大型海上风电关键技术与装备
海上风电平价发展关键技术解决方案
● 动态电缆的设计与制 造 ● 适应大幅运动响应的 电气设备研发 ● 浮式升压站
……
多技术多应用融合 融合发展 向新而生
海上风电+海洋牧场
通过模式创新，实现风电产 业与海洋渔业的跨界融合， 完成双赢升级，有效提升海 洋资源综合利用价值。
海上风电+。。。
海上风电+制氢
氢是一种可运输的新能源载体。利 用风能制氢，可以使可再生能源的 发电价格波动更低、电力系统更加 灵活。绿氢为海上风能提供更多的 市场增长机会
回收 退役
集中式电网接入技术 柔直输电技术
风电场优化设计 风电场流场仿真
测：遥感测风、虚拟测风 评：流场仿真 预：功率预测
变桨技术 数字化技术 控制技术 载荷仿真技术 轴承技术 叶片技术 变流器技术 直驱发电机技术 漂浮式风电技术 支撑结构一体化设计技术 整机动力学仿真分析 场控技术 运维技术
海上固定式
全球
海上漂浮式
全球
度电成本下降前 五要素
单机容量增加 支撑结构设计 项目规模效应 融资成本下降 部件可靠性提升
支撑结构设计 安装工艺效率提升 基础、支撑结构制造 项目规模效应 安装、运输设备
风电场各环节成本下降预期
风电
机组 ↓10~30%
支撑 结构
↓15~30%
安装 ↓15%~35%
水深限制 风资源（亿kW）
>50m <50m >50m <50m >50m <50m
106.03 24.33 96.98 23.54 82.21 18.51
【来源：上海电气“风鸣”系统数据】
全产业链携手共迎海上平价挑战
平价无补贴 降低LCOE 整机成本下降、风场造价下降、开发商收益预期下降…
海上风电的发展现状及关键技术研究
海上风电的发展现状及关键技术研究作者：万宏罗文东谢国华来源：《科技资讯》2023年第24期摘要：风能是一种可再生的洁净能源，在新能源越发得到关注的情况下，风能利用也被各国先后提上日程。
以海上风电的发展现状为切入点，分析中外有关技术现状，在此基础上研究其关键技术，包括基础结构设计、建设区域选择、资源评估、重点参数计算以及辅助性技术等。
最后简析海上风电的技术难点，提出发展建议，为未来的风电建设提供参考。
关键词：海上风电基础结构通信活动风力资源中图分类号： TM75 文献标識码： A 文章编号： 1672-3791（2023）24-0070-03海上风力发电技术简称海上风电，是指以海上作业平台为基础、利用风力进行发电的综合性技术，其特点在于绿色无污染、可再生能力强。
与地面风力发电相比，海上风力发电不存在噪声、建设地形限制，这为其大规模运用提供了空间。
当前，各国都在广泛利用风力发电技术，我国东南沿海各地也在尝试利用风能进行发电，且收效良好［1］。
从可持续发展、科学发展的角度出发，加强洁净能源的利用已大势所趋，《中华人民共和国可再生能源法》《关于完善风力发电上网电价政策的通知》的颁行也为各地海上风电系统建设和发展提供了明确思路。
在此背景下，分析海上风电的发展现状及关键技术具有一定的积极意义。
1 海上风电的发展现状1.1 国外发展情况洁净能源的利用始于西方，包括海上风电技术。
当前，欧洲各国家和美国的海上风电技术具有一定的技术优势。
20 世纪80 年代，石油危机以及环境污染等因素对发达国家的影响日渐突出，这也使发达国家更重视新能源的研究。
到20 世纪90 年代，北欧和西欧一些工业强国开始大规模尝试海上风力发电，已知全球最早的海上风电机组由瑞典建设并投入使用，命名为Windworld，其容量为220 kW。
随后，荷兰和丹麦等国家先后组织海上风电研究，这一阶段的海上风电机组主要集中于浅水区域，不超过海岸线100 m［2］。
海上风电场及其关键技术发展现状与趋
海上风电场及其关键技术发展现状与趋摘要：随着社会不断向前发展，经济水平不断提高，用电需求的保证成为各国必须确保的基本问题。
然而，传统的火力发电所造成的煤炭资源大量开采以致储量不足和大气污染以及全球变暖等诸多问题亦接踵而至。
海上风电具有清洁、安全、可持续的特点，在世界各国能源战略的地位不断提升，为全球低碳经济发展提供了有力支撑，为人类应对气候变化提供了重要选项，具有广阔的发展前景。
基于此，本文就针对海上风电场关键技术的应用现状及发展趋势进行了分析。
关键词：海上风电场；关键技术；发展趋势中图分类号：TM75 文献标识码：A引言在可再生能源技术中，风力发电是最成熟、最具大规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
与陆上风电相比，由于海洋环境的特殊性，海上风电的开发仍然存在一些问题，如施工难度大、运营维护困难以及成本更高等。
但海上风电的优点也同样明显：海上风速通常较陆上风速更高，因而同等条件下海上风力发电机的发电量要高于陆上；海上很少有静风期，因而海上风电具有更高的利用小时数；与陆地复杂的地形相比，海上的环境简单，更均匀的风速对设备损坏更小；海上风电不需要占用土地资源，更适宜大规模开发；与陆上风电相比，海上风电一般更靠近负荷中心，可以减少输电损失，电力的消纳也有保障。
凭借这些优点，海上风力发电将成为未来风电技术研究的重心和前沿，并成为未来风电产业发展的主要方向。
1 海上风电场特点⑴风电机组数量多。
尽管从现有海上风电场的角度来看，风力涡轮机的单位容量继续增加，但大多数海上风电场的单位容量都集中在(2-6)MW范围内。
结果，大型海上风电场通常设置有十个甚至十几个单元。
⑵风电场内部电气线路长。
由于风车和跟随风车的叶片长度的限制与影响，风车之间的距离通常为500-600m。
此外，海上风电场通常离海的距离超过10km，而拟议的海上风电场甚至超过30km。
因此，大型风力发电场需要在几十公里内甚至上百公里内的电缆。
海上风力发电及其关键技术分析
海上风力发电及其关键技术分析摘要：随着我国社会的不断发展和能源的日益短缺，低碳环保的理念已经引起人们的关注，并被应用到电力企业中，企业越来越重视清洁新能源的开发利用。
本文探讨了海上风力发电及其关键技术。
关键词：海上；风力发电；关键技术引言能量转换技术是现代人类社会生产和生活中最关键的技术之一，而发电技术是影响最深远的技术之一。
因此，利用自然能源最有效的方式是先将这些能源转化为电能，向个人或企业用户提供电能，然后根据具体使用需要将其转化为动能、热能、光能等形式。
1 海上风电的概述虽然一些学者在20世纪70年代提出了使用海上风力发电的假设，但直到上世纪末才真正开始全面的科学探索和具体应用。
这是因为与陆上风力发电技术的研究相比，可以看出海上风力发电面临的繁琐的施工地质条件缺乏成熟的参考工程技术作为基础，对于海水的波浪冲击和风向变化，还不能形成一套实用的计算标准和分析标准。
此外，由于受工程环境和运维技术需要等诸多因素的影响，海上风电场建设缺乏丰富的经验作为参考依据，导致海上风电场建设的规模和回报率存在一定的安全隐患，因此，海上风力发电的商业推广才真正开始于近十年来相关技术的不断成熟。
2 海上风力发电的优势海风比陆风有很大的优势。
首先，当风吹过陆地时，风的大小和方向会发生变化，因为陆地非常粗糙，有许多障碍物。
但由于海面相对平坦，摩擦力小，海洋风速小，风向相对稳定。
其次，由于海风比陆风更稳定、更强，因此无需建造该装置。
塔太高，这降低了风力涡轮机的成本。
据统计，距海岸线10公里的海域风速通常比沿海地区高20%左右，发电量可增加70%。
因此，海上风力发电不仅成本低，而且产量高。
最后，海面上的气流是稳定的，海面是复杂的，海上发电机不需要承受太大的工作强度。
陆上使用寿命为20年，海上发电机组的使用寿命可延长至25至30年。
此外，海上风力发电不受噪音、电磁、鸟类等因素的影响。
3 海上风电与陆上风电的对比及其技术难点3.1 海上风电与陆上风电的对比（1）随着高度的变化，近海风速呈下降趋势。
海上风电场及其关键技术发展现状分析
海上风电场及其关键技术发展现状分析摘要：风力发电属于近些年来世界各国普遍较为关注的一种可再生能源开发方案，这一技术发展速度较快，已经得到了全面落实与开展，而海上风力发电由于干扰较小，并且风力发电量较大，因此广受欢迎与重视。
江苏省具有较长的海岸线，具有良好的风力发电条件。
本文主要针对海上风力发电关键技术进行分析，希望可以起到参考的作用。
关键词：海上；风力发电；关键技术随着现如今非再生能源逐渐稀少，能源问题已经成为人们关注的重点。
能源危机的出现，意味着人们必须要寻找更加合理的能源获取方式，而风力就属于一项较为关键的可再生能源。
通过海上风力发电，可以有效地完成供电，而发展这一类的新能源是我国未来走向可持续化发展的关键途径。
因此，必须要针对海上风力发电技术进行分析讨论，积极优化技术体系，提升工作质量。
一、海上风力发电建设的主要趋势（一）技术整体发展速度较快风力发电不需要消耗非再生能源，同时也不会污染环境，属于一种发展潜力巨大的清洁能源技术，不仅拥有环保效益，同时也具有一定的社会效应。
随着风力发电技术的不断优化与改进，现如今风力发电生产成本也开始逐渐降低，我国各地都开始建设风力发电场。
由于海上风力资源更加丰富，并且风速也更加稳定，因此适合在海上建设大功率风力发电机组，不仅节约用地，同时对环境造成的影响比较小，这意味着现如今我国风力发电技术不断提升与改进。
以江苏省为例，现如今我国江苏省建设了江苏如东海上风力发电场、江苏东台海上风力发电场，都属于主要的海上风力发电场所[1]。
江苏开发风力发电资源具有巨大的优势和好处，可以缓解江苏省一次能源不足、用电荒等问题，更有效的促进地方经济走向发展与改革，因此可以说这一技术属于建设生态大省的一项关键要求。
（二）单机容量提升现如今大型风力发电机组一般都会选择水平轴风力发电设备，这一设备包括风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件。
大型风力发电机组的单机容量越大，意味着发电能力越强，而对于技术的需求也就越高。
海上风电场高压GIS设备的关键技术与应用分析
（29）：186﹣187.
