日前，在水深超45米的廣東陽江海域，全球單體容量最大的漂浮式風電平臺“明陽天成號”正式投運。
“明陽天成號”造型獨特。它在一個浮式基礎上搭載兩個風機，并由錨鏈系于海底，像一對“雙子星”漂浮在海面上。這在全球海上風電領域系首創。
兩臺風機的裝機容量均為8.3兆瓦，“明陽天成號”的總裝機容量達到16.6兆瓦，每年的發電量可達5400萬千瓦時，能滿足3萬戶三口之家一年的日常用電需求。
極限設計達成最優解
“明陽天成號”掃風面積超5.2萬平方米，相當于7個標準化足球場。
在“V”字形塔筒上，風機的雙主機、雙葉輪并排而立，兩個葉輪的葉片尖端之間只間隔5米。明陽集團漂浮式特種技術創新中心主任王超告訴記者，這樣的極限設計，是在綜合考慮葉輪間距、風能利用效率和“V”形塔筒夾角之后得到的最優解。
5米間隔，不僅是葉輪之間的安全距離，還能實現捕風率最大化。王超介紹，在風機啟動后，兩個葉輪朝相反方向轉動，可有效提升葉輪中間區域風速，空氣動能轉化為電能的效率隨之增加。監測數據顯示，“明陽天成號”雙風機的發電量比同等掃風面積的單臺風機提升4.29%。
此外，從整個風場的布局來看，單臺風機的葉片越長，尾流對后面風機的影響就越大。所以，為減少尾流影響，“明陽天成號”采用兩個小尺寸風輪的方案。而且，兩個風輪采用反方向旋轉設計，這樣產生的“耦合渦流”效應能夠減少整個風場的效率折損。
單點系泊系統抗臺風
“明陽天成號”總設計師周名軍告訴記者，“明陽天成號”采用下風向設計。這一設計降低了塔筒凈空對葉片的束縛，葉片可以獲得更大活動空間，同時也能更靈活有效地捕捉風能，提高整個機組的發電效率。
在極端條件下，漂浮式風機將面臨來自各個方向臺風的挑戰。風電平臺在設計之初就需要考慮360度的臺風載荷，無論臺風從哪個方向吹來，都要確保風機能夠承受并保持穩定。
“我們采用單點系泊系統，在錨鏈的牽引下，浮式基礎平臺能根據臺風的方向進行自適應的偏航調整。”周名軍解釋，這就意味著臺風吹向哪，“明陽天成號”就轉向哪，讓風輪始終正對來風方向。
在系泊系統中，要保證風機在海上能應對17級臺風，轉塔內的高精密回轉軸承就必須具備足夠的承載能力及超強的水下密封能力。周名軍介紹，為讓“明陽天成號”在海上穩穩運行，研發團隊按照極高標準和精度要求完成轉塔系統的裝配。
浮式基礎提升承載力
浮式基礎是漂浮式風機在深遠海“安身立命”的關鍵部件。與傳統鋼結構的浮式基礎不同，“明陽天成號”的浮式基礎由三個浮筒、混凝土臂和連接件組成。
三個浮筒由玻璃纖維外殼、擠塑聚苯乙烯泡沫板芯材、防護涂層等多種材料組合而成，為業界首創。王超解釋，如此“大費周章”，不僅是為了降低浮筒重量，還為了滿足浮筒曲面外形的要求。
站在模型前可以看到，“明陽天成號”的三個浮筒均為流線橢球形。王超說，這樣的外形設計不僅在迎浪時遇到的波浪阻力較小，還可以提供相應的橫向轉動偏航動力。針對浮筒外形進行的深度驗證與測試顯示，流線橢球形設計實現了整體穩定性與載荷的最佳平衡。
值得一提的是，“明陽天成號”還首次采用抗壓能力達到115兆帕以上的超高性能混凝土材料制造浮式基礎。這種混凝土材料強度達到普通混凝土的4倍左右，大大增加了浮式基礎結構的承載能力。
日前，在水深超45米的廣東陽江海域，全球單體容量最大的漂浮式風電平臺“明陽天成號”正式投運。
