2024海上风电技术研讨及发展趋势

海上风电技术研讨及发展趋势2024年7月8日海上风电技术研讨及发展趋势2024年7月8日01我国海上风电发展现状CONTENT02中国海装海上风电关键技术及产品03海上风电技术发展趋势01我国海上风电发展现状CONTENT02中国海装海上风电关键技术及产品03海上风电技术发展趋势一、我国海上风电行业发展现状海上风电势头强劲全球风能理事会（GWEC）2021年2月25日发布的最新数据显示，2020年全球海上风电新增装机容量超过一、我国海上风电行业发展现状海上风电势头强劲全球风能理事会（GWEC）2021年2月25日发布的最新数据显示，2020年全球海上风电新增装机容量超过6GW；中国连续三年领跑全球，2020年新增装机量超过3GW占全球新增一半以上(达50.45%)；海上风电总容量超过德国，仅次于英国，成为全球第二大海上风电市场。一、我国海上风电行业发展现状海上风电“潜力”无穷据国际著名咨询公司一、我国海上风电行业发展现状海上风电“潜力”无穷据国际著名咨询公司Mackenzie统计，全球海上风电2020~2029新增容量规划中，中国达到全球第一；“3060碳达峰、碳中和”国家战略提出，“十四五”期间预计新增装机50GW/年，2025于60GW/年。到2030年风电累计装机容量至少达到8亿千瓦，到2060年至少达到30亿千瓦。碳排放量的历史趋势01我国海上风电发展现状CONTENT02中国海装海上风电关键技术及产品03海上风电技术发展趋势01我国海上风电发展现状CONTENT02中国海装海上风电关键技术及产品03海上风电技术发展趋势二、中国海装海上风电关键技术及产品5MW技术筑牢根基二、中国海装海上风电关键技术及产品5MW技术筑牢根基全密封机舱+自然冷却二、中国海装海上风电关键技术及产品影响海上风电场投资收益率的5大条件风资源（布局）机型（功率等级、风轮直径）水深、距离高风速风区的收益率特征大，先增大后减小。增大，先增大后减小。I片机型电价地质条件叶片大型化/轻量化是平价海上风电必然趋势低风速风区的收益率特征二、中国海装海上风电关键技术及产品影响海上风电场投资收益率的5大条件风资源（布局）机型（功率等级、风轮直径）水深、距离高风速风区的收益率特征大，先增大后减小。增大，先增大后减小。I片机型电价地质条件叶片大型化/轻量化是平价海上风电必然趋势低风速风区的收益率特征大，先增大后减小。增加而减小。III大叶片机型二、中国海装海上风电关键技术及产品叶片轻量化设计叶片与整机一体化设计基于试验数据库的叶片减重方法采用叶片与整机一体化设计方案，整机参机的最优匹配。依据IEC61400-5设计叶片，以试验数据库为支撑，充分掌握原材料性能、工厂工艺能力等，在标准认可范围内，减小设计冗余，实现叶片减重。二、中国海装海上风电关键技术及产品叶片轻量化设计叶片与整机一体化设计基于试验数据库的叶片减重方法采用叶片与整机一体化设计方案，整机参机的最优匹配。依据IEC61400-5设计叶片，以试验数据库为支撑，充分掌握原材料性能、工厂工艺能力等，在标准认可范围内，减小设计冗余，实现叶片减重。二、中国海装海上风电关键技术及产品叶片大型化设计10MW-102米叶片是国内首支突破百米级海上风电叶片，创造中国叶片长度新纪录二、中国海装海上风电关键技术及产品叶片大型化设计10MW-102米叶片是国内首支突破百米级海上风电叶片，创造中国叶片长度新纪录。