56丨电力系统装备 2器和送出海缆间的连接点， 虽然其用途与陆上风电场上使用的 GIS 设备没有区别，但是 由于海上电网结构相对简单，故障方式也相对简单 ；另外一 方面，海上平台空间有限、海洋工况恶劣。为了满足系统供 电可靠和连续性、操作检修方便性等要求，平台上 GIS 的关 键技术和应用布置也具有一些不同的特点。 1 高压GIS的关键技术 1.1 电气性能
国外的海上风电场，在应用布置上，最简单的方式是主 变和出线海缆只设置一个带接地开关的 GIS 型隔离开关，但
如果海缆比较长时，这样简单的布置方式不具备投切操作的 功能，因此建议在海缆较长时，海缆的故障率较高时，采用 带断路器的 GIS，通过断路器投切海缆和主变，提高系统可靠 性 ；另外，如果主变带电时，为减少对电网的干扰，要求选 用带选相合闸功能的断路器来投切主变。国内海上风电场通 常采用单母线布置，4 个间隔，2 路主变间隔，连接电缆，1 路 出线间隔，连接海缆，1 路保护间隔 ；为保证系统可靠性，也 有个别项目采用 7 间隔单母线布置，2 路主变间隔，2 路出线 间隔，另设 1 个分段间隔和 2 个分段母线的保护间隔。工程设 计时，应避免隔离开关或接地开关等可动部件下方设置水平 布置盆子，防止操作时掉落的异物附着在盆子上引起绝缘放 电故障，提高设备运行可靠性，减少故障率 [2]。另外，GIS 四 周应预留足够的巡视和检修空间，方便人员和工具操作。
海上风电智能运维关键技术与发展建议
2023年 第6期海洋开发与管理117海上风电智能运维关键技术与发展建议陈金路1,2,张翔宇1,郑向远1,2,邹荔兵1,2,杨如嫣1(1.清华大学深圳国际研究生院 深圳 518071;2.明阳智慧能源集团股份公司 中山 528437)收稿日期:2022-09-22;修订日期:2023-04-28基金项目:漂浮式海上风电与海洋牧场融合关键技术研究项目(粤自然资合[2020]016号);深圳市高等院校稳定资助重点项目 海洋浮式风机选址㊁基础设计和智能运维关键技术研究 (WD Z C 20200819174646001);海上风能制氢工程示范项目(粤自然资合[2022]33号).作者简介:陈金路,硕士研究生,研究方向为海工装备与海洋新能源摘要:风电运维是海上风电的控制性模块,其成本约占海上风电建设总成本的25%,但目前对风电运维尤其是智能运维的研究与应用呈现双重缺位㊂文章提出海上风电发展趋势及传统运维痛点,总结海上风电智能运维的重大意义;充分结合工程经验与中外文献,凝炼海上风电智能运维关键技术,阐释其内涵㊁应用㊁特点及研究现状,指出相关研究的成果与不足,进而提出数据融合㊁自主适应㊁实时监测㊁无余调配的 集管控 一体化海上智能运维平台方案,并以风场实测数据验证其经济价值;明确风电智能运维的发展趋势,从集成管理㊁装备赋能㊁智慧调度㊁融合开发四大方向,有针对性地给出跨越式提升我国海上风电智能运维水平的发展建议,助力我国风电产业发展水平跻身国际前列㊂关键词:海上风电;智能运维;降本增效中图分类号:P 74 文献标志码:A 文章编号:1005-9857(2023)06-0117-12K e y T e c h n o l o g i e s a n dD e v e l o p m e n t S u g ge s t i o n sf o r I n t e l l ig e n tO pe r a t i o na n dM a i n t e n a n c e o fOf f s h o r eW i n dP o w e r C H E NJ i n l u 1,2,Z H A N G X i a n g y u 1,Z H E N G X i a n g y u a n 1,2,Z O U L i b i n g 1,2,Y A N G R u ya n 1(1.T s i n g h u aS h e n z h e n I n t e r n a t i o n a lG r a d u a t eS c h o o l ,S h e n z h e n518071,C h i n a ;2.M i n g Y a n g S m a r tE n e r g y G r o u pL i m i t e d ,Z h o n gs h a n528437,C h i n a )A b s t r a c t :A s t h e c o n t r o lm o d u l e f o r l a t e r i n v e s t m e n t a n d p r o f i t o u t p u t ,t h e o pe r a t i o n a n dm a i n -t e n a n c e (O &M )c o s t o fw i n d p o w e r a c c o u n t sf o r a b o u t 25%o f t h e t o t a l c o s t o f o f f s h o r ew i n dp o w e r c o n s t r u c t i o n .H o w e v e r ,t h er e s e a r c ho n w i n d p o w e rO &M ,e s p e c i a l l y t h e i n t e l l i g e n t O &Mi s s c a r c e .T h i s p a p e r p u t f o r w a r d t h e d e v e l o pm e n t t r e n do f o f f s h o r ew i n d p o w e r a n d t h e p a i n p o i n t s o f t r a d i t i o n a l O &M ,a n d s u mm a r i z e d t h e g r e a t s i g n i f i c a n c e o f i n t e l l i g e n tO &Mo f o f f s h o r ew i n d p o w e r .T h e n t h e p a p e r p r e s e n t e d t h e d e f i n i t i o n a n dk e y t e c h n o l o g i e s o f i n t e l l i g e n t O &Mo f o f f s h o r ew i n d p o w e r t h r o u g h s u mm a r i z i n g t h e c u r r e n t r e s e a r c hh o t s p o t s ,a n d p o i n t e d o u t t h e a c h i e v e m e n t s a n d s h o r t c o m i n g s o f r e l a t e d r e s e a r c hb y f u l l y i n t e g r a t i n g e n g i n e e r i n g e x pe -r i e n c e a n d l i t e r a t u r e .O n t h i sb a s i s ,a c o l l e c t i v em a n a g e m e n t a n dc o n t r o l i n t e gr a t e d m a r i t i m e i n t e l l i g e n tO &M p l a t f o r mt h a t i n t e g r a t e dd a t a f u s i o n ,s e l f -a d a p t a t i o n ,r e a l -t i m em o n i t o r i n g,Copyright ©博看网. All Rights Reserved.118海洋开发与管理2023年a n du n r e s t r i c t e dd e p l o y m e n tw a s a d v a n c e d a n d i t s e c o n o m i c v a l u ew a s v e r i f i e db y t h em e a s u r e d d a t ao fw i n d f i e l d.F i n a l l y,t h i s p a p e rm a k e d c l e a r t h e d e v e l o p m e n t t r e n do f i n t e l l i g e n tO&M o fw i n d p o w e r f r o mf o u r d i r e c t i o n s a n d g a v e d e v e l o p m e n t s u g g e s t i o n s f o r l e a p i n g f o r w a r d t o i m-p r o v e t h e l e v e l o f t h a t i nC h i n a.K e y w o r d s:O f f s h o r ew i n d p o w e r,I n t e l l i g e n t o p e r a t i o n,C o s t r e d u c t i o n0引言海上风能总规模为陆上风能的2~3倍,且风质量更加稳定㊂英国㊁法国㊁德国㊁荷兰等欧洲风电强国均出台10GW量级海上风电规划,美国计划2030年完成30GW海上装机容量,韩国㊁日本㊁越南等亚洲国家预计2030年完成25GW海上装机容量,海上风电已成为业界全新的 蓝海战场 ㊂在海上风电蓬勃发展之际,滞后的运维技术成为其进一步发展的隐忧㊂传统风电运维是平面化㊁后置化的,只能在单一或少量参数背景下探讨风机状态,运维过程中依赖专业人员的主观判断,各流程相对孤立,难以保持信息的实时流通㊂而真实的风电场是立体㊁瞬变的,后发式㊁周期式等离散化方案均不能完全适配现代海上风电场的运维要求㊂状态评估㊁故障预警㊁运维船路径㊁窗口期预测等全周期要素需要在综合性平台上共融呈现,才能以最小成本换取最大效益㊂同时,由于通信技术受限,现场监测设备必须具备过滤噪声㊁初筛信息㊁散点覆盖㊁重点回传的自适应能力,才得以在带宽有限的条件下完成全天候有效监测㊂菲律宾以西生成的南海 土台风 路线诡异莫测,越接近登陆点其能量越强,会给海工结构物以措手不及的毁灭性打击,台风 暹芭 造成风电运维船事故便是例证㊂智能运维模式能够将陆基㊁海基㊁近端㊁远端的大范围天气海况参数进行集成分析,发挥一线气象站的作用,及时发出风暴预警并安排人员和船只撤离避险,并能基于大数据对故障进行精细识别与预警,对保障人员安全㊁提升运维效率具有重大意义㊂1海上风电运维1.1海上风电的发展趋势1.1.1政策驱动产业高速发展德国于2000年正式颁布‘可再生能源法“,而后经过5轮修订,在海上风电领域最终形成 丰富扩张路径㊁延长补贴期限㊁优化竞标模式 的利好政策㊂英国大力推行可再生能源义务(R O)与差价合同(C f D)机制,前者确保通过审核的风电项目的补贴力度不因政策调整而减损,后者以 多退少补 的原则使发电商具备抵御市场电价波动的能力㊂荷兰于2015年颁布新的‘海上风电能法案“,规定海上风场选址㊁评估㊁接入等前端工程设计的费用将由政府承担㊂我国发布一揽子文件,明确提出鼓励建设海上风电㊁完善海上风电产业链㊁探索退役风机循环利用等举措㊂世界各国均以碳中和为最终旨归,风电逐步实现从替补能源向主力能源的转换,发展海上风电成为进一步壮大风电规模与提高风电竞争力的必然选择㊂1.1.2机组更新换代速度加快2018年全球主要风机厂商的设计能力在5M~6MW徘徊,代表性风机包括东方电气的D E W-G5000(5.0MW)㊁明阳智能的M y S E5.5MW-155㊁湘电风能的X E140-5000(5.0MW)㊁中国海装的H152-6.2MW㊁金风科技的GW154/ 6700(6.7MW)㊁D o o s a n的W i n d S500(5.5MW)㊁G E的H a l i a d e150-6MW,其中V e s t a s的V164-10.0MW代表当时最高设计水平,但也未能突破10MW㊂2021年S i e m e n s G a m a s a连续推出S G14MW-222D D㊁S G11.0MW-200D D F l e x㊁S G8.0MW-167,G E推出H a l i a d e-X13MW,东方电气推出D E WD13MW-211与D E WD7.5MW-186,明阳智能推出M y S E12MW-242与M y S E 16MW-25X,远景能源推出E N-236/12MW与E N-245/13MW,运达股份推出WD14MW-242㊂仅3年时间,全球海上风电机组的主流设计水平跃升超过12MW,且各大厂商已经有能力同时推进多款大功率机型的研发,海上风机更新换代愈演愈烈㊂1.1.3浮式风机商业化布局如火如荼我国在2021年㊁2022年陆续取消陆上㊁海上风Copyright©博看网. All Rights Reserved.