這臺呈“V”字型排列、搭載兩臺8.3兆瓦海上風機的漂浮式風電平臺由明陽集團自主研制，總容量達到16.6兆瓦，可應用于水深35米以上的全球廣泛海域。
高端材料創(chuàng)新性應用，造就“黑科技”浮式基礎
風機樣式的創(chuàng)新，需要以各核心部件技術的創(chuàng)新與升級為支撐。“明陽天成號”不僅推動了風機外觀的革新，更在實質(zhì)上推動了風機設計與制造的精進。
浮式基礎是漂浮式風機在深遠海“安身立命”的關鍵部件。和傳統(tǒng)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。
“明陽天成號”首次采用抗壓能力達到115兆帕以上超高性能混凝土材料來進行浮式基礎的制造，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。同時，浮式基礎采用預應力高強混凝土裝配式結構，由此實現(xiàn)了模塊化設計和批量制造，大大降低了基礎建造成本。
混凝土預制件的施工工藝上，明陽借鑒了港珠澳大橋的沉箱預緊技術、混凝土預制件的接口密封和預應力張拉工藝。同時，約1500根鋼絞線從浮體臂中穿過，在浮體建設過程中不僅要控制張拉力，更要保證在張拉過程中端面均勻受力。
“明陽天成號”還實現(xiàn)了浮筒創(chuàng)新。傳統(tǒng)浮筒采用純鋼結構或鋼混結構，而“明陽天成號”首創(chuàng)性地采用“玻璃纖維外殼+XPS芯材+防護涂層材料”多種材料組合的方案制造浮筒。此方案不僅可以降低浮筒重量，還能滿足浮筒曲面外形的要求。三個浮筒均為流線橢球形，迎浪時所遇到的波浪阻力較小，還可以提供一定的橫向轉(zhuǎn)動的偏航動力。針對浮筒外形進行的深度驗證與測試顯示，流線橢球形的設計實現(xiàn)了整體穩(wěn)性與載荷的最佳平衡。
值得一提的是，以一個漂浮式基礎搭載兩臺風機，可以有效減少單位千瓦造價、用海面積和運維成本。
風機形態(tài)極致進化，助力海上巨人“更輕更穩(wěn)”
在強大浮式基礎的支撐下，“明陽天成號”風電平臺的兩座塔筒以“V”字型排列，這也是全球首臺在一個浮式基礎上安裝兩座塔筒的海上風電平臺。
“明陽天成號”的塔筒為長橢圓形，這樣的設計使塔筒的長軸面受風面積遠大于短軸面，當風向和風電平臺出現(xiàn)一定夾角時，塔筒受風面積增大，因此可以更快地對風，從而提升風能利用效率。
塔筒內(nèi)部還安裝了電梯及階梯踏板兩用通道，能夠保證工作人員上下主機的舒適度。
在風機形態(tài)的進化之外，明陽還拓展拉索系統(tǒng)應用邊界，在全球范圍內(nèi)首次給風機安裝拉索系統(tǒng)。
“明陽天成號”巧妙利用塔架系統(tǒng)空間結構，借鑒并成功應用全球最大的高應力幅鋼絞線成品拉索體系。13根主拉索和6根輔拉索用于繃緊主機、塔架與漂浮式基礎，使風機組各部件之間形成穩(wěn)定的張緊系統(tǒng)。拉索系統(tǒng)的設計還改變了傳統(tǒng)風機載荷傳遞路徑——傳統(tǒng)風機的葉輪載荷及塔筒重力載荷通過塔架傳遞至基礎。而“明陽天成號”由于采用了拉索系統(tǒng)，塔架重力載荷可分散至拉索，塔架只承擔部分葉輪載荷。由此得以使塔架載荷大大降低，從而保證了塔架結構的輕量化設計。
要把這些約200米長、直徑18厘米的拉索巧妙的連接在風機、塔筒與浮體之間，需要通過分級預緊、多維監(jiān)測、同步張拉等手段，才能使13根主拉索同時達到各自預緊力設計要求，并讓主纜最大預緊力達到350噸。
全球首創(chuàng)雙葉輪、雙主機設計， 實現(xiàn)捕風能力的“最優(yōu)解”
在“V”字型塔筒上，兩臺主機、兩個葉輪“并排”而立。“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。
兩個葉輪的葉片尖端之間只間隔5米，這樣的極限設計，是綜合考慮葉輪間距、風能利用效率和“V”型塔筒夾角之后的最優(yōu)解。不僅確保了葉輪之間的安全距離，還能實現(xiàn)最大化的捕風率，以及“V”型塔筒結構的穩(wěn)定性。
風機啟動后，兩個葉輪將朝相反方向轉(zhuǎn)動，對向旋轉(zhuǎn)使得葉輪中間區(qū)域的風速提升，空氣動能轉(zhuǎn)化的電能也隨之增加，比同等掃風面積的單個大風輪風機的發(fā)電量提升4.29%。
