碧海之上，白色“大風車”不停轉動，連成線的海上風電機組將電能源源不斷送入千家萬戶。

　　中國已經成為海上風電累計裝機規(guī)模最大的國家。國家能源局發(fā)布數(shù)據顯示，截至2023年12月底，全國風電裝機容量約4.4億千瓦，同比增長20.7%。

　　風電裝備領域有一支勁旅，它就是中車株洲電力機車研究所有限公司。

　　從軌道交通跨界風力發(fā)電，中車株洲電力機車研究所有限公司如何推動風電技術跨越式發(fā)展，以綠色動力驅動低碳轉型？

　　　海上漂浮的“不倒翁”

　　3月22日，中車株洲電力機車研究所有限公司發(fā)布全球最大的20兆瓦漂浮式風電機組“啟航號”。這款漂浮式風電機組突破傳統(tǒng)風電機組的地域限制，將風力發(fā)電的疆域拓展到了深遠海域。

　　有研究表明，深海的可開發(fā)風能儲量是近海的1.7倍、陸地的5倍?！啊畣⒑教枴瘧迷诤Ｉ?0米以上，離岸距離比較遠的場景，可為海上風電產業(yè)創(chuàng)造更大發(fā)展空間和更高經濟效益。”中車株洲所風電事業(yè)部技術中心副主任劉紅文介紹，相較于淺海，深海雖有更強勁的風能，但將風電機組“安插”其中需要許多技術的突破。

　　“基礎不牢，地動山搖”。淺海中的風電機組可用“打樁”的方式，在海床上挖洞，利用天然水壓和泥沙將風電機組插進其中。但在海深50米以上的地方“打樁”，成本與技術難度大大增加。漂浮式風電機組充分利用阿基米德原理，設計特殊的漂浮平臺，并通過系泊和錨固，將風電機組變?yōu)椤安坏刮獭?，漂浮在海面上?/p>

　　“不倒翁”如何不被吹倒？

　　“啟航號”葉輪直徑超過260米，掃風面積約5萬平方米，相當于7個標準足球場。劉紅文介紹，為了讓“大家伙”在大風來時也能平穩(wěn)發(fā)電，設計人員創(chuàng)新一體化載荷仿真技術和漂浮平臺穩(wěn)定性控制技術，對風電機組的葉片、傳動鏈、浮臺等柔性耦合部件精準建模、仿真與驗證，通過中車內部產業(yè)鏈協(xié)同研發(fā)機制，在葉片-傳動鏈-整機-塔架-漂浮平臺-錨鏈等綜合優(yōu)化設計中尋找最優(yōu)解。

　　“‘啟航號’可抵御17級臺風，最大可承受風速達到每秒74米；抗浪高度達到11米，機組實際的運行縱搖角度可控制在5度左右，這樣保證機組在大風大浪的情況下還能高效、穩(wěn)定發(fā)電?！眲⒓t文說。

　　產業(yè)集群迎風而上

　　中車株洲所初涉風電整機領域時，曾與奧地利Windtec公司合作，引進首套風電整機技術。為了在最短時間完成消化、吸收，掌握風電機組整機設計、制造技術，風電事業(yè)部全員上陣，通宵達旦，成功研制首臺WT1.65型風電機組。

　　從高海拔風電技術到低風速區(qū)域；從“被動適應”電網的隨網型風機到“主動支撐”電網的構網型風機；從“箕星”平臺系列化產品到中國中車首臺海上風電機組——“海平面一號”；從單一的整機制造商到以“清潔能源裝備制造與銷售”為一體、“風光資源開發(fā)和數(shù)智能源服務”為兩翼的新能源系統(tǒng)解決方案提供商，形成了包含風電整機、葉片、變流器、彈性元件等零部件及風電場運營全產業(yè)鏈的風電產業(yè)集群。中車株洲所風電產業(yè)實現(xiàn)精彩蝶變，迅速躍升為行業(yè)前列整機商。

　　乘著“雙碳”東風，中車株洲所成功將風電產業(yè)打造成企業(yè)繼軌道交通、新材料之后的第3個百億產業(yè)。

　　捷報頻頻傳來：2023年4月，中車株洲所中標首個海上風電市場項目；同年12月，中標首個海上漂浮式項目樣機工程風力發(fā)電機組及附屬設備采購項目。

　　推動風電裝備“走出去”，中車株洲所成功中標越南朔莊整機市場訂單和葉片維修項目。中國制造，助力全球低碳未來。

　　在“無人區(qū)”開拓創(chuàng)新

　　好風憑借力。伴隨著全球清潔能源發(fā)展趨勢，風電機組的功率等級從最初的1.5兆瓦逐漸增長至20兆瓦；陸上風電克服了紫外線強、空氣稀薄等惡劣天氣條件，走向更高的海拔；海上風電解決在強勁海風中如何穩(wěn)定可控輸出電能等關鍵難題，向深海處“漂浮”……

　　我國風電產業(yè)發(fā)展經歷了從獨立行走到跟跑，再到競跑，最后實現(xiàn)領跑的過程。

　　“隨著技術的突破，風電事業(yè)發(fā)生質變，逐漸進入了‘無人區(qū)’，需要我們不斷開拓創(chuàng)新，引領產業(yè)發(fā)展。”劉紅文說。

　　當前我國的風電機組產能占全球市場的60%，但風電機組的大腦——主控系統(tǒng)所用的PLC（可編程邏輯控制器），基本被國外壟斷。2022年中車株洲所牽頭風電領域的國家重點研發(fā)計劃項目——風電機組主控系統(tǒng)關鍵技術及應用，攻克了PLC自主可控問題。如今，風電機組整機硬件可實現(xiàn)100%國產化，軟件的自主可控，掃除我國風電產業(yè)全面自主安全可控的“攔路虎”。

　　未來風電產業(yè)在何處發(fā)力，美好藍圖正在繪制。

　　“如今，海上固定式風場的建設成本已大大降低，帶動用電價格下降?！眲⒓t文介紹，在“雙碳”大背景下，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是能源發(fā)展方向。未來，風電產業(yè)將持續(xù)升級，通過構網型的控制技術滿足新能源百分百的裝機需求。

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