第6期陈金路,等:海上风电智能运维关键技术与发展建议119电补贴,荷兰开始推行海上风电 零补贴 乃至 负补贴 政策,海上风电平价时代已经到来㊂去补贴意味着业主必须持续降低度电成本㊁合理管控服务成本,因此单台容量更大㊁桩基投入更低的深远海浮式风电成为核心着力点㊂2017年苏格兰东北海岸的H y w i n dS c o t l a n d成为人类首个浮式风电场,装机容量30MW;2020年葡萄牙W i n d F l o a t A t l a n t i c25MW浮式风电项目全部投产发电,成为全球首个半潜式海上风电场;2021年苏格兰北海K i n c a r d i n e50MW浮式风机项目竣工,其采用的V164-9.525MW风机是目前最大的浮式机组; 2021年我国首台漂浮式样机 三峡引领 号在阳江风电场安装完毕,单机容量5.5MW,标志着我国正式吹响浮式风机研发号角;2021年韩国正式为蔚山1.5GW浮式风电项目颁发业务许可证;2022年挪威装机容量达88GW的全球最大浮式风电场H y-w i n dT a m p e n开始海上建设;近日法国宣布将在地中海建设0.5GW浮式风电场㊂不到5年,全球已经从兆瓦级试验电场向吉瓦级商业电场快速转型,浮式风机必将成为超大规模海上风电场的主流方案㊂1.1.4融合开发成为重要指标随着海上风电场投资规模的愈发扩大,仅具备单一发电功能的风电场已不能满足业主期待,海上风电与绿色制氢㊁能源岛组网㊁海洋牧场建设㊁海洋综合试验场建设等相结合的方案在竞争中逐渐占据上风㊂挪威石油公司于2016年首提 多功能平台 的概念,认为海上风电与水产养殖相结合,其规模足以搭建商业渔场㊂西班牙加那利群岛的MA R I B E项目将5MW漂浮式机组与鲈鱼和贝类养殖相结合㊂我国广东揭阳的 新能源+海洋牧场 融合创新示范基地已经开工建设;2021年明阳智能于阳江沙扒300MW海上风电场安装周长为80m的漂浮式网箱,目前养殖的金鲳鱼已丰收;河北沽源风电制氢项目总投资超20亿元,包含200MW风电场㊁10MW制氢模块与整合调度系统3个部分㊂德国预计在2026-2030年建成900MW 超大型海上风电制氢工程,以落实该国的 气候碳汇 目标㊂海上风电融合开发需要具备综合服务能力的人员和装备,是极具前沿性与全局观的研究议题,并成为衡量海上风电能力的重要指标㊂1.2海上风电运维的挑战基于海上风电的发展特点,适配的运维方式及运维手段亦在急剧变化,新一代运维诉求与滞后的运维模式之间的错位困局日益凸显㊂1.2.1作业环境多样,自然条件恶劣2002年丹麦H o m sR e v风电场是全球首个大规模海上风电项目,平均离岸距离17k m,水深6.5~13.5m㊂经过20年的发展,近岸浅水海域风电已趋于饱和,目前欧洲主流海上风电场的离岸距离均突破50k m,水深向50~200m区域迈进[1]㊂与近海相比,深远海风能资源更加丰富,但处于无遮蔽海域,水文气象条件恶劣,且更易受风暴㊁雷暴㊁腐蚀㊁寒潮等复杂海洋现象的袭扰[2]㊂随着 一极一道 全球能源互联网 等概念的提出以及北冰洋冰川的持续消融,在风能资源更加集中的极地地区进行风电开发成为未来趋势㊂极地风㊁浪㊁冰的耦合及金属材料的低温脆性意味着传统运维经验与模式需要重铸,恶劣海况会增大风场机组与船舶等维护载具的潜在故障率,备件消耗㊁出海频率㊁检修成本将大幅增加㊂受窗口期限制,运维作业难以及时展开,某些风电场甚至需要租赁特种设备以保证运维工作的可达性,由此造成的发电机组长时间停机将严重减损发电量与发电效率㊂1.2.2地质条件复杂,离岸距离遥远远海地质勘探难度大,崩塌㊁淤积㊁地裂缝等地质岩石危害对固定式风机的桩基础与漂浮式风机的系泊系统都带来巨大挑战,而这些模块浸没于海面,维护困难㊂大型海上风电场总投资动辄百亿,在全生命周期内,海上风电运维成本约占项目总成本的25%,其中运载工具的输运成本处于核心地位㊂远海风电场将增加载具的调度难度与行驶距离,导致产生高昂的运维成本㊂远海工程地质条件沿海岸线差异较大,施工现场通信保障㊁测量控制㊁物资补给㊁交通运输㊁安全管控等的难度成倍增加㊂一旦风电场靠近海上牧区㊁海底暗礁,在避险要求下风电运维船仅能于日间开展作业,导致抢修进度迟滞[3]㊂开阔的海面与大功率机组使海上风电场的Copyright©博看网. All Rights Reserved.120海洋开发与管理2023年机组数量众多且纵深分布,具有点散㊁线远㊁面大等特点,不利于统一维护㊂基于复杂性与危险性,远海风电场须装备更多的监测设备,其中不乏精密仪器,提高了故障率,使海上风电可用率比陆上风电低5%㊂1.2.3控制策略迥异,运维经验缺失固定式风机尚可照搬陆上控制方案,但漂浮式风机基础具有时刻变化的运动响应,是机组㊁基础㊁系泊三大模块构成的气动-水动-伺服-弹性全耦合非线性系统,对其动态全耦合机理尚缺乏深入研究[4]㊂复杂的运动响应会影响扫风面积,采用传统控制策略进行变桨等姿态控制将造成气动负阻尼,加剧基础运动响应㊂海上机组尺寸更大,但水面摩擦系数又远低于陆地,使尾流难以耗散,时常形成蔚为壮观的尾流场,由此降低下游风机的风能捕获率,并增加其疲劳与激振㊂海上难以组建实时高通量的通信网络,以5G㊁大数据为依托的信息化㊁智能化技术不便应用,实现 自检㊁自营㊁自决 的三位一体智能化运维挑战重重㊂海上风电发展尚不完善,缺乏标准化的深远海风电场运维经验㊂目前我国在相关领域人才培养㊁制度建设㊁工程实践等方面多重缺位,建造先进运维设备㊁打造专业运维团队需要付出长期艰苦的努力㊂2海上风电智能运维现状2.1定义风电智能运维是以大数据㊁5G㊁V R㊁传感网等最新 互联网+ 技术为依托的智慧集成系统,其通过全天候监测设备搭建终端平台,彻底改变传统的基于故障与周期的后知后觉运维模式,将种类各异的监测设备以及分散的风机统一成状态可知㊁精度可控㊁自主可适㊁模块可融的整体㊂由于生命周期长㊁不确定性大㊁运维流程复杂,海上风电智能运维须融入以深度学习为依托的海况㊁风功率预报和以数字孪生可视化为基础的海上机组动态分析与故障智能诊断,共同归纳汇总风电生产信息[5-6]㊂海上风电智能运维基于传统风电运维积累的宝贵经验,将离散数据整合分拣为若干大类,而后启动干预策略,从而快速响应,以实现 经济化,高效化,安全化 的目标(图1)㊂图1海上风电智能运维流程框架F i g.1I n t e l l i g e n tO&M p r o c e s s f r a m e w o r kf o r o f f s h o r ew i n d p o w e r2.2关键技术2.2.1风电场在线监控海上风电场在线监控可分为海缆监控㊁运维船监控㊁风机部件监控与环境监控㊂①海缆是实现陆海能量交换与信息传输的最重要部件,具有距离长㊁精密度高㊁可达性差㊁干预因子多的特点㊂海缆监控需要整合船舶㊁气象㊁潮汐㊁潮流㊁水深㊁海缆本体等各类数据,以矢量化模型对数据进行重构后接入G I S系统,是海上风电场监控中的难点(图2)㊂②运维船监控基于普通船舶定位系统,由终端㊁通信网络㊁监控服务平台㊁船舶监控应用4个板块构成,其特色在于A I S基站反馈的数据将直接汇入风电场智能运维体系㊂③风机部件监控的难点在于监控参量的选取㊁数据的传输㊁集成化布置㊂④环境监控与风机部件监控相辅相成,共同完成风功率预测㊁偏航调节㊁故障预警及台风避险等作业㊂图2海缆监控在线监控系统的逻辑架构F i g.2 L o g i c a l a r c h i t e c t u r e o f o n-l i n em o n i t o r i n gs y s t e mf o r s u b m a r i n e c a b l em o n i t o r i n g2.2.2故障预警愈发精进的数据传输与处理技术不断驱动故Copyright©博看网. All Rights Reserved.第6期陈金路,等:海上风电智能运维关键技术与发展建议121障预警系统从经验判读型向自主预警型转变㊂为实现故障预警,应根据故障触发机理和现场故障处理经验,建立每种故障的 故障树 (图3);分析整合我国乃至全球数十年的故障案例并植入标的风机,以此修正 故障树 ;基于一系列 故障树 ,总结普适性典型故障模型,并入大数据平台接口㊂故障预警能够实现随检随查㊁快速响应,根据近年预警模型实际应用的统计数据,其准确性超过80%㊂对于难以接入大数据平台的海上风电场,需要开发离线故障预警模型应用软件,使用S C A D A 系统数据对海上风机尤其是处于调试期的风机进行故障预警㊂图3 基于故障触发机理和现场处理经验的 故障树(以机舱振动为例)F i g .3 F a u l tT r e e b a s e do n f a u l t t r i g g e r m e c h a n i s ma n d f i e l dh a n d l i n g e x pe r i e n c e (t a k i n g e n g i n e r o o mv i b r a t i o na s a ne x a m p l e )2.2.3 健康度管理技术叶片㊁齿轮箱㊁发电机㊁轴承㊁制动系统㊁变桨系统是故障率最高的六大模块,也是健康度管理的主要对象,健康度越高表征风机潜在故障率越低㊂风机健康度可分为部件健康度与整机健康度2个大类:前者常以关切指标(如应变㊁温度)为目标变量引入预测模型,将预测值与实测值之间的残差变换为数字指标代入阈值,判定其劣化趋势;后者提取S C A D A 系统中包括压力㊁温度㊁振动㊁风向等在内的全体特征参量,以高斯混合模型㊁物元分析理论㊁模糊综合评价等多种手段进行多参数融合评定,十分复杂,亦是学术前沿㊂在健康度管理平台的实际搭建中,部件健康度与整机健康度紧密相关,其反馈架构如图4所示㊂图4 健康度管理平台的反馈架构F i g .4 H e a l t hm a n a ge m e n t p l a tf o r mf e e d b a c ka r c h i t e c t u r e 2.2.4 智能故障诊断上文所述故障预警模型和健康度模型是应对机组还未报出故障的情况,而针对已发生的故障,目前主要依靠智能故障诊断模型(图5)㊂基于解析模型㊁经验知识㊁信号分析得到对应故障序列,在 故障树 中筛选出适宜的诊断模型与故障数据;通过既往的诊断模型与故障数据,精准提炼本次故障的特征,再基于 故障树 ,使用贝叶斯网络㊁卷积神经网络㊁对抗网格等算法进行原因推理,推测导致本次故障各诱因的组分占比并生成解决方案[7-8];通过工单的形式推送到现场,现场运维人员在处理完成后会对模型准确性进行评价与回授,使故障智能诊断模型顺利集成到大数据平台㊂图5 智能故障诊断模型F i g .5 I n t e l l i g e n t f a u l t d i a gn o s i sm o d e l 2.2.5 性能评估技术性能评估的目的是提升机组的发电量,核心思想是通过自主调整风机姿态达到现有风况㊁海况下的最佳发电产出,其中最有效的方式就是对风偏差校正㊂在进行评估时,将对风偏差划分区间,筛选每个区间的数据,分别绘制功率曲线并计算与理论曲线的拟合度,找到最优拟合度对应的对风偏差角度,并在主控界面上进行修正㊂某台风机对风偏差校正前后的数据如表1所示,可以看出通过智能性能评估并不能使各风速区间的发电功率均保持正增长,但可确保调整后的总功率得到提高,该风机Copyright ©博看网. All Rights Reserved.122海洋开发与管理2023年校正后的发电量考核值提升2.61%㊂表1对风偏差校正前后的机组功率对比T a b l e1C o m p a r i s o n o f u n i t p o w e r a f t e rw i n d d e v i a t i o n c o r r e c t i o n区间风速/ (m㊃s-1)对风偏差校正前机组功率/k W对风偏差校正后机组功率/k W各区间内功率提升幅度/%356.1058.834.874314.49275.44-12.425695.31647.95-6.8161182.491181.03-0.1271839.721893.752.9482700.812893.787.1493737.973903.324.42104854.735209.927.32115323.135491.723.17125483.435506.290.42135514.805505.97-0.16145506.555508.450.03155515.905512.66-0.06 2.2.6新一代海上风电交运技术海上风电交运最常用的是运维船顶靠登临风机㊂在运维船无法使用时,最有效的方式就是使用直升机㊂直升机速度快且准备时间短,通常情况下运维船1h的航程,采用直升机5m i n即可到达㊂虽然目前运维船仍为最通用的模式,但随着直升机应用成本的持续降低,直升机亦将成为常规运维方式㊂除直升机外,近年还开发出运维母船,其与运维船的区别在于可携带高速子艇,在到达风场外围后靠灵活的子艇迂回穿插㊂随着深远海漂浮式风电的发展,运维母船也会逐渐投入应用㊂运维直升机与运维母船的工程特点如表2所示㊂表2海上风电运维直升机与运维母船的特性比较T a b l e2C o m p a r i s o n o f c h a r a c t e r i s t i c s b e t w e e nh e l i c o p t e r a n do p e r a t i o nm o t h e r s h i p对比领域运维直升机运维母船(S O V)应用范围应急救援,快速处理机组故障离岸距离超过50k m 最大适用波高不涉及3.0m最大适用风速25m/s15m/s可达率95%80%危险性高低成本低较高可解决问题无法完成大部件检测或更换全部2.3研究现状2.3.1智能运维策略黄必清等[9]针对海上风电场缺少全局观以及不能将测验数据集成整合的缺陷,搭建复合B OM结构,开发系统化信息平台,以技术信息㊁运行信息㊁维护信息㊁设备信息为基本要素,在全局口径下对运维作业涉猎的各个模块进行分筛与归纳;该系统架构清晰,各模块之间关系明确,但未能融入动态数据管理思想,智能化水平有待提高[10]㊂D a l g i c 等[11]在时域上采用M o n t e-C a r l o模拟,将环境条件分析(风速㊁波高和波周期)㊁运输系统运行分析㊁故障调查(类型和频率)和维修模拟以信息流传递形式相关联,开发具备经济和业务效益的运维资源分配系统(图6);该策略输入参量考虑全面详实,可操作性强,对于精准模拟趋势有利,但其模型过于简单,对于各参量之间的关联性挖掘不够,在恶劣风场的应用受限㊂图6海上风电运维优化分析模型F i g.6 O&Mo p t i m i z a t i o na n a l y s i sm o d e l f o r o f f s h o r ew i n d p o w e r宋庭新等[12]基于精益M R O概念研究风电机组维修物料清单设计方法和M R O计划制定方法,对整个海上风电场的维修业务流程进行分析;该M R O控制基于B/S结构开发,可用性及变通性强,但动态数据的管理思想贯彻不够,且缺少任务调度功能,实时性与二次开发潜力有所欠缺㊂阿格德大学团队在海上风电远程运维架构的基础上[13],优化产出数据归并框架(图7);该方案以框架化思维成功实现海上风电大数据的整合,具备较强的数据储备与调用能力,但片面化强调数据模块导致其缺少全局性运维模式,管理能力稍显薄弱㊂Copyright©博看网. All Rights Reserved.