采用大厚度碳纤维主梁灌注工艺，国内其他厂家碳纤维叶片测试阶段出现断裂事故时有发生核心技术；先后攻克大型气动组件成型技术、超宽超厚碳纤维灌注技术、4.8列技术难关，耗时近两个月一次性完成了样片的制作。9二、中国海装海上风电关键技术及产品一体化仿真设计有限元模型模态计算结果前后方向一阶振型图对比Bladed模型模态计算结果前后方向二阶振型图对比土层P-y曲线二、中国海装海上风电关键技术及产品一体化仿真设计有限元模型模态计算结果前后方向一阶振型图对比Bladed模型模态计算结果前后方向二阶振型图对比土层P-y曲线二、中国海装海上风电关键技术及产品一体化仿真设计整机一体化模型频率校对通过后，参考风场风资源参数、海洋环境参数进行一体化载荷仿真计算。根据仿真载荷结果进行支撑结构优化设计。风速分布湍流强度支撑结构优化海洋环境参数1年一遇有义波高1年一遇谱峰周期50年一遇有义波高50年一遇谱峰周期极端高潮位设计高潮位设计底潮位极端低潮位平均海平面海水水深风资源参数轮毂中心年平均风速风场年均空气密度特征湍流强度威布尔尺度参数威布尔形状参数年均风切变风场50年一遇极限风速风场1年一遇极限风速二、中国海装海上风电关键技术及产品一体化仿真设计整机一体化模型频率校对通过后，参考风场风资源参数、海洋环境参数进行一体化载荷仿真计算。根据仿真载荷结果进行支撑结构优化设计。风速分布湍流强度支撑结构优化海洋环境参数1年一遇有义波高1年一遇谱峰周期50年一遇有义波高50年一遇谱峰周期极端高潮位设计高潮位设计底潮位极端低潮位平均海平面海水水深风资源参数轮毂中心年平均风速风场年均空气密度特征湍流强度威布尔尺度参数威布尔形状参数年均风切变风场50年一遇极限风速风场1年一遇极限风速二、中国海装海上风电关键技术及产品海洋防腐技术制定海上风电防腐国家标准，展现了集团海工优势，以“国家队”的使命感主导行业进步。发明专利：ZL201210145663.3国家标准：GB/T33630-2017二、中国海装海上风电关键技术及产品海洋防腐技术制定海上风电防腐国家标准，展现了集团海工优势，以“国家队”的使命感主导行业进步。发明专利：ZL201210145663.3国家标准：GB/T33630-2017二、中国海装海上风电关键技术及产品其他关键技术序号技术名称主要内容1整机降载控制技术独立变桨、闭环停机、极限推力等系列载荷优化控制技术。2规模化接入电网适应性技术风力发电机组输出阻抗模型、低频阻抗控制优化技术，抑制规模化接入弱电网引起的超/次同步振荡；风电场接入柔直电网振荡分析模型建立，中高频阻尼自适应控制方法研究。3一体化解决方案平台优化塔筒、基础结构，确保性能及经济性。4智能全息感知系统搭建智能风机全域感知系统，为数字化打下基础5叶片轻量化技术新材料、新工艺，大型化后的成本控制6滑动轴承主轴承、齿轮箱轴承、发电机轴承、偏航轴承7国产化PLC主控系统开发及应用硬件、软件8SCADA系统升级优化跨平台智慧中央监控系统二、中国海装海上风电关键技术及产品其他关键技术序号技术名称主要内容1整机降载控制技术独立变桨、闭环停机、极限推力等系列载荷优化控制技术。2规模化接入电网适应性技术风力发电机组输出阻抗模型、低频阻抗控制优化技术，抑制规模化接入弱电网引起的超/次同步振荡；风电场接入柔直电网振荡分析模型建立，中高频阻尼自适应控制方法研究。3一体化解决方案平台优化塔筒、基础结构，确保性能及经济性。