2022海上风电场的技术进化

海上风电场的技术进化海上风电场低风速+台风挑战海上风电场低风速+台风挑战由于海底地质、水深和海洋环境条件的复杂性，决定了海上风电场基础需要定制化设计方案，保证海上风机的安全可靠运行。•中国海域范围广，不同地区地质条件差异大•存在有软弱土层、孤石、基岩等不利因素•场区内水深变化幅度大，受风、浪、流、潮汐的共同作用•在地质活跃带还存在局部海底地质断层的情况•覆盖层较浅的区域需做桩基嵌岩处理中国海床地质条件挑战《TheNatureofTechnology》技术的本质及进化机制，犹如自然界的生物进化，通过不断的“组合”和“迭代”，形成新的技术与创新经济，驱动整个社会的不断发展。W.BrianArthur海上风电的挑战同样需要技术的不断进化、组合及迭代020304海上风机的高效可靠技术智能控制的未来进化海上风场数字化的未来进化海上风电技术的进化海上风电场包含环境适应性、海上风机、风电场控制技术，风电场数字化技术Pleaseaddthetitlehere01海上风电环境适应性进化海上风电场依托台风气象数字化平台海上风机环境适应性-珠海桂山数字化分析风机编号最大风向偏转（deg）1s30s1min10min13#52.4239.623.8826.5514#35.8946.8428.8215.93························28#50.6956.4130.3715.34机组位于台风前进路线右侧，距台风最近处靠近风眼中心附近，风速呈弱“M”型，1s最大风速达55.42m/s，风向沿顺时针偏转，偏转角度约140°风机编号最大平均风速（m/s）1s30s1min10min13#55.4253.648.8843.5514#43.8940.8436.8231.93························28#50.6946.4140.3735.341min风速1min风向海上风电场依托台风气象数字化平台

湛江外罗项目如东潮间带基础福建长江澳项目福清海坛海峡项目阳江沙扒和南鹏岛项目平潭大练岛项目多桩基础单桩基础高桩承台基础导管架基础海上支撑结构技术应用基础直径8—10m，适用水深25m以内；用于砂土、黏土和中风化岩层的地质；基础施工方便，对施工设备要求较高；技术比较成熟，适用水深25m以内；适用于砂土、黏土和弱风化岩层的地质；海上施工周期较长，对施工设备要求较低；水深适用范围广，风电项目最深可达45m；适用地质条件广，用于各类砂土、黏土和中等风化岩层的地质；基础强度高，重量轻，承载力大；结构型式方便，适用于0~30m的水域；适用于砂土、黏土和中等风化岩层的地质；结构稳定性较好，海上施工方便；不同的海上风场（水深），选择不同的支撑结构及数字化模拟方案

海上风电环境适应性-海上风机数字化闭环验证海上风电支撑结构频率偏差1.6%海上风电支撑结构阻尼比测试仿真一致，0.4%020304海上风机的高效可靠技术智能控制的未来进化海上风场数字化的未来进化海上风电技术的进化技术创新使产品高速进化使未来呈现无尽可能contentPleaseaddthetitlehere01海上风电环境适应性进化5KWφ5m30KWΦ12.5m100kWΦ20m100kWΦ22m300kWΦ33m500kWΦ40m750kWΦ48.4m750kWΦ50m600kWΦ48m750kWΦ48m1100kWΦ58m1200kWΦ60m1500kWΦ70m1500kWΦ77m1500kWΦ82m1500kWΦ83m1500kWΦ83m1500kWΦ92m2000kWΦ93m2000kWΦ88m2500kWΦ103m3000kWΦ100m5000kWΦ116m5000kWΦ122m5000kWΦ139m6500kWΦ140m1500kWΦ83m技术与理念的创新，不断推动海上风电机组向更长叶片、更大容量、更高效率发展…