第6期陈金路,等:海上风电智能运维关键技术与发展建议123图7阿格德大学海上风电场数据归并框架F i g.7U n i v e r s i t y o fA g d e r o f f s h o r ew i n d f a r md a t am e r g i n g f r a m e w o r k除此之外,国内金风科技开发i G O管理平台,远景能源开发W i n d O S T M系统,上海电气开发 风云 系统,均是海上风电智能运维在工业界的积极尝试,但也有各自缺陷㊂如i G O平台侧重于后期优化,难以保证数据的标准化,故障预警模型的普适性不强; 风云 系统停留于概念开发,尚未投入工程应用㊂2.3.2新型运维设备风电运维船本身并非新型特种装备,但在深远海及浮式风机的大背景下,其稳性㊁阻力特性亟待改善,由此出现双体㊁三体等适用于现代风电场的新方案㊂吴希明等[14]和蔡翰翔等[15]基于快速性与阻力特性对双体运维船进行分析,提出通过调整片体中心距和长宽比来减阻提速的方案;羊卫等[16]重点关注总横强度和扭转强度,对双体船的主船体和连接桥结构进行强度评估,并优化双体运维船的尺度及构型;谢云平等[17-18]通过改进抗扭箱等附体结构,改善双体运维船尾部入水的恶劣航行姿态,并对片体㊁侧体进行优化,完善新一代双体㊁三体㊁两栖运维船的概念设计;陈悦等[19]考虑陆上与海上工况下的复杂载荷,验证三体两栖运维船的力学优势,并校核板架式与箱型梁2种连接方案,提出优化举措;赵子健[20]在三体船背景下,对运维船的快速性进行系统研究㊂风电运维平台是继风电运维船之后出现的新一代大型化专用运维设备,由船体㊁推进器㊁桩腿和升降装置㊁起重设备等模块构成,重点用于风机大部件更换[21]㊂运维平台具备自升自航性,单个平台能够完成多个毗邻风场的穿梭维护,与其他运维设备相比具有工作水深大㊁升降耗时短㊁搭建动力定位模块等特点,因此在风㊁浪㊁流全耦合工况下的安全性与可靠性得到保证㊂无人机目前在巡检方面也开始应用,尤其是能够垂直起降,此外操作简单㊁维护容易㊁可靠性高的多翼无人机逐渐在直升机与固定翼无人机中脱颖而出㊂张晗等[22]基于工程实际探讨无人机完成不同巡检任务应搭载的最优运维工具及布局;黄郑等[23]提出基于云雾边异构协同计算的新型无人机巡检系统,能实现航迹规划㊁缺陷智能识别的智能巡检;彭向阳等[24]㊁许可[25]㊁陈文浩等[26]通过对卷积神经网格的研究,完善快速故障识别系统,避免错拍㊁漏拍㊁拍不清等问题㊂2.3.3实时监测模式随着风电场的深水化,工业界希望能在陆上基地完成对机组全耦合信息的实时掌握,数字孪生技术是实现该设想的重要依托㊂梁昆等[27]梳理实现智能运维的五大关键数字技术,提出数字孪生技术在降本增效领域的广泛应用前景;房方等[28]开发数字孪生平台,通过分析风电场运行的实时信息流,实现对环境信息与关键生产参数的人机交互,令风电场各部件的动态响应得以远程映射;Z h o u等[29]在大型电网中利用网络数字孪生系统,实现海量数据下的在线分析并实现电网智能调度;金飞等[30]基于现阶段孪生系统仅能关注选址㊁施工㊁评估㊁运行等某一项或数项环节的现状,探讨多维协同的全周期孪生体系,实现碰撞检测㊁自动算量㊁综合优化㊁场景漫游等功能;刘宇凝等[31]对输入的机组响应特性进行虚拟变分模态分解,得到混合储能的孪生控制策略,提升功率预报可信度,并智能抑制风电电网波动;卢晓光等[32]利用数字孪生手段完成风机荷载的实时预报,经对比验证其精确度超过96%,可替代传统的应变片载荷测试系统;S e r r a n o等[33]重点关注数字孪生技术在宏观风电场布局中的应用,开发遗传算法和粒子群算法2套优化手段,提供海上风电场优化布局新方案㊂数字孪生技术不仅能实现风电场的立体实时监控,还可将卷积神经网络应用于机组部件(轴承Copyright©博看网. 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10MW级海上风电机组技术
低平均 高极端
高温
√√
腐蚀
可达性差
施工窗 口期短
投资成本高
√ √√ √
度电成本示意
主要矛盾：
功率大、风轮大、度电成本低
Vs
零部件设计制造技术成熟度不够、
？
成本高
根据 windmonitor 研究趋势判断 7MW 机组需要 180m+ 风轮直径（高风速机型所需的风轮直径略小， 低风速机型所需的风轮直径略大）。
3957.67
H171-5MW 运行数据
低风速造诣： H151-5MW 机组创造了 2013 年的全球最大风轮记录 H171-5MW 机组创造了 2017 年的全球最大风轮记录，使长江口
以北的低风速海域具备了开发价值，被评为 2018 年度最佳机型， 也被鉴定为海上低风速全球领先。
在使用和协同设计碳纤维、大叶片上积累丰富经验。
98.80
323508.21
3235.08
H151-5MW 运行数据
时间
风机可利用率 %
发电量 MWh
等效满发小时数 h
01 月 02 月 03 月 04 月 05 月 06 月 07 月 08 月 09 月 10 月 11 月 12 月
总计
99.91 97.7 99.49 99.38 95.68 97.42 96 99.05 98.18 100.00 100.00 100.00
压器 ➢ 轴承、齿轮箱、铸造件、锻造件 ➢ 制造、运输、吊装
➢ 变桨系统 ➢ 主轴承系统 ➢ 传动链系统 ➢ 发电系统 ➢ …… .
长度区间、功 率区间的整机
载荷计算
迭代分析
确定叶片长度、 功率等级等
控制降载
整机及零部件 载荷
海上风力发电的关键技术
海上风力发电的关键技术１、概述随着海上风电场建设的推进，一些关键技术左右了海上风电场建设的施工周期，掌握了这些关键技术，就能够高质量地完成海上风电场的建设。
海上风电涉及诸多关键技术，以及开发运营、环境和市场潜力。
海上风能项目评估，涉及环境评估、风能评估等。
２、关键技术（1）基础结构由于风电机组的基础往往会承受水动力、空气动力双重载荷作用，因此，需要综合考虑风及波浪载荷、支撑结构和风电机组机头的动力学特性以及风电机组控制系统的响应等因素。
海上风电机组的安装与维护成本远远高于陆上风电机组，这就对其可靠性提出了较高的要求。
风电机组的基础是决定风电机组可靠性的重要因素之一，基础是否稳定对于海上风电机组而言起着至关重要的作用。
常用的基础形式有：①单桩固定式基础；②三脚架固定式基础；③重力固定式基础；④漂浮式基础等。
其中，漂浮式海上风电机组依赖漂浮式基础，由于能够较大程度地利用深海的风能资源，成为深海风能利用的主要方式，目前已有多个国家建立或者正在规划建设漂浮式海上风电场。
相对固定式风电机组，漂浮式风电机组增加了浮式基础和锚泊系统，其外界载荷条件比固定式风电机组复杂，除了受通常的风浪载荷以外，还因漂浮式风电机组本身由于基础漂浮不固定，其漂浮特性对风电机组发电性能也有较大影响，需要考虑漂浮特性对风电机组的影响，如低频响下的漂浮式风电机组塔架的动态响应，漂浮式风电机组叶片和塔架的长周期极限载荷，漂浮式基础的波浪载荷计算和锚泊系统建模，并通过建立漂浮式风电机组的性能分析模型，研究漂浮特性对风电机组发电性能的影响。
分析结果表明，漂浮特性对风电机组的发电性能影响较大，需要针对漂浮式风电机组进行改进设计。
下表所示为某５ＭＷ漂浮式变速恒频风电机组主要技术参数。
５ＭＷ漂浮式变速恒频风电机组主要技术参数（2）场址选择场址选择需要综合考虑多种因素，如：①风资源情况；②项目建设许可；③获得的场址海域使用权；④附近电网基本情况，包括陆地变电站位置、电压等级、可接入的最大容量以及电网规划等；⑤场址基本情况，包括范围、水深、风能资源以及海底地质条件；⑥环境制约，包括当地旅游业、水中生物、鸟类、航道、渔业和海防等负面影响等。
海上风电项目监测与维护的技术手段与措施
海上风电项目监测与维护的技术手段与措施随着全球对可再生能源的需求不断增长，海上风电成为解决能源短缺和环境保护的重要选择。
然而，海上风电项目的建设和维护面临着更大的技术挑战和风险。
为确保风电项目的高效运行和可持续发展，必须采用合适的监测与维护技术手段与措施。
海上风电项目的监测与维护需要解决以下方面的问题：1.风机状态监测；2.人员安全保障；3.海洋环境监测；4.远程监控与维护；5.故障检修与维护。
首先，风机状态监测是海上风电项目的核心任务之一。
通过实时监测风机的工作状态和性能参数，可以及时检测到异常情况并进行相应的调整和维修。
为此，常用的监测技术包括振动监测、温度监测、液压系统监测等。
这些技术手段可以通过无线传感器和数据采集系统实现，将实时数据传输至地面控制中心，利用数据分析和预警系统进行故障诊断和预测，提高风机的可靠性和运行效率。
其次，保障安全是海上风电项目监测与维护的重要任务。
风机的维护通常需要人员登上风机塔架进行操作，而这种高空、大风的环境对人员的安全提出了较高的要求。
为确保人员安全，可以采用安全绳索、人员定位系统、风速监测系统等技术手段，及时获取风速、风向、温度等环境参数，并根据风力等级制定合理的登上和作业规程。
此外，还可以利用摄像头监控风机的运行情况，实时了解工作现场并进行远程指导。
海洋环境监测是海上风电项目监测与维护的重要内容之一。
风电项目通常建设在海洋环境复杂多变的区域，受到海洋气象、海水腐蚀等因素的影响较大。
因此，进行海洋环境监测，包括海水温度、盐度、浪高、风暴潮等参数的实时监测十分重要。
通过安装传感器和数据采集系统，可以实时获取这些数据，并结合预测模型对海洋环境进行预警和预测。
这样可以及早发现环境变化对风机运行的影响，采取相应的措施保障风机的安全运行。
远程监控与维护技术是提高海上风电项目运维效率和降低成本的关键。
通过远程监控系统，可以对风机的运行状态、性能指标进行实时监测，实现故障预警和自动化控制。
海上风电安装平台(下)
海上风电安装平台（下）导读海上风电安装平台为海上风电施工的关键核心装备，用于海上风力发电设备的打桩和安装。
海上风电安装具有组件多、超长、重心高、机位多、起吊高度高、定位精度高、安装环境恶劣等特点，是一项复杂的系统工程，影响海上风电开发成本和安全性。
随着海上风电开发向大容量风电机组、深水海域发展，建立专业的施工船队、培养专业人才，加强技术研发，提高我国自主设计与制造能力，加大风电安装船等装备的投资力度，对适应我国未来能源需求发展具有重要意义。
海上风电安装平台的关键技术Ei海上风电安装平台的结构设计海上风电安装平台集海上风电设备打桩、安装、运输等功能于一体，由上船体、沉垫、桩腿、起重机等构成。
上船体通常采用脑部有线型的矩形型式；沉垫则为整体水密结构，采用脑解均削斜的矩形型式。
上船体和桩腿通过双啮合升降系统连接，沉垫和桩腿通过锁紧系统进行连接，桩腿可穿越沉垫，在站立状态下插入海床起到抗滑移的作用。
通常情况下，平台由百个左右的风电机网格组成，每个网格上风电机的功率约在2兆瓦至5兆瓦之间。
可以预见的是，随着风电行业的不断发展，单一风电机的功率可进一步提升至10兆瓦左右。
在平台结构中，每个风电机与中央高压直流变压器、岸电之间，均保有一条独立的电缆作为连接媒介，此类电缆在设计中需要使用专门设备进行铺设。
目巨型桩腿的设计制造桩腿是支撑整个安装平台重量和运动的核心部件，长度近百米的桩腿由IOOnUn厚超强度E690海工钢多段拼装焊接而成，桩腿上有两组共80多个对穿通的准550±0.5mm销孔，两组呈90°角垂直分布，重达2万吨的平台通过桩腿上的定位销孔上下运动。
桩腿分段焊接质量直接决定了桩腿的强度和变形，从而影响了定位销孔的圆度、同轴度、直线度与位置精度，进而直接影响平台上下运动的平稳性，尤其是多条腿上下运动的同步控制，错误安装甚至导致整体平台报废。
为了满足深水区风大浪高水域的作业要求，需要设计出全新的高稳性结构桩腿和防滑桩靴。
大功率海上风电机组发电机齿轮箱集成关键技术及应用
大功率海上风电机组发电机齿轮箱集成关键技术及应用随着全球环境问题的日益突出，清洁能源的发展日益受到重视。
