海上大风机如何更安全？一场关于技术本质的全新探讨

2021年中国海上在建风场平均单机容量5.6MW，2022年已在7MW以上，而明年计划建设风场平均单机容量在8-10MW之间，中国海上风电正快速进入大兆瓦时代。如何保证大兆瓦机型可靠性、让海上风电高质量发展，在第七届全球海上风电大会上引起广泛关注。

大型化绝非简单增加尺寸和重量。远景能源风机产品首席专家高猛博士提出，快速大型化给载荷仿真、载荷控制、叶片设计、测试验证、运行监控等产品全生命周期各个环节都带来全新挑战，回归技术本质，才能助力海上风电理性、稳健发展。

整机载荷仿真准确性是机组可靠设计的基本前提。目前通用商业化载荷软件在叶片建模方法上存在固有缺陷，大风机超长叶片的弯扭耦合大变形等非线性特性使得单纯采用通用载荷软件无法保证载荷仿真精度。纵观全球，西门子歌美飒的BHAWC，GE的Flex5自研版，维斯塔斯的VTS……国际知名整机商都已采用高度定制化的自研整机载荷仿真工具。2021年，远景能源自研载荷求解器ENFAST获得中国首个风机系统设计核心工程软件认证，基于中国风机应用场景快速迭代，植入最前沿的算法模型，为大型化整机设计输入更精准的仿真结果。高猛博士认为，海上大风机可靠性对载荷仿真计算准确度提出更高要求，头部整机企业自研风机载荷仿真工具将成必然趋势。

快速大型化给机组大部件设计也带来挑战。随着叶片长度持续增加，大叶片的失效模式、设计准则和测试方法都产生大量新变化。国际新标准DNVGL-ST-0376(2015)和IEC61400-5(2020)对上述方面已做出充分总结，但当前国内大部分厂家仍沿用GL2010旧标准做叶片设计认证。高猛博士呼吁，中国风电高质量发展，需汲取全球技术经验和教训，积极推动国际新标准落地实施。自2016年起，远景叶片已应用国际新标准进行设计认证，并从EN171叶轮开始在国内率先投入叶片双轴复合加载设备，对大叶片全截面进行充分验证，避免传统单轴加载验证不充分带来的风险。

随着单机容量和风场规模快速增大，运行安全和智慧风场运营越来越受关注。激光雷达前置测风、激光雷达净空监测、叶片内部振动监测、关键螺栓预紧力监测、齿轮箱油液水分监测……持续累加的运行监测系统如何高效协同？如何避免复杂监控硬件系统过于臃肿导致的可靠性退化？如何避免复杂监控系统自身硬件运维带来的额外巨大成本？高猛博士以特斯拉基于全视觉系统的自动驾驶理念为例，说明风机监控要“做减法”，充分利用数字孪生技术，在硬件系统最简化的前提下实现智能监控。基于此理念，远景自2020年推出伽利略超感知系统，推动国内风机智能监控进入新阶段。

自2013年远景在江苏树立起中国第一台海上4MW智能风机，已稳定运行近十年。极致可靠性、高度智能化和超低度电成本是远景持续践行的海上风电准则。基于充分验证、长期积累的核心技术和成熟经验，远景已推出适用于山东、江苏和海南等中低风速区域的EN-200/7.0、EN-226/8.5智能海上风机，以及面向福建、广东等中高风速区域的EN-252/14.0智能海上风机。面对平价后国内海上风电发展新趋势，远景将持续推出新机型，以更可靠的大型化风机助力海上平价时代理性、稳健发展。