2018年聯(lián)合動力自主發(fā)明的專利《一種風電場功率協(xié)同控制方法及其系統(tǒng)》獲得中國專利金獎,作為第一完成單位及第一完成人申報的項目《高效低風速風電機組關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和大規(guī)模工程應(yīng)用》獲得國家科技進步二等獎,創(chuàng)造了我國風電企業(yè)在一年內(nèi)兩次獲得國家級獎勵的紀錄,不僅在國家能源集團新時代發(fā)展的大局中書寫了濃墨重彩的一筆,更在風電裝備制造領(lǐng)域讓中國技術(shù)吐氣揚眉。
2008年,我國風電裝備制造市場還不是這番景象,當時外企的市場占有率近70%。經(jīng)過短短10年的發(fā)展,我國企業(yè)成功實現(xiàn)彎道超車,現(xiàn)今我國年新增裝機排名前十的企業(yè)中早已看不見外企的身影。聯(lián)合動力作為國家能源集團為推進風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展,解決風電關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化問題而成立的高科技公司,是其中的有力代表。最新數(shù)據(jù)顯示,截至目前,聯(lián)合動力自主研發(fā)機組累計裝機1880萬千瓦,市場占有率位列全國第二,是央企中最大的風電裝備制造企業(yè)。聯(lián)合動力的青春活力、步步為先,與其對技術(shù)創(chuàng)新的追求緊密相連。
十年磨一劍
2019年,是聯(lián)合動力成立的第12個年頭,本次獲得國家科技二等獎的《高效低風速風電機組關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和大規(guī)模工程應(yīng)用》項目,是依托國家“973”和科技支撐計劃等科技項目,“產(chǎn)學研”協(xié)同攻關(guān),歷時10年自主創(chuàng)新的成果,這幾乎貫穿了聯(lián)合動力整個發(fā)展歷程,可謂十年磨一劍,礪得梅花香。
“中國風機也要有中國特色,適應(yīng)中國國情。”聯(lián)合動力技術(shù)負責人告訴記者,“一開始,我們也曾借鑒于國外設(shè)計,但由于中國低風速區(qū)面積較大的特點,進口產(chǎn)品明顯‘水土不服’,經(jīng)濟性不高、競爭力較差。”
據(jù)了解,我國中東南部地區(qū)屬典型低風速地區(qū),位于電力負荷中心,電網(wǎng)接入條件好,但平均風速低,風速風向變化快,具有能量密度低、湍流強度高的特征。這就要求風電機組必須提高能量捕獲能力,特別是要能承受隨機性的交變氣動沖擊,常規(guī)機組已不再適用。因此,需要有針對性地研發(fā)低風速風電機組,而國際上并無先例,自主創(chuàng)新難度極大。
這并沒有嚇退聯(lián)合動力的技術(shù)人員。在一個個項目的實踐中,聯(lián)合動力技術(shù)團隊勤于發(fā)現(xiàn)問題,善于總結(jié)經(jīng)驗,敢于攻關(guān),最終完成了從風輪葉片、機艙到塔筒的整機設(shè)計,在低風速風電機組的軸承研制、運行控制和評估診斷等方面取得了重大突破。
“此前,風機的各個部分都是孤立的,這會影響機組發(fā)電量以及載荷,而風機一體化克服了這一難題,實現(xiàn)了各部分耦合,在控制成本的前提下,最大限度優(yōu)化風機性能。”上述負責人表示,“我們研發(fā)的全球單位面積掃風最大的1.5兆瓦機組,這一紀錄至今未被打破。”
從局部到整體
“和踢足球一樣,一位高水平足球運動員的加入無疑會迅速提升一個普通球隊的水平,但世界級足球明星并不是確保一支球隊取得勝利的‘萬能鑰匙’。”聯(lián)合動力技術(shù)人員說。
可以肯定的是,上述項目的成功研發(fā)無疑為“球隊”添了一名精兵強將,但其仍然是從單體出發(fā),針對一臺風機個體的研究。而一個風電場是由一臺臺風機組成的整體,在“強將”加入后,如何從全局出發(fā),有效實現(xiàn)“風-機-場”三方集群的有效協(xié)同?據(jù)介紹,由于風電發(fā)電量受季節(jié)和天氣條件的影響而波動性較大,且與穩(wěn)定用電需求不完全匹配,容易導(dǎo)致電網(wǎng)頻率波動較大,為滿足用戶側(cè)負荷的需求,且減少電網(wǎng)頻率波動,經(jīng)常會產(chǎn)生棄風現(xiàn)象,導(dǎo)致能源利用率偏低。
為了增強風電對電網(wǎng)出力支撐,解決頻率越限問題,有效提升風電消納能力,聯(lián)合動力發(fā)明《一種風電場功率協(xié)同控制方法及其系統(tǒng)》。這是一種針對集群風電機組,基于“風能-風電機組-風電場-電網(wǎng)信息”的功率協(xié)同控制方法和系統(tǒng),從電源側(cè)解決了風電場系統(tǒng)建模、尾流協(xié)同控制等難題。
“簡單地說,我們通過抽象的算法計算出一個最優(yōu)的排列組合。如果一個球隊全是足球天才也并不是一件好事,和‘田忌賽馬’一樣,只有布局完美,才能實現(xiàn)效益最大化。”聯(lián)合動力技術(shù)負責人表示,這項基礎(chǔ)性精細化工作有兩大特點,一是在限電的情況下,以最快的速度計算出滿足指令的“排兵布陣”,二是若沒有限制因素,在相同的機型配置下,風電場“火力全開”可以達到更高發(fā)電量。
目前,該系統(tǒng)已獲國家專利金獎,中國電機工程學會黃其勵院士、韓英鐸院士和世界風能協(xié)會原主席賀德馨研究員一致認為,技術(shù)整體已達國際先進水平。
創(chuàng)新是第一生產(chǎn)力
聯(lián)合動力2018年力捧兩項國家級大獎,聯(lián)合動力技術(shù)有限公司董事長、總經(jīng)理褚景春說:“創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂。實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略,是聯(lián)合動力貫徹落實集團公司‘1169’發(fā)展戰(zhàn)略的自覺行動,也是把握高端裝備制造業(yè)發(fā)展大邏輯的關(guān)鍵抉擇。”
近年來,聯(lián)合動力堅持把創(chuàng)新擺在發(fā)展全局的核心位置,解放思想、開拓視野、主動作為,取得豐碩創(chuàng)新成果,獲得國家能源集團總經(jīng)理獎勵基金特等獎,連續(xù)兩年榮獲集團公司“五星級”企業(yè),連續(xù)3年獲得集團公司科技進步一等獎,連續(xù)4年進入全球新能源企業(yè)500強,連續(xù)5年新增裝機容量位列全球前十,走出了一條創(chuàng)新驅(qū)動企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的興企之路。
褚景春表示,“新時代呼喚創(chuàng)新,新發(fā)展需要創(chuàng)新、新未來取決于創(chuàng)新。未來,聯(lián)合動力將堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展方向不動搖,進一步增強緊迫感、責任感、使命感,真抓實干、積極作為,促進我國風電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,助力“一帶一路”新能源供給,為全球綠色低碳發(fā)展提供有力的支撐。”