风能作为一种环保、可再生的能源资源，在能源领域具有巨大潜力。
海上风电作为风能的重要开发领域，具有更大的风能获取空间和更稳定的风速特点，因此备受关注。
在海上风电机组中，发电机齿轮箱作为核心部件之一，其性能对整个风电机组的运行稳定性和可靠性至关重要。
本文将重点探讨大功率海上风电机组发电机齿轮箱集成的关键技术和应用。
一、大功率海上风电机组发电机齿轮箱集成技术的意义和挑战大功率海上风电机组发电机齿轮箱的集成技术是针对当前海上风电发展面临的一系列技术挑战而提出的，主要包括以下几个方面：1. 提高整机功率密度和轴承寿命：随着风电机组的单机容量不断增加，传动系统的功率密度和轴承寿命等性能指标要求也相应提高。
集成化设计可以实现更紧凑、更轻量的结构，提高功率密度和延长轴承寿命。
2. 降低成本和提高可维护性：发电机齿轮箱作为海上风电机组的重要部件之一，维护和更换成本较高。
通过集成化设计，可以降低制造成本，降低维护成本，并提高可维护性。
3. 提高系统运行可靠性：海上风电机组的运行环境复杂，受海洋环境的影响较大。
齿轮箱作为一个重要的传动部件，其可靠性对整个风电系统的稳定运行至关重要。
集成化设计可以提高系统运行可靠性，降低故障率。
二、大功率海上风电机组发电机齿轮箱集成技术的关键技术1. 高强度、高精度齿轮设计：齿轮是发电机齿轮箱的关键部件，直接影响传动系统的性能。
采用高强度、高精度的齿轮设计，可以实现更小体积、更高功率密度的齿轮箱，提高传动效率和可靠性。
2. 高性能轴承技术：齿轮箱的轴承是保证传动系统正常运行的关键部件，其性能直接影响了整个齿轮箱的可靠性。
采用高性能轴承技术，可以提高轴承的承载能力和寿命，降低维护成本和提高系统可靠性。
3. 高效密封技术：海上风电机组作为一个特殊的使用环境，其齿轮箱需要具备良好的防水、防腐蚀性能。
海上风电装备简介介绍
海上风电装备简介介绍
汇报人：
目录
• 海上风电概述 • 海上风电装备组成 • 海上风电装备的安装与维护 • 海上风电装备的挑战与解决方案 • 海上风电装备的案例分析
01
海上风电概述
海上风电的定义与特点
定义
海上风电是指利用海上的风能资源， 通过风力发电机组将风能转化为电能 的过程。
特点
海上风电具有风能资源丰富、能源可 再生、发电效率高、对环境影响小等 优点，但也存在受海洋环境影响大、 建设成本高、运维难度大等问题。
总结词
该案例详细描述了一种新型海上风电装备的 技术特点、应用场景及未来发展趋势。
详细描述
这种新型海上风电装备采用了创新性的设计 理念和制造工艺，具有较高的效率和稳定性 。其技术特点包括高塔架设计、大风轮直径 、智能化控制系统等。该装备适用于不同深 度的海域，能够适应复杂多变的气候条件， 同时具有较低的噪音和污染。预计未来该技
海上风电的发展现状
全球发展情况
海上风电在全球范围内得到快速发展，特别是在欧洲、亚洲和北美等地区。据 统计，截至2020年，全球海上风电累计装机容量已超过10吉瓦（GW）。
中国发展情况
中国在海上风电领域也取得了显著进展。截至2020年底，中国海上风电累计装 机容量已超过2.5吉瓦（GW），成为全球最大的海上风电市场之一。
案例五
总结词
该案例探讨了海上风电装备的储存与输电技术的应用 与实践经验。
详细描述
针对海上风电的特殊性，该案例提出了一种基于直流输 电的储存与输电技术方案。这种方案利用超级电容、电 池等储能设备，将多余的电能储存起来，并在需要时进 行输电。同时，该方案还结合了海底电缆、变压器等输 电设备，将电能输送到岸上的电网中。实践证明，这种 技术方案具有较高的灵活性和稳定性，能够适应不同海 域和气候条件下的输电需求。
海上风电的若干关键技术综述
海上风电的若干关键技术综述海上风电是我国未来风电产业的重要发展方向，做好技术的研究与应用将直接关系到未来发展效果。
在本文中将就海上风电的若干关键技术进行一定的研究。
标签：海上风电；关键技术；综述一、引言在世界范围内能源需求量不断增加、环境污染情况愈发严重的背景下，对新的可再生清洁能源进行寻求可以说成为了现阶段最为重要的一项工作任务。
在风电事业不断发展的过程中，能够开发的陆地资源逐渐减少，同其相比，海上风场具有着更强的风能以及更为稳定的风力资源，且同时具有着噪声污染小以及土地资源占用率低的特点，并因此受到了各国的高度重视。
要想做好海上风电场的开发工作，技术的应用十分关键，需要做好相关技术的研究与把握。
二、海上风电关键技术（一）发电机设计在海上风电机组研制工作当中，其重要任务即在对风机利用率进行提升的基础上实现其维修率的降低，其维修率也将直接对风场经济效益产生影响。
在实际发电机设计当中，需要能够根据实际工作环境对电机结构类型进行确定。
对于双馈式发电机来说，其具有并网便捷、稳定性高以及风能利用率高的特点，但因齿轮箱的存在，使其在实际应用当中具有着较高的故障率。
直驱永磁同步发电机组取消了齿轮箱，具有着较高的可靠性以及电网功率因数，但在机舱空间方面则具有着较高的要求。
近年来，所开展的研究即在直驱发电机基础上对升速齿轮箱进行安装，以此实现对半直驱发电机的组成，能够在对风机故障率有效降低的基础上控制体积，能够更好的布置在机舱当中。
（二）叶片设计在额定容量下，风机在对应不同叶尖速比以及浆距角时都具有最大的风能捕获值。
对于海上风机来说，其通过大型叶片的应对具有较高叶尖速比进行获得，以此对风能的捕获量进行提升。
对于大型叶片来说，其在材料强度、质量以及刚度方面都具有着更高的要求，通过环氧碳纤维树脂的复合材料所制成的柔性叶片，则能够减轻约30%左右的重量，且能够根据实际海上风况变化情况对其空气动力型面进行改善，在对叶片受力状况以及空气动力响应的基础上增加风能的捕获量，且能够获得更高的运行可靠性，具有着较好的应用前景。
海上风力发电技术现状及发展趋势
海上风力发电技术现状及发展趋势一、本文概述随着全球能源结构的转型和清洁能源的日益重视，海上风力发电作为可再生能源的重要组成部分，正逐渐崭露头角。
本文旨在对海上风力发电技术的现状进行深入剖析，并展望其未来的发展趋势。
文章将首先介绍海上风力发电的基本概念、原理及其在全球能源转型中的重要性。
随后，将重点阐述当前海上风力发电技术的关键进展，包括风力发电机组的大型化、深远海风电技术的发展以及海上风电与海洋能的融合等。
在此基础上，文章将探讨海上风力发电面临的挑战，如海洋环境的复杂性、基础设施建设的高成本等。
文章将展望海上风力发电技术的未来发展趋势，包括技术创新、成本控制、政策支持等方面，以期为全球海上风力发电产业的可持续发展提供参考。
二、海上风力发电技术现状近年来，随着全球能源结构的调整与环保意识的加强，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，逐渐受到世界各地的重视。
目前，海上风力发电技术已经取得了显著的进步，并在全球范围内实现了商业化应用。
在技术层面，海上风力发电的关键技术主要包括风机设计、风机基础结构、海上施工与运维等方面。
风机设计方面，现代海上风力发电机组已实现了大型化、高效率、高可靠性，单机容量不断提升，以适应更为复杂和严苛的海上环境。
风机基础结构方面，随着技术的发展，已经形成了固定式基础（如单桩基础、三脚架基础等）和浮式基础（如半潜式基础、张力腿平台等）两大类，以适应不同水深和地质条件的需求。
在施工与运维方面，随着工程经验的积累和技术进步，海上风力发电项目的建设周期不断缩短，施工效率不断提高。
同时，随着远程监控、智能诊断等技术的应用，海上风力发电项目的运维管理也日趋智能化、精细化，有效提升了项目的运营效率和安全性。
在全球范围内，欧洲是海上风力发电技术的先行者和领导者，特别是英国、德国和荷兰等国家，已经建成了一批规模化的海上风力发电场。
亚洲地区，特别是中国，近年来在海上风力发电领域也取得了显著的进展，已成为全球海上风力发电市场的重要力量。
海上风电关键技术及整体设计解决方案
© G O L D W I N D S C I E N C E & T E C H N O L O G Y C O ., L T D .海上风电关键技术及整体设计解决方案目录一、海上风电关键技术重大攻关方向二、海上风电机组健康诊断智能感知技术三、iDO海上风电支撑结构整体化设计技术一、海上风电关键技术重大攻关方向技术攻关方向1.大型海上风电机组超长超柔叶片技术2.大型海上风电机组主轴承技术3.液压变桨技术4.大型海上风电机组支撑结构设计技术5.柔性直流输变电一体化技术6.海上风电场群控制技术7.海上风电智能运维技术◆受制于国外的关键技术点柔性叶片的弯扭耦合技术 柔性叶片与变桨系统耦合的稳定性 叶片变形动态测试技术◆技术价值和意义叶片是影响风机性能和成本的关键部件，通过弯扭耦合控制实现叶片的自适应降载，降低叶片单位长度的成本。
通过合理的材料布置方案提高叶片面内的气动阻尼，提高叶片可靠性。
柔性叶片配合气动附件的设计方案可以减少叶片的失速风险，保证机组的发电量。
主要大部件项目类型/型号进口比例外资品牌国内生产比例进口原因主要技术来源及品牌叶片材料碳纤维UD 织物100%0技术领先Saertex （德国）材料碳纤维预浸料50%30%技术领先Saertex （德国）材料PVC 泡沫50%0国内产能无法满足意大利，Miracell,Diab 材料PET 泡沫85%15%技术领先3A （瑞士）,Armacell （比利时）,Gurit （英国）气动结构设计LM75.10%100%技术领先LM设计软件GH Bladed 、ANSYS 、Focus80%集成度高GH,ANSYS◆海上风电机组-叶片相关部件材料、软件等进口情况叶片技术趋势（1）叶片气动弹性分析技术对于下一代大型风力机的研制具有重要意义。
考虑气动弹性效应几何非线性后，翼型建模更加精细化和成熟化，从而满足大型超长叶片需求。
（2）未来将主动控制技术（AFC）引入叶片设计，可以实现低载荷和更轻量的设计。
浮式海上风电用动态缆关键技术研发与示范应用
浮式海上风电用动态缆关键技术研发与示范应用浮式海上风电是一种将风力发电机组安装在水上平台上，通过风力驱动发电机发电的发电方式。
相比于传统的陆上风电和固定在海底的海上风电，浮式海上风电具有更大的发展潜力和经济优势。
然而，浮式海上风电也面临着一系列的技术问题和挑战，其中动态电缆技术是其中一个关键技术。
动态电缆是浮式海上风电系统中将风力发电机组和电网连接起来的关键组件。
它不仅需要具备传输电能的功能，还需要能够承受大风大浪等恶劣海况的考验。
目前，国内外对于浮式海上风电的动态电缆技术的研发与示范应用已经取得了一些进展，但还存在着一些问题亟待解决。
首先，动态电缆的可靠性是一个重要的问题。
由于浮式海上风电系统需要经受严峻的海洋环境考验，电缆容易受到海水腐蚀、大风大浪的冲击等因素的影响，容易出现故障。
因此，如何提高动态电缆的可靠性，减少故障率是一个亟待解决的问题。
其次，动态电缆的耐压性也是一个关键问题。
在浮式海上风电系统中，动态电缆需要能够承受风力发电机组的电能输出以及海上电网的输入，而这些电能在传输过程中会产生一定的电压。
因此，动态电缆需要具备足够的耐压能力，以确保电能的安全稳定传输。
此外，动态电缆的防水性能也是一个需要解决的技术问题。
由于浮式海上风电系统需要在海上长期运行，动态电缆容易受到海水的侵蚀，导致电缆的绝缘层受损，从而影响电能的传输效果。
因此，如何提高动态电缆的防水性能，减少海水侵蚀的影响，是一个亟待解决的问题。
此外，动态电缆的安装与维护也是一个重要的问题。
由于浮式海上风电系统需要将电缆布设在海底，电缆的安装和维护面临着较大的困难。
目前，国内外已经在动态电缆的安装与维护技术方面取得了一些进展，但还需要进一步研究和优化，以提高安装和维护的效率和安全性。
总之，浮式海上风电用动态电缆关键技术的研发与示范应用是目前浮式海上风电领域的重要研究方向之一。
通过解决动态电缆的可靠性、耐压性、防水性能以及安装与维护等关键问题，可以提高浮式海上风电系统的可靠性和性能，推动浮式海上风电的发展。
我国海上风电发展关键技术综述
四、现状分析
4、在海上风电场运行维护方面，虽然已初步建立了运行维护管理体系，但整 体运行维护水平较低，缺乏专业的运行维护技术人员和设备。
五、结论
五、结论
本次演示对我国海上风电发展的关键技术进行了综述和分析。虽然我国在海 上风电发展方面已取得了一定的成果，但在关键技术方面仍存在一些不足。未来， 需要进一步加强技术创新和能力提升，完善相关政策和机制，推动我国海上风电 产业的持续发展。同时，还需要加强国际合作和交流，引进和吸收国际先进技术 和经验，提高我国海上风电发展的整体水平。
二、背景
二、背景
海上风电是一种清洁、可再生的能源，具有巨大的发展潜力。在全球范围内， 海上风电已成为许多国家能源战略的重要组成部分。我国从2005年开始发展海上 风电，经过多年的探索和实践，已具备一定的技术和经验积累。特别是在“十三 五”期间，我国海上风电产业实现了跨越式发展，装机容量和发电量均实现了大 幅增长。
我国海上风电发展关键技术综 述
01 一、引言
目录
02 二、背景
03 三、关键技术综述
04 四、现状分析
05 五、结论
一、引言
一、引言
随着全球对可再生能源需求的不断增长，海上风电成为了一个备受的话题。 在我国，海上风电也得到了快速发展，成为“十四五”期间能源发展的重要领域 之一。然而，海上风电的发展受到多种技术的制约，包括海上风电场址选择技术、 场规划设计技术、施工建设技术以及运行维护技术等。本次演示将对我国海上风 电发展的关键技术进行综述，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