4智能全息感知系统搭建智能风机全域感知系统，为数字化打下基础5叶片轻量化技术新材料、新工艺，大型化后的成本控制6滑动轴承主轴承、齿轮箱轴承、发电机轴承、偏航轴承7国产化PLC主控系统开发及应用硬件、软件8SCADA系统升级优化跨平台智慧中央监控系统基于载荷平台化的机型演进基于载荷平台化的机型演进二、中国海装海上风电关键技术及产品8-10MW机组样机总装计划2021年8月样机总装计划2021年6月型式认证样机投运半年型式认证样机投运半年整机吊装 计划2021年9月整机吊装 计划2021年7月进度 时间设计认证 已获取进度 时间设计认证 已获取8MW10MW二、中国海装海上风电关键技术及产品8-10MW机组样机总装计划2021年8月样机总装计划2021年6月型式认证样机投运半年型式认证样机投运半年整机吊装 计划2021年9月整机吊装 计划2021年7月进度 时间设计认证 已获取进度 时间设计认证 已获取8MW10MW二、中国海装海上风电关键技术及产品浮式海上风电—走向深远海首个浮式风电示范样机取得阶段性成果，计划于2021年完成样机示二、中国海装海上风电关键技术及产品浮式海上风电—走向深远海首个浮式风电示范样机取得阶段性成果，计划于2021年完成样机示范应用。此项目于2019年1月获得工信部批复，项目投资4.6亿元。在实现风力发电功能的基础上，可与海洋牧场、海上风电制氢、海水淡化、能源岛、智能微网等前沿技术融合应用，是中国船舶集团应用产业“十四五”期间的战略产品。01我国海上风电发展现状CONTENT02中国海装海上风电关键技术及产品03海上风电技术发展趋势01我国海上风电发展现状CONTENT02中国海装海上风电关键技术及产品03海上风电技术发展趋势三、海上风电技术发展趋势趋势一：超长超柔叶片设计及制造技术趋势二：大型海上风电机组设计技术趋势三：柔性直流输变电技术趋势四：海上风电场智能运维技术三、海上风电技术发展趋势趋势一：超长超柔叶片设计及制造技术趋势二：大型海上风电机组设计技术趋势三：柔性直流输变电技术趋势四：海上风电场智能运维技术趋势五：漂浮式风电+X技术三、海上风电技术发展趋势趋势一：超长超柔叶片设计及制造技术待解决的关键技术新材料+新工艺的应用玻璃纤维→碳纤维新翼型设计气结动构设设计计三、海上风电技术发展趋势趋势一：超长超柔叶片设计及制造技术待解决的关键技术新材料+新工艺的应用玻璃纤维→碳纤维新翼型设计气结动构设设计计三、海上风电技术发展趋势趋势二：大型海上风电机组设计技术待解决的关键技术总体及集成设计能力三、海上风电技术发展趋势趋势二：大型海上风电机组设计技术待解决的关键技术总体及集成设计能力三、海上风电技术发展趋势趋势三：柔性直流输变电技术柔性直流输电技术是深远海风电送出的有效途径，技术&经济性具有绝对优势（综合成本+电网友好型）三、海上风电技术发展趋势趋势三：柔性直流输变电技术柔性直流输电技术是深远海风电送出的有效途径，技术&经济性具有绝对优势（综合成本+电网友好型）进一步突破了基于柔性直流界，技术&经济优势进一步扩大柔性直流输电技术还可以应用于海上石油平台供电和海岛供电等海岛供电石油平台供电三、海上风电技术发展趋势趋势四：海上风电场智能运维技术海上风电场运维成本占风电场全生命周期的度电成本的20~30%，需要引入更智能化的技术手段来改变传统运维模式，以实现降本目标待解决的关键技术高端运维装备，包括船舶、运维工装等三、海上风电技术发展趋势趋势四：海上风电场智能运维技术海上风电场运维成本占风电场全生命周期的度电成本的20~30%，需要引入更智能化的技术手段来改变传统运维模式，以实现降本目标待解决的关键技术高端运维装备，包括船舶、运维工装等智能化的机组故障及预警监测及