“明陽天成號”造型獨特。它在一個浮式基礎上搭載兩個風機，并由錨鏈系于海底，像一對“雙子星”漂浮在海面上。這在全球海上風電領域系首創。
兩臺風機的裝機容量均為8.3兆瓦，“明陽天成號”的總裝機容量達到16.6兆瓦，每年的發電量可達5400萬千瓦時，能滿足3萬戶三口之家一年的日常用電需求。
極限設計達成最優解
“明陽天成號”掃風面積超5.2萬平方米，相當于7個標準化足球場。
在“V”字形塔筒上，風機的雙主機、雙葉輪并排而立，兩個葉輪的葉片尖端之間只間隔5米。明陽集團漂浮式特種技術創新中心主任王超告訴記者，這樣的極限設計，是在綜合考慮葉輪間距、風能利用效率和“V”形塔筒夾角之后得到的最優解。
5米間隔，不僅是葉輪之間的安全距離，還能實現捕風率最大化。王超介紹，在風機啟動后，兩個葉輪朝相反方向轉動，可有效提升葉輪中間區域風速，空氣動能轉化為電能的效率隨之增加。監測數據顯示，“明陽天成號”雙風機的發電量比同等掃風面積的單臺風機提升4.29%。
此外，從整個風場的布局來看，單臺風機的葉片越長，尾流對后面風機的影響就越大。所以，為減少尾流影響，“明陽天成號”采用兩個小尺寸風輪的方案。而且，兩個風輪采用反方向旋轉設計，這樣產生的“耦合渦流”效應能夠減少整個風場的效率折損。
單點系泊系統抗臺風
“明陽天成號”總設計師周名軍告訴記者，“明陽天成號”采用下風向設計。這一設計降低了塔筒凈空對葉片的束縛，葉片可以獲得更大活動空間，同時也能更靈活有效地捕捉風能，提高整個機組的發電效率。
在極端條件下，漂浮式風機將面臨來自各個方向臺風的挑戰。風電平臺在設計之初就需要考慮360度的臺風載荷，無論臺風從哪個方向吹來，都要確保風機能夠承受并保持穩定。
“我們采用單點系泊系統，在錨鏈的牽引下，浮式基礎平臺能根據臺風的方向進行自適應的偏航調整。”周名軍解釋，這就意味著臺風吹向哪，“明陽天成號”就轉向哪，讓風輪始終正對來風方向。
在系泊系統中，要保證風機在海上能應對17級臺風，轉塔內的高精密回轉軸承就必須具備足夠的承載能力及超強的水下密封能力。周名軍介紹，為讓“明陽天成號”在海上穩穩運行，研發團隊按照極高標準和精度要求完成轉塔系統的裝配。
浮式基礎提升承載力
浮式基礎是漂浮式風機在深遠海“安身立命”的關鍵部件。與傳統鋼結構的浮式基礎不同，“明陽天成號”的浮式基礎由三個浮筒、混凝土臂和連接件組成。
三個浮筒由玻璃纖維外殼、擠塑聚苯乙烯泡沫板芯材、防護涂層等多種材料組合而成，為業界首創。王超解釋，如此“大費周章”，不僅是為了降低浮筒重量，還為了滿足浮筒曲面外形的要求。
站在模型前可以看到，“明陽天成號”的三個浮筒均為流線橢球形。王超說，這樣的外形設計不僅在迎浪時遇到的波浪阻力較小，還可以提供相應的橫向轉動偏航動力。針對浮筒外形進行的深度驗證與測試顯示，流線橢球形設計實現了整體穩定性與載荷的最佳平衡。
值得一提的是，“明陽天成號”還首次采用抗壓能力達到115兆帕以上的超高性能混凝土材料制造浮式基礎。這種混凝土材料強度達到普通混凝土的4倍左右，大大增加了浮式基礎結構的承載能力。
本文鏈接：“明陽天成號”實現多項全球首創http://m.sq15.cn/show-2-10005-0.html
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