3、海上风电场施工建设技术
3、海上风电场施工建设技术
海上风电场施工建设是整个风电场建设的核心。在施工过程中，需要克服许 多技术难题，如海上作业环境恶劣、施工难度大等。我国在海上风电场施工建设 方面积累了一定的经验，已具备了沉桩、吊装、安装等环节的施工技术能力。然 而，与国际先进水平相比，我国在施工装备、施工组织和项目管理等方面仍存在 一定的差距。
219467644_海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践
海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践①李红涛,杨林林,曲晓奇,孙 涛(中国船级社海洋工程技术中心,天津 300457)摘要 海上浮式风电装备已经逐步成为深远海新能源开发的热点㊂但浮式风电商业化开发仍面临一系列技术难点和挑战㊂本文系统梳理了海上浮式风电装备设计分析关键技术,从总体性能分析㊁结构整体强度㊁系泊系统设计㊁疲劳强度分析㊁稳性校核㊁动态电缆设计6个方面,提出了解决思路和分析方法;结合国内浮式风电平台的实际工程案例,给出有益结论和建议㊂对我国浮式风电装备开发进行了很好的工程探索和实践,以期为我国漂浮式风电技术的发展壮大提供有益参考㊂关键词 海上浮式风电装备;总体性能;结构整体强度;系泊系统;疲劳强度;动态电缆中图分类号:P 75 文献标志码:A 文章编号:20957297(2023)007910d o i :10.12087/oe e t .2095-7297.2023.02.13E n g i n e e r i n g E x p l o r a t i o n a n d P r a c t i c e o f K e y T e c h n o l o g yf o r F l o a t i ng O f f sh o r e Wi n d T u r b i n e E q u i pm e n t L I H o n g t a o ,Y A N G L i n l i n ,Q U X i a o qi ,S U N T a o (O c e a n E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y C e n t e r ,C h i n a C l a s s i f i c a t i o n S o c i e t y ,T i a n ji n 300457,C h i n a )A b s t r a c t F l o a t i n g o f f s h o r e w i n d t u r b i n e e q u i p m e n t h a s g r a d u a l l y b e c o m e a h o t t o p i c i n t h e d e v e l o p m e n t o f d e e p-s e a r e n e w a b l e e n e r g y .H o w e v e r ,t h e r e a r e s t i l l a s e r i e s o f t e c h n i c a l d i f f i c u l t i e s a n d c h a l l e n ge s i n t h e c o m m e r c i a l i z a t i o n of f l o a t i ng o f f sh o r e wi n d t u r b i n e .T h i s s t u d y s y s t e m a t i c a l l y c o m b s t h e k e y t e c h n o l o g i e s f o r d e s i g n a n d a n a l ys i s o f f l o a t i n g o f f s h o r e w i n d t u r b i n e e q u i p m e n t .T h e s o l u t i o n s a n d a n a l y s i s m e t h o d s a r e p u t f o r w a r d r e g a r d i n g s i x a s pe c t s i n c l u d i n g o v e r a l l p e rf o r m a n c e a n a l y s i s ,s t r u c t u r a lg l o b a l s t r e n g th ,m o o ri n g s y s t e m d e s i g n ,f a t i g u e s t r e n gt h a n a l y s i s ,s t a b i l i t y c h e c k a n d d y n a m i c c a b l e d e s i g n .A s e t o f u s e f u l c o n c l u s i o n s a n d s u g g e s t i o n s a r e g i v e n t h r o u gh t h e i n t r o d u c t i o n o f a c t u a l d o m e s t i c f l o a t i n g o f f s h o r e w i n d t u r b i n e e n g i n e e r i n g p r o j e c t .E n g i n e e r i n g e x pl o r a t i o n a n d p r a c t i c e a r e c a r r i e d o u t o n t h e d e v e l o p m e n t o f f l o a t i n g o f f s h o r e w i n d t u r b i n e e q u i p m e n t i n C h i n a ,a n d i t i s e x pe c t e d t o p r o v i d e u s ef u l r e f e r e n c e f o r t h e d e v e l o p m e n t a n d e x p a n s i o n o f C h i n a s f l o a t i ng o f f sh o r e wi n d t u r b i n e t e c h n o l o g y.K e y w o r d s f l o a t i n g o f f s h o r e w i n d t u r b i n e e q u i p m e n t ;o v e r a l l p e r f o r m a n c e ;s t r u c t u r a l g l o b a l s t r e n g t h ;m o o r i n g s y s t e m ;f a t i g u e s t r e n g t h ;d yn a m i c c a b l e 0 引 言作为一种可再生清洁能源,海上风力发电受到世界各沿海国家重视㊂近些年来,随着海上风电技术的进步,海上风电场建设开发进入快车道㊂截至2021年,欧洲海上风电累计装机容量超过28G W ,满足了欧盟和英国2.8%的电力需求[1]㊂尽管我国海上风电起步较晚,但发展迅猛,2021年国内海上装机总容量达到26.4G W ,已经跃居世界第一位㊂由于近海空间资源有限,海上风电的发展也必然像过去海洋油气产业一样,不断从浅海走向深远海㊂因此,漂浮式风电技术正成为研究热点,并逐步在海上进行示范应用[2]㊂浮式风电设施浮体型式源于传统海上油气浮①作者简介:李红涛(1976 ),男,博士研究生,正高级工程师,主要从事海上风电工程计算分析方面的研究㊂E -m a i l :h t l i @c c s .o r g.c n ㊂第10卷 第2期2023年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E Q U I P M E N T A N D T E C H N O L O G YV o l .10,N o .2J u n .,2023㊃80㊃海洋工程装备与技术第10卷式结构物类型,可分为单立柱式㊁半潜式㊁张力腿式和驳船式4种类型,如图1所示㊂半潜式浮式基础成熟度高,水线面较大,稳性较好,安装部署简单,适用水深范围广,已经在国内外多个项目上进行了示范应用;立柱式浮式基础成熟度较高,重心低,垂向运动性能较高,适用水深一般大于100m ,但对安装技术要求较高,在欧洲H y w i n d 风电场上进行了实际应用;张力腿式浮式基础成熟度不高,具有较好垂向运动性能,适用水深大于60m ,安装过程复杂,张力腱造价较高,目前国内外应用很少;驳船式成熟度较高,结构简单,安装容易,成本较低,适用水深范围较广,但运动性能差一些,受上部风机运动性能参数影响较大,目前在国外有过相关示范应用[3㊁4]㊂随着浮式风机技术的快速发展,其他创新型浮式结构形式也在不断涌现,如阻尼池式浮式基础㊁双头机浮式基础等,如图2和图3所示㊂图1 浮式风机基础类型F i g .1 P l a t f o r m t y p e o f F l o a t i n g wi n d t u r b i ne 图2 法国 D a m p i n g Po o l 浮式风机F i g .2 F r a n c e D a m p i n g P o o l F l o a t i n g w i n d t u r b i n e图3 瑞典H e x i c o n 公司 T w i n W i n d浮式风机F i g.3 S w e d e n H e x i c o n T w i n W i n d f l o a t i n gw i n d t u r b i n e欧洲海上浮式风电技术发展较早,从2009年开始多个项目已经进行了相关示范应用,主要集中在欧洲地区,以苏格兰㊁葡萄牙和地中海区域为主㊂典型项目如挪威的H yw i n d 立柱式浮式风电设施㊁葡萄牙W i n d F l o a t 半潜式浮式风电样机㊁法国的F l o a t ge n 阻尼池船式浮式风电样机㊁日本的福岛半潜式浮式风电样机等[2㊁3]㊂随着示范项目的不断成熟完善,欧洲海上浮式风电逐步进入商业化开发阶段,如挪威国家石油公司投资的H y w i n d T a m pe n 项目为全球首个商业化运作的浮式海上风电项目㊂2021年,中国首台漂浮式海上风电试验样机 三峡引领号 建成并网发电,2022年重庆海装 扶摇号 ㊁中海油首个 双百 深远海浮式风机样机㊁龙源电力福建南日岛浮式风电养殖融合项目相继开工建造和安装,国内首个商业化运作的海南万宁100W K W 海上浮式风电场已经启动开发,预计近几年国内还有多个浮式风电项目陆续上马㊂2021年,全球风能协会(G W E C )预测,2030年全球漂浮式海风累计装机预期达16.5G W ;从2026年开始,漂浮式海上风电进入新增装机达到G W 级的商业化阶段,欧洲㊁中日韩和美国将主导全球漂浮式海上风电市场㊂关于漂浮式风电技术研究和工程化应用,我国近些年做了很多技术攻关和产业布局工作㊂早在2016年,国家发改委等部委联合印发‘中国制造2025能源装备实施方案“,提出 重点发展海上漂浮式风力发电机组及各种基础结构 ;2021年国家能源局印发了‘ 十四五 能源领域科技创新规划“,提出加快 研发远海深水区域漂浮式风电机组基础一体化设计㊁建造与施工技术 ;工信部㊁科技部等国家部委㊁沿海地方政府也投入专项资金支持海上浮式风电装备研制㊂本文系统分析了海上浮式风电装备设计关键技术,从总体性能分析㊁结构整体强度㊁系泊系统设计㊁疲劳强度分析㊁稳性校核㊁动态电缆设计6个方面提出解决思路和分析方法;结合国内在建浮式风电平台的实际工程案例经验,给出有益结论和相关对策建议;以期梳理浮式风电装备关键技术现状,为我国漂浮式风电技术的发展壮大提供有益参考㊂1 关键技术研究1.1 总体性能海上浮式风电装备总体性能分析主要计算平台在外部载荷作用下的各种响应,主要包括运动性能㊁气隙预报㊁系泊系统张力响应等㊂通过总体性能分析结果为后续平台结构强度㊁系泊强度㊁疲劳强度以及动态电缆设计等提供载荷输入㊂总体性能分析宜采用一体化耦合分析方法,在相关软件中建立风机模型㊁气动载荷模型㊁浮体水动力模型㊁系泊系统模型以及控制模型,形成一体化耦合分析模第2期李红涛,等:海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践㊃81 ㊃型,模拟不同工况下浮式风电系统的性能响应㊂一般采用时域分析方法模拟浮体结构在各种工况下的各种响应,然后,统计响应的最大值㊂与传统海洋工程结构物分析比较,浮式风电总体性能分析有如下不同:①建立动力学方程的基本理论有差异,传统海工结构物基于单刚体动力学,浮式风机基于多体动力学;②传统海工结构物仅需考虑风的拖曳力,而浮式风机需考虑气动载荷;③浮式风机的设计载荷工况比传统海工结构物更复杂;④传统海工结构物分析一般采用频域的分析方法,而浮式风机平台的载荷非线性效应更依赖于时域分析;⑤目前需要风机厂商㊁浮体设计㊁电缆供应方等多方合作,完成多轮迭代计算㊂海上浮式风电装备分析的工况一般可根据风力发电机组的全生命周期内运行状态分类,如发电㊁停机㊁运输㊁安装和维修等不同运行状态㊂每种运行状态再按照风况㊁海况等条件细分,具体可参考相关规范标准[5㊁6]㊂目前行业规范要求载荷工况数量庞大,采用时域分析耗时㊁耗力,还需进一步对此优化研究,更适用于工程设计㊂采用一体化耦合分析,可同时考虑气动载荷㊁水动力载荷㊁系泊载荷㊁控制载荷的非线性效应对浮式风机整体动力响应的影响,能够较为精准地预报整体性能㊂运动性能分析保证平台具有较好的运动表现,能够满足上部风机的发电指标要求㊁系泊要求和动态电缆设计要求;气隙预报是保证平台在极端恶劣海况下波浪不会抨击到风机叶片和浮体上部关键结构;通过整体性能分析可以对系泊系统张力进行预报,判定系泊缆强度安全㊂图4所示是某风机的一体化耦合分析模型㊂图5所示是纵荡图4 某浮式风机一体化耦合分析模型F i g .4 I n t e g r a t e d c o u p l i n g a n a l y s i s m o d e l o f a f l o a t i n gw i n d t u r b i ne图5 某浮式风机六自由度运动响应F i g .5 S i x D o f m o t i o n r e s p o n s e s o f a f l o a t i n g wi n d t u r b i n e㊃82㊃海洋工程装备与技术第10卷控制工况下平台六自由度运动时间历程㊂1.2 结构整体强度海上浮式风电装备结构整体强度主要分析平台在各种载荷作用下的强度表现是否满足要求,主要包括结构的屈服和屈曲强度㊂除浮体构件满足规范规定的描述性构件尺寸外,一般需通过整体有限元计算分析确定㊂根据波浪条件不同,设计工况可分为正常作业海况㊁恶劣海况和极端海况三大类,同时应叠加相应风机载荷工况㊂理想方法也是通过一体化耦合分析手段,分别计算各工况条件下浮体结构的应力时域响应;然后,统计响应最大值进行强度衡准㊂但这种方法面临计算量过大㊁软件手段难于实现等技术难题㊂本文推荐传统海洋工程设计波与风机极限载荷相叠加的方法,进行平台结构整体强度分析㊂设计波分析方法可参考相关规范标准[7]㊂应考虑与相应风机载荷极值进行叠加组合,叠加依据为在选定特征响应基础上,所选取风机载荷对浮式基础结构典型剖面载荷造成更加不利影响,如考虑横摇弯矩波浪工况时,应叠加风机对平台产生的横向最大弯矩㊂应充分考虑对平台结构产生最大影响的剖面载荷,并将该载荷作为设计波选取的特征载荷㊂该方法较为简单,适用于工程设计,且足够保守㊂图6所示为某四立柱半潜式浮式风机结构有限元模型;图7所示为特征剖面标定,并取剖面位置的分离力㊁剪力和弯矩作为特征载荷;图8所示为S E C T I O N 101剖面横向分离力的各浪向幅值响应系数(R A O ),通过4个特征剖面,5个特征载荷,搜索特征载荷最大响应合计构造出18种设计波工况㊂叠加风机载荷效应,最终确定72种组合工况;图9所示为最恶劣工况分析得到的平台应力云图㊂图6 有限元模型F i g.6 F E M m o d el 图7 特征剖面示意图F i g .7 S c h e m a t i c d i a gr a m o f c h a r a c t e r i s t i c s e c t i on 图8 横向分离力的各浪向R A OF i g.8 L a t e r a l f o r c e R A O i n d i f f e r e n t w a v e d i r e c t i on 图9 有限元模型应力分布F i g.9 S t r e s s d i s t r i b u t i o n o f F E M m o d e l 1.3 系泊系统海上浮式风电装备锚泊系统分析主要校核系泊系统强度是否满足要求,包括极限强度和疲劳强第2期李红涛,等:海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践㊃83㊃度㊂系泊拉力极限强度校核一般可根据1.1节的总体性能分析中得到的系泊拉力时程变化曲线,经统计得到拉力极值,按规范标准要求的安全系数判定系泊缆强度安全水平㊂图10所示为某浮式风电平台某一系泊索的拉力时程曲线㊂一体化耦合模型中应充分模拟系泊索类型㊁刚度㊁重量㊁长度㊁预张力等重要参数,工况选取可按规范标准要求,适当时可选择最为恶劣工况代表,必要时也应考虑系泊缆发生破损工况下的破损强度㊂系泊系统的疲劳强度一般考虑系缆点(导缆孔)㊁锚链和钢索连接位置㊁躺地拉起以及锚固点等位置处进行疲劳强度分析,如图11所示㊂首先,根据规范标准要求的疲劳计算工况,利用一体化耦合分析方法对漂浮式风机进行一体化仿真,计算不同工况下系泊缆上各个疲劳计算点的张力时程;然后,采用雨流计数法统计各工况下计算点的应力循环幅值和循环次数;最后,根据M i n e r线性累计损伤理论计算其疲劳寿命㊂此方法与传统海洋工程疲劳分析采用的谱疲劳方法不同,采用时域分析方法,并用雨流计数法统计应力循环幅值和频次,累计疲劳损伤㊂因此,工况数量非常多,计算量较大,需进一步优化分析,简化工程计算量㊂图10系泊索拉力变化F i g.10 M o o r i n g l i n e t e n s i o n r e s p o n s es图11系泊索疲劳计算点F i g.11F a t i g u e c a l c u l a t i o n p o i n t o f t h e m o o r i n g l i n e1.4疲劳强度海上浮式风电装备疲劳强度分析主要对由波浪载荷和风机载荷等循环载荷引起的疲劳敏感点进行寿命预报,判定是否满足设计寿命要求㊂一般来讲,对于立柱半潜式浮式风电平台,需计算的疲劳敏感点有立柱与撑杆㊁立柱和旁通㊁立柱与上部结构㊁风机塔筒与上部结构等连接处㊂按照行业规范标准要求,疲劳工况主要由外部海洋环境条件㊁风电机组状态和外部电网状态3部分组成㊂根据机组运行状态又分为正常发电㊁发电和故障㊁启动㊁正常停机㊁停机㊁停机和故障㊁安装及检修7种疲劳工况,对每种工况分别定义了相关的风㊁浪㊁流㊁水位和外部电网条件㊂疲劳分析采用正常湍流风模型和波浪谱模型,并考虑风和波浪载荷的联合概率分布㊂㊃84㊃海洋工程装备与技术第10卷目前,对于浮式风电平台的疲劳分析方法并没有明确规定,但为保证计算精度,降低建造成本,建议使用时域分析方法㊂理想时域方法是做结构应力的一体化耦合分析,但需要的算力太大,目前难以实现㊂本文建议采用半耦合时域分析方法,即风机载荷引起的时域疲劳与波浪载荷引起的时域疲劳叠加的方式,计算流程如图12所示㊂具体如下:图12 时域疲劳计算方法F i g .12 T i m e d o m a i n f a t i gu e c a l c u l a t i o n m e t h o d ①通过1.1节中所述一体化耦合分析方法,按照规范要求的疲劳工况,将风载荷作用于平台,得到风机塔筒法兰处六自由度的载荷时历曲线;②将得到的载荷时历施加到结构有限元模型上,得到计算疲劳节点由风机载荷引起的应力时历曲线;③应用同一疲劳工况下风速对应的随机波浪作用于平台,可以得到计算疲劳节点由波浪载荷引起的应力时历曲线;④将②和③得到的同一载荷条件的计算疲劳计算节点时程应力进行线性叠加,可得到计算疲劳节点由风机载荷与波浪载荷联合作用下的应力时历曲线;⑤应用雨流计数法统计该载荷条件下的应力循环幅值和频次,根据M i n e r 线性累计损伤理论计算疲劳损伤;⑥根据风速波高周期联合概率分布,叠加不同风速㊁波高㊁周期㊁风向等载荷条件下的疲劳损伤,可得到计算疲劳节点的最终疲劳寿命㊂规范要求的工况较多,涉及风㊁浪㊁流联合概率分布,基本上工况数量要以万计,且计算过程中涉及动力时程分析,计算量及所需存储空间巨大㊂因此,从计算方法㊁工况统计㊁仿真分析等方面仍需进一步优化和提升㊂图13所示为某浮式风电平台的疲劳节点细化有限元模型图;图14所示为某疲劳节点的风机载荷与波浪载荷联合作用下的应力时程曲线;图15所示为通过雨流计数法统计得到的应力循环幅值和频次分布㊂1.5 稳性校核海上浮式风电装备稳性校核主要分析平台在拖航㊁安装㊁作业和停机状态下,抗倾覆能力是否满足要求,一般应包括完整稳性和破损稳性分析㊂传统海洋平台稳性校核较为成熟,主要建立平台稳性模型,依据相关规范标准要求进行稳性衡准㊂浮式风机平台稳性具备自身特点,风载荷不是传统的静态载荷,需要考虑风机发电工况下的气动载荷㊂海工结构物常用的风载荷计算公式不再适用,需用叶素动量理论求解㊂而且倾斜到一定角度时,风机停第2期李红涛,等:海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践㊃85 ㊃图13 旁通和斜撑连接处F i g .13 J o i n t o f po n t o o n a n d b r a ce 图14 风机载荷与波浪载荷联合作用下的应力时程F i g .14 S t r e s s t i m e h i s t o r y un d e r c o m b i n e d a c t i o n o f w i n d t u r b i n e l o a d a n d w a v e l o ad 图15 应力循环幅值和频次分布F i g .15 D i s t r i b u t i o n o f s t r e s s c y c l e a m p l i t u d e a n d f r e q u e n c y㊃86㊃海洋工程装备与技术第10卷机会造成风载荷减小,如图16所示㊂关于稳性校核的风速要求㊁衡准标准及相关分析方法可参考船级社规范标准[5]㊂关于与传统油气平台相比,浮式风电平台的安全等级要求不同,是否可以降低稳性评价标准,还需进一步研究[8]㊂图17所示为某浮式风电平台的稳性分析模型㊂图16 发电工况下稳性校核标准F i g .16 S t a b i l i t y ch e c k s t a n d a r d u n d e r p o w e r pr o d u c t i o n c o n d i t i o n 1.6 动态电缆作为海上浮式风电装备的重要组成部分,动态电缆构型设计至关重要,一般需要进行静态强度分析㊁动态响应分析和疲劳分析㊂理想的一体化分析模型应包括动态海缆,分析浮式风电平台与动态电图17 静水力模型三维视图F i g .17 H yd r o s t a t i c m o de l 3D v i e w 缆的相互影响,从而确定动态电缆的设计参数和形态㊂但目前受限于各方面条件,动态海缆与浮式风电平台分析往往采用分离的做法,忽略海缆与浮体之间的耦合约束㊂动态海缆设计需要考虑浮体运动对其产生的影响,尤其极端工况下应对浮体运动提出限制性要求㊂2 工程实践国内浮式风电技术发展很快,已经有多台浮式风电装备陆续进入示范应用阶段,也在逐步探索商业化应用㊂目前浮式风电平台以立柱半潜式结构型式为主,几个已建和在建的平台相关性能参数如表1所示㊂表1 国内浮式风电装备性能参数T a b .1 P a r a m e t e r s o f d o m e s t i c f l o a t i n g w i n d t u r b i n e e q u i pm e n t 项目名称三峡引领号中船扶摇号中海油融风项目龙源风电养殖融合项目结构型式三立柱半潜式三立柱半潜式四立柱半潜式三立柱半潜式风机容量5.5MW6.2MW7.25MW4MW作业海域及水深南海阳江海域水深30m 南海湛江海域水深65m 南海文昌海域水深120m 台湾海峡南日岛海域水深35m 适应环境条件作业海域50年一遇极端风浪流条件(轮毂高度风速51.2m /s,有义波高10.6m ,表面流速1.2m /s )作业海域50年一遇极端风浪流条件(轮毂高度风速51.8m /s ,有义波高9.5m ,表面流速1.0m /s )作业海域50年一遇极端风浪流条件(轮毂高度风速54.7m /s,有义波高12m ,表面流速2.18m /s)作业海域50年一遇极端风浪流条件(轮毂高度风速46.2m /s ,有义波高4.77m ,表面流速1.23m /s)运动性能指标发电工况,平台整体运动倾角不超过5ʎ;极端工况,倾角不超过12ʎ发电工况,平台整体运动倾角不超过5ʎ;极端工况,倾角不超过10ʎ发电工况,平台整体运动倾角不超过4ʎ;极端工况,倾角不超过11ʎ发电工况,平台整体运动倾角不超过5ʎ;极端工况,倾角不超过9ʎ主尺度总长79m ,型宽91m ,型深32m 总长72m ,型宽80m ,型深33m 总长72m ,型宽80m ,型深35m 总长72m ,型宽82m ,型深24m 排水量1.3万吨1.56万吨1.26万吨0.94万吨系泊型式3ˑ3型式3ˑ3型式3ˑ3型式3ˑ3型式第2期李红涛,等:海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践㊃87 ㊃ (续表)项目名称三峡引领号中船扶摇号中海油融风项目龙源风电养殖融合项目示意图国内海上浮式风电装备开发过程中的问题和建议分析如下:①结构型式主要以三/四立柱半潜式型式为主,此种结构型式技术成熟,结构较为简单,适应性较好,被行业认可度高㊂随着技术不断进步,也出现其他型式,如T L P ㊁S P A R 等基础型式㊂②由于处于示范应用阶段,作业水深普遍较浅,只有中海油融风浮式风电作业水深达到100m 以上㊂浅水对于系泊设计提出了更大挑战,有效限制浮体运动,对于整体系统设计要求更高,如 三峡引领号 