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，“明陽天成號”采用兩個小尺寸風輪的方案，反向旋轉(zhuǎn)帶來的“耦合渦流”效應，能夠減少整個風場的效率折損。
首創(chuàng)單點系泊技術，彰顯尖端創(chuàng)新“真功夫”
“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，葉片也可以獲得更大的活動空間，同時也能更加靈活有效地捕捉風能，提高整個機組的發(fā)電效率。
在極端臺風條件下，漂浮式風機將面臨全方位的挑戰(zhàn)。要確保自身的穩(wěn)定和安全，該風電平臺在設計之初就需要考慮360°的臺風載荷。
系泊系統(tǒng)方面，“明陽天成號”采用了單點系泊系統(tǒng)，在錨鏈的牽引下，它能夠根據(jù)臺風的方向進行自適應的偏航調(diào)整——臺風吹向哪，“明陽天成號”就轉(zhuǎn)向哪，讓風輪始終正對來風方向。
在系泊系統(tǒng)中，要保證風機在海上能應對17級臺風，轉(zhuǎn)塔內(nèi)的高精密回轉(zhuǎn)軸承就必須具備足夠的承載能力及超強的水下密封能力。為讓“明陽天成號”在海上穩(wěn)穩(wěn)運行，研發(fā)團隊按照極高的標準和精度要求完成轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)的裝配。
數(shù)據(jù)顯示，單點系泊方案使支撐結構極限載荷降低40%，從而提高了風機在臺風天氣中的安全性和穩(wěn)定性。這一技術的應用，推進了海洋能源裝備和工程裝備岸上作業(yè)的標準化與高效化。
智領風電科技未來，真本領成就“硬實力”先鋒
借助于先進的人工智能物聯(lián)網(wǎng)、認知計算技術和數(shù)據(jù)科學的融合創(chuàng)新，“明陽天成號”具備卓越的環(huán)境感知能力、數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能分析、精準決策制定以及全面的安全防護能力。這些創(chuàng)新技術的結合，可為“明陽天成號”提供敏銳的洞察力和高效的應對策略。
“明陽天成號”安裝有超過3000個智能感應器，除傳統(tǒng)的大部件監(jiān)測傳感器外，還配備慣導波浪監(jiān)測、陰極保護、應力監(jiān)測、螺栓載荷、高壓柜氣體監(jiān)測、浮筒破損監(jiān)測、防雷監(jiān)測、自動消防等系統(tǒng)，通過視頻、圖像、音頻、位移、溫度、振動、應力、電壓、電流、風速、風向等多傳感器數(shù)據(jù)融合技術，可實時感知2000多個零部件運行狀態(tài)。
借助明陽首創(chuàng)的全態(tài)勢健康管理模型， “明陽天成號”可實現(xiàn)對不同部件的智能化健康管理。該模型不僅能對風機進行智能預警、健康監(jiān)測，還能通過可靠性評估及預測、故障樹分析等來評估機組的整體狀態(tài)。在AI大數(shù)據(jù)分析方法的支撐下，機組綜合狀態(tài)評價精度可達90%以上。
“明陽天成號”還采用了模擬仿生算法和人工智能算法。通過一系列智能策略，如姿態(tài)壓載控制、尾流控制、智能偏航校正、激光雷達前饋控制，以及基于多目標潮流計算的能量協(xié)同控制等，它能夠靈活應對氣候、季節(jié)等復雜多變的環(huán)境條件，實現(xiàn)自主調(diào)節(jié)控制參數(shù)和策略，從而最大程度提升發(fā)電性能。
“明陽天成號”還借助我國目前通信容量最大、波束最多、輸出功率最大的民商用通信衛(wèi)星-亞太6D通信衛(wèi)星進行數(shù)據(jù)的傳輸，可保證拖航期間對機艙信號柜、PCS系統(tǒng)等重要部件及子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控和傳輸。同時，該通信方案可與傳統(tǒng)光纖通信相互支撐，從而提升傳統(tǒng)海上通信方式的容錯率，保障了能源設備安全穩(wěn)定運行。
此外，通過AIS、衛(wèi)星等技術的融合應用，“明陽天成號”可對外來船舶進行實時監(jiān)控，定位精度可達3米。同時通過配備雷達、能見度測距儀、太陽能航標燈、電笛等設備，“明陽天成號”可自動將闖入核心區(qū)域的外來船舶進行驅(qū)離，保障設備安全。