双馈发电机在风电发电机组开始应用，实现了机组发电效率的大幅提升。上世纪80年代初为了避免齿轮箱频发的故障，采用永磁同步发电机的直驱风电机组应运而生。上世纪90年代初基于更好的并网性能与更高的发电效率，半直驱风电机组开始投入市场运行。上世纪90年代中期从WWD1.0机组的批量化投入到MultibridM5000机组的高可靠运行，紧凑型半直驱机型以其高可靠、高效率、便捷的运输和吊装特性成为最佳的技术选择。直驱传动增速传动半直驱传动紧凑型半直驱传动2000年以后系统思维总体设计MySE齿轮箱航空发动机齿轮箱罗尔斯-罗伊斯公司（简称罗-罗）新的“Advance3”发动机，通过应用动力齿轮箱、新型贫油低污染燃烧室、陶瓷基复合材料、碳-钛风扇等技术，可以使得传统的航空发动机效率提升20%，而让新型的UltraFan超扇发动机效率提升25%。技术的基因决定了产品的呈现，从而保证了产品的可靠性高可靠高效

半直驱式机组MySE的调速范围宽（4.3～14rpm），可达到额定转速35%～100%，远大于直驱和双馈式机组，进而风轮在更加宽的转速范围内追踪最佳Cp值高效发电，确保了风机在更宽的风速段内运行在最佳效率点，在相同条件下，MySE机组发电量同比其它机组高5%～8%。λ-风速理论曲线Cp曲线

MySE机组采用两级行星齿轮箱，效率为98.5%，全功率变频器效率为98.5%，整机效率高于其他类型机组，发电性能好，在低风速段发电量优势明显。海上风机进化-系统级数字化验证叶片数字化验证塔架基础数字化验证传动链数字化验证020304海上风机的高效可靠技术智能控制的未来进化海上风场数字化的未来进化海上风电技术的进化技术创新使产品高速进化使未来呈现无尽可能contentPleaseaddthetitlehere01海上风电场环境适应性进化早期的简易控制，定PI控制依据不同风场的风况、环境条件，自适应调整控制策略参数依据叶片气动模型，运行参数，利用等效风观测器的基于模型控制技术结合雷达遥感、姿态遥感、振动数据、运行数据的人工智能遥感技术的智能控制技术，感知环境，融动自然自适应控制技术定PI控制MBC控制智能控制机器学习深度寻优控制技术低风速风况：湍流强度，风剪切差异运行老化：叶片气动发生变化，‘变脏’安装工艺：桨距角存在较小的安装偏差机组最优参数自适应控制

补偿低风速环境变化、运行老化、安装误差导致的控制偏差，使机组控制更加精确，从而提升发电量。低风速段MPPT控制策略桨叶零度附近微调控制技术激光雷达控制策略技术尾流检测湍流检测风切变检测阵风检测风机复杂动力学多学科协同仿真研究

-多领域建模-模型集成机器MBC自适应控制策略技术等效风观测器设计

扩展Kalman滤波Luenberger观测器MBCONMBCOFF

当机位排布间距较窄时，会出现尾流效应明显：下游机组将面临更大强度的湍流，以及整体平均风速的降低。因此，需要根据整个风场的排布及每台机组精细的定位系统，从而进行全局控制。

明阳开发实时尾流经验计算模型，可搭载在工控机上面实时模拟全场的尾流情况，从而进行主动尾流控制：上游机组偏航非对风及降功率收桨控制，以牺牲上游机组的发电量，换取全场的最大发电量。尾流效应风切变产生的湍流速度衰减环境湍流湍流产生（高频并快速衰减）受环境湍流影响的风速恢复海上风电场场群感知控制技术智能传感技术，感知环境激光雷达载荷传感声控传感姿态传感CMS视频监控人工智能协同决策技术粒子群参数适应遗传算法偏航校正神经网络状态辨识机组健康监控及自我决策数字模型训练、深度学习高精度模型神经网络模拟状态估计演算模型标定校正算法自主化控制去Windows化使用Linux系统保证信息安全020304海上风机的高效可靠技术智能控制的未来进化海上风场数字化的未来进化海上风电技术的进化技术创新使产品高速进化使未来呈现无尽可能contentPleaseaddthetitlehere01海上风电环境适应性进化按预测时间尺度分为短期预测和超短期预测海上风场功率预测包括预测历史对比、预测数据管理、准确度合格率海上风场预测管理发电量统计海上风场运行数字化管理包括数值天气数据管理、测风塔历史数据查询、风向风能玫瑰图海上风场气象数据管理海上风电场数字化管理技术海上