作业水深只有30多米㊂随着海上风电开发向深海发展,浮式风电技术也会逐步走向深水㊂③工程上还没有实现上部风机和下部浮体的全耦合设计,只是下部浮体设计单位和风机厂商进行多轮迭代设计㊂尽管设计方法上已经有了较大进步,但在降本增效的大背景下,提高设计精度㊁降低设计工程成本㊁优化基础理论等方面仍有较长路要走㊂④浮式风电技术与其他技术的融合,如龙源项目在立柱之间布置网箱进行养殖,还有与波浪能㊁潮汐能发电功能的融合发展等,面临多种载荷耦合㊁多种工况组合㊁多样风险标定等很多工程挑战,还需对相关关键技术进一步研究㊂⑤浮式风电浮体一般由船舶与海工行业单位设计,而风机和发电要求一般由电力行业主导㊂因此,行业的不同造成设计理念㊁方法和依据标准的不一致㊂例如,国内海工结构设计一般以工作应力法(W S D )为主,和电力行业要求的抗力和载荷系数法(L R F D )不同,应加强行业的融合和统一㊂⑥相关规范标准仍不完善㊂目前,浮式风电平台设计要求还以国内外船级社规范标准为主,但浮式风电平台技术较传统海上油气装备,具备自身的技术特点,风险和安全等级有所区别㊂因此,亟需建立适应国内海洋环境条件和海上风电行业的技术规范标准体系㊂⑦工程设计软件卡脖子 现象严重㊂无论是风机设计软件,还是浮体设计软件,仍被欧美软件所垄断㊂国内海上风电行业如想行稳致远,需在工程设计软件开发上突破,建立自己的工业软件体系已经迫在眉睫㊂⑧由于国内特有的环境条件,如台风㊁内波㊁冰情㊁复杂海底条件等,因此,浮式风电装备的安全性和可靠性还有待进一步验证㊂3 前景展望在全球海洋清洁能源开发和国内 双碳战略发展的大背景下,海上浮式风电技术具有广阔的发展前景,将伴随全球海上风电商业化开发热潮而日趋成熟㊂就国内而言,海上浮式风电领域仍存在诸多关键技术需集中研发和突破,仍需随着技术不断成熟进一步降低开发成本㊂这才是浮式风电技术的真正生命力所在㊂除了利用浮式风机进行传统的并网输电之外,利用浮式风机为油气平台㊁附近设施供电,与深远海养殖业融合发展,与海上制氢结合,避免电力的远距离输送,等等,为浮式风电技术发展提供了更多的应用场景[9㊁10]㊂4 结 语海上浮式风电装备涉及多结构㊁多学科交叉,较传统的海上油气平台以及固定式海上风电装备有很大的差异㊂环境载荷影响更为显著,在气动水动系泊载荷耦合作用下的响应也更加复杂㊂在工程设计阶段准确预报和分析浮式风机的各种表现至关重要㊂本文系统提出了浮式风电装备工程设计阶段需要分析的关键内容,给出解决思路和推荐方法;结合国内实际工程案例,给出相关有益结论㊃88㊃海洋工程装备与技术第10卷和建议,对我国浮式风电进行了很好的工程探索和实践㊂从全球行业发展来看,海上浮式风电技术尚处于应用示范和商业化初步阶段,我国与国外发达国家相比水平差距不大,只要我们加强关键技术攻关,努力开展全行业协同创新,积极进行示范应用引领,实现弯道超车指日可见㊂参考文献[1]欧洲风能协会.欧洲风能:2021年统计与2022 2026年展望[R].2022.[2]陈嘉豪,裴爱国等.海上漂浮式风机关键技术研究进展[J].南方能源建设,2022,7(1):820.[3]王宾,李红涛,唐广银.海上浮式风机研究进展概述[J].海洋工程装备与技术,2018,(5):220225.[4]肖然.海上漂浮式风机子系统技术特点浅析[J].能源与环境, 2022,(3):3840.[5]中国船级社.海上浮式风机平台指南[M].北京:人民交通出版社,2022.[6]I E C.D e s i g n R e q u i r e m e n t s f o r O f f s h o r e W i n d T u r b i n e s[J].I E C614003,2021.[7]D N V.C o l u m n S t a b i l i z e d U n i t s[S].D N V R P C103, 2012.[8]M U S I A L W D,B U T T E R F I E L D C P,B O O N E A.F e a s i b i l i t y o f F l o a t i n g P l a t f o r m S y s t e m s f o r W i n d T u r b i n e s[C].A S M E. 23r d A S M E W i n d E n e r g y S y m p o s i u m P r o c e e d i n g s,R e n o, N e v a d a,J a n.,2004.[9]李红涛.全球海洋新兴经济和技术发展全景扫描[J].中国船检,2022,(6):816.[10]W A L S H C.O f f s h o r e W i n d i n E u r o p e-K e y T r e n d s a n d S t a t i s t i c s2019[R].B r u s s e l s:W i n d E u r o p e,B r u s s e l s,2020.。
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国家重大产业技术开发专项
大型海上风电关键技术与装备
（3MW以上海上风力发电机组研发与产业化）
一、申报单位概况
上海电气风电设备有限公司由上海电气集团股份有限公司控股，是大型风力发电机组设计、制造、销售、技术咨询、售后服务的新能源专业公司。
公司成立于2006年9月，总部位于上海紫竹高科技园区，生产基地分别位于上海闵行经济技术开发区和天津北辰科技园区。
通过技术引进并消化吸收，1.25MW风力发电机组已形成批量生产，08年将完成300MW的生产；通过与国际知名风机设计公司合作，联合设计的2MW机组今年将完成小批量生产。
依靠上海电气人力资源优势和产业优势，一支结构合理、专业搭配齐全的风电工程技术团队业已形成。
目前公司现有员工200余人（08年底将有400人），其中本科以上84人、硕士20人、博士1人，上海电气的风电产业正处于高速发展之中。
二、申报项目名称及主要内容
申报项目名称：3MW以上海上风力发电机组研发与产业化
主要内容：开发研制具有完全知识产权的3MW以上大型海上风力发电机组，并实现技术产业化生产，主要内容为：
1.研制海上3MW以上双馈式变速恒频海上风电机组的总体设计技术；包括气动
设计、结构设计和载荷计算；
2.大型海上风力发电机组系统集成技术；分部件接口技术；
3.海上风电机组控制策略的研究和应用；
4.海上风电机组机群远程监控技术的研究和应用；
5.大型海上风力发电机组的塔架基础设计技术研究；
6.海上风电机组在线监测、预警及故障诊断技术；
7.海上风电灾害预防及预防控制技术；
8.海上风电机组在特殊的海上气候、环境条件下,基础塔架、防腐、防潮、抗
台风等的技术解决方案和材料开发利用；
9.大型海上风力发电机组雷电保护系统开发；
10.海上风力发电机组海上风电场的安装技术和示范运行；
11.大型海上风力发电机组相关技术标准研究与制定；
12.海上风电机组、关键部套、工艺技术研究与突破；
三、产业基础
1. 1.25MW机组消化和2MW风机的联合设计，为实施本项目打下了坚实的基础
上海电气风电设备有限公司引进的国际先进水平的1.25MW风力发电机组技术，通过消化、吸收，在较短时间内已实现1.25MW风机的产业化生产，目前风机部件国产化率已达到75%以上。
该项目已于07年6月被上海市高新技术成果转化项目认定办公室认定为高新技术成果转化项目。
在引进技术消化吸收的基础上完成了二次创新，已研制开发出适合我国风况条件的1.25MW低温型风力发电机组。
在二次创新过程中，我公司已申请了54项专利，其中发明专利32项、实用专利21项，目前4项实用新型专利已获得授权，32项发明专利已初审合格。
通过与德国Aerodyn公司联合设计，完成了具有自主知识产权的2MW大型风力发电机组设计，2MW风力机组样机将于08年3季度下线。
与国际知名公司联合设计的方式，使技术团队得到了实质性的锻炼和全面的提高,为自主研制大型海上风机做好了准备。
2. 引进全套风机设计软件，形成完整的海上风机设计能力
上海电气投入巨资，引进了德国Aerodyn公司含源代码的风机全套设计软件（61个设计软件)和巨大的翼型数据库、技术专利数据库、技术文献数据库；在掌握这些核心技术后，可以根据市场需要进行独立自主开发设计各类新机型，包括海上风力机组；在我公司拥有这样全套的设计软件和巨大的数据库后，真正成为了国内第一家具备独立研发海上风机的能力的公司，为研制海上风机提供技术保障。
3. 投入巨资,培育自主研发创新能力
为了更快、更全面地掌握风机设计核心技术,上海电气还投入巨资与德国Aerodyn公司签订了《合作与技术转让》项目，由德国专家进行系统培训和伴随工作2年半,具体培训内容涉及到风机设计和制造的全过程,通过共20个不同培
训课程使工程师熟悉风机技术和理论，并熟悉61个设计软件的实际操作。
通过系统培训,使我公司能尽快形成一支能独立、完整开发设计大型风机的技术团队,从容应对海上风机研制的挑战。
该项目目前已正式启动。
4. 上海电气集团优势为海上风机研制提供坚强组织和保证
上海电气是国内最大火力发电集团,集聚了一大批机械、电气、材料、动力、控制、等关键工程技术人员，掌握着世界一流的发电专业技术，具有强大的人才优势和机组配套能力，装备齐全,同时凭借良好的地域优势，源源不断吸引着国内外专家学者和工程技术人员加盟，人才、资金和发电设备专业技术在国内是无可比拟的。
5. 已承担的项目为研制大型海上风机提供了可行性
上海风电风电设备有限公司承担了国家科技部科技支撑项目《海上风场关键技术的开发》和上海市科教兴市项目《MW级风机产业化和2MW风机开发》等一大批市级科研攻关项目。
在承担的国家科技部科技支撑项目中，我们做了海上风电场及海上风机关键技术前期研究,通过风电场选址、海上风电场电力输送技术、机组的选型、安装、运行和维护技术的研究,海上风电机组基础结构的研究,环境载荷对基础作用力
的影响、基础强度设计等,为研制大型海上风机做好了前期必要的准备和铺垫,
为本项目执行打下必不可少基础。
6. 利用区域优势,构筑产学研平台
上海集中了国内一流的大专院校和研究机构,是全国最大的人才集聚地,不少大专院校和研究机构已经承担着风电学科的研究,在1.25MW消化吸收和2MW联合开发进程中,我们和上海交大、同济大学、上海勘测设计院、汕头大学等建立了国内产学研平台,同时培养了一批全国范围内的部件供应商,只要我们优势互补,利用好全国最好的区域优势,带动起长江三角洲乃至国内人才资源,是有把握完成本项目相关课题的攻关。
7. 临港制造基地建设为本项目的实施提供了保证
我公司在现有的生产基地基础上扩容厂房,增加生产能力同时，抓住重新调整上海重型装备业布局的契机，通过增资扩股等资本金追加,计划拆资近10亿人民币在上海临港重装备工业区建造适合大型海上风力发电机组制造基地,该制造
基地生产能力和建设时间衔接上完全能保证3MW以上海上风力发电机组的研制要求。
目前一期制造方案已获上海市相关政府部门的审核,准备于今年上半年开始启动。
四、公司现有产品的经营业绩
公司在06年即已承接山西国际电力的右玉、平鲁项目和山东鲁能的白云、莱州项目共计200MW，这4个项目正在实施过程中，目前已安装了25台风力发电机组并已并网发电。
现已承接的订单已达650MW,包括中广核2个项目、京能集团2个项目，华能集团2个项目，华电集团2个项目等。
公司08年预计完成15亿元产值，09年完成产值35亿元以上。
五、创新点和关键技术
1.海上风电机组整机设计技术；
2.海上风电机组基础设计技术及基础损伤检测与评价技术；
3.海上风电机组抗台风设计技术；
4.海上风电机组在线监测、预警及故障诊断技术；
5.海上风电机组防腐技术；
6.海上风机的安装、运行维护技术
7.海上风力发电机组的相关技术标准；
8.海上风机关键部件的设计技术
六、经济效益、社会效益预测
1. 经济效益
本项目达纲形成产业化后预计整机年销售收入可50亿元以上，拉动几百亿元产业链产值的形成，可带动上海地区及长三角地区的部件供应商的发展（叶片、齿轮箱、控制系统、液压及机械加工、热加工等产业），可带动风电工程EPC产业的跨越式发展，海上风电场的建设，45%左右是工程服务产业，项目抗风险能力良好。
2. 社会效益
大型海上风力发电机组的研制，不仅对于掌握提高我国大型风力发电机组研发能力也有更好的互补作用,而且为我国综合利用海上资源开辟了一条崭新的途径，是一项利国利民的环保项目，符合可持续发展的国家战略方针,符合国家产业导向和能源结构调整，因此，本项目的实施符合国家战略发展目标要求,能促进科技进步、推进产学研合作进程，增强企业自主创新与开发能力,同时为社会提供更多的就业岗位,达到节约煤、水资源，实现可持续发展,对于促进科学开发和利用海资源有极大的示范效应和社会效益。
能够形成上海为主体的海上风机产业体系，研发、制造、配套、工程服务为一体化的集成效应，形成上海的海上风机整体技术的创新和提高，服务国内外。
根据“十一五”《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和国内对海上风力发电的迫切需求，上海东海大桥两侧、浙江沿海、广东茂名、江苏沿海等海上风场前期测风选址等准备工作已经开始,市场前景非常看好。
而且实施大型海上风机项目可以带动长江三角洲和国内风机部件产业链的发展,对于尽快形成风机部件制造规模产生非常大的推进作用,对于大型风力发电机组出口也有直接的帮助。
2008年，3MW以上风力发电机组开始设计，2009年底~2010年上半年出样机，2010年~2011年开始小批量生产（年产50台左右），2012年开始批量生产，形成年产150台以上的生产能力。