經濟性較差，而漂浮式依靠系泊系統與海床連接，水深增加帶來的邊際成本增幅較小，更具邊際成本優勢。因此，海上風電的發展正呈現出由淺海到深海、由固定式到漂浮式的變化趨勢。”甄紅亮稱。

可是，在波濤洶涌的深海，充斥著大風、湍流、高浪、急流等復雜、惡劣的外部環境，這樣的龐然大物該如何“駐足”呢？對此，甄紅亮也給出了答案。他表示，目前漂浮式基礎借鑒了海上油氣平臺的技術，“可以理解成拋錨的大型輪船。”

經過多年的積累，東方風電在一體化仿真、船型設計、水動力分析、系泊系統、控制器、浮體結構等設計方向已具備完整的研發能力、所開發的海上漂浮式基礎已完成了水池試驗，且獨立完成了采用混凝土浮體的7MW-186漂浮式風電機組的詳細設計。