据介绍，这台呈“V”字型排列、搭载两台8.3兆瓦海上风机的漂浮式风电平台由明阳集团（旗下拥有明阳智能 601615.SH、明阳电气 301291.SZ等公司）自主研制，总容量达到16.6兆瓦，可应用于水深35米以上的全球广泛海域。7月3日，隨着第二個葉輪與輪轂精準對接，全球單體容量最大的漂浮式風電平台“OceanX 明陽天成號”（下稱“明陽天成號”）在中船黃埔文衝船廠正式完成安裝，爲人類探索海洋能源再啓新篇章。
圖：“OceanX 明陽天成號”吊裝完成
據介紹，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台由明陽集團（旗下擁有明陽智能 601615.SH、明陽電氣 301291.SZ等公司）自主研製，總容量達到16.6兆瓦，可應用於水深35米以上的全球廣泛海域。
“明陽天成號”葉輪最高處達219米，空中最大寬度約爲369米。整座風電平台排水總量約1.5萬噸，整體拖航設計吃水5.5米。據測算，“明陽天成號”正式投運後，平均每年可發電約5400萬度，能滿足3萬戶三口之家一年的日常用電。
高端材料創新性應用 造就“黑科技”浮式基礎
風機樣式的創新，需要以各核心部件技術的創新與升級爲支撐。“明陽天成號”不僅推動了風機外觀的革新，更在實質上推動了風機設計與製造的精進。
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”首次採用抗壓能力達到115兆帕以上超高性能混凝土材料來進行浮式基礎的製造，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，浮式基礎採用預應力高強混凝土裝配式結構，由此實現了模塊化設計和批量製造，大大降低了基礎建造成本。
混凝土預製件的施工工藝上，明陽借鑑了港珠澳大橋的沉箱預緊技術、混凝土預製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。
據悉，“明陽天成號”還實現了浮筒創新。傳統浮筒採用純鋼結構或鋼混結構，而“明陽天成號”首創性地採用“玻璃纖維外殼+XPS芯材+防護塗層材料”多種材料組合的方案製造浮筒。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。三個浮筒均爲流線橢球形，迎浪時所遇到的波浪阻力較小，還可以提供一定橫向轉動的偏航動力。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了整體穩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。
風機形態極致進化 助力海上巨人“更輕更穩”
在強大浮式基礎的支撐下，“明陽天成號”風電平台的兩座塔筒以“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台。
“明陽天成號”的塔筒爲長橢圓形，這樣的設計使塔筒的長軸面受風面積遠大於短軸面，當風向和風電平台出現一定夾角時，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。
在風機形態的進化之外，明陽還拓展拉索系統應用邊界，在全球範圍內首次給風機安裝拉索系統。
“明陽天成號”巧妙利用塔架系統空間結構，借鑑併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根輔拉索用於繃緊主機、塔架與漂浮式基礎，使風機組各部件之間形成穩定的張緊繫統。拉索系統的設計還改變了傳統風機載荷傳遞路徑——傳統風機的葉輪載荷及塔筒重力載荷通過塔架傳遞至基礎。“明陽天成號”由於採用了拉索系統，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。
據介紹，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，並讓主纜最大預緊力達到350噸。
全球首創雙葉輪、雙主機設計 實現捕風能力的“最優解”
在“V”字型塔筒上，兩臺主機、兩個葉輪“並排”而立。掃風面積超5.2萬平方米，相當於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”型塔筒夾角之後的最優解，不僅確保了葉輪之間的安全距離，還能實現最大化的捕風率，以及“V”型塔筒結構的穩定性。
風機啓動後，兩個葉輪朝相反方向轉動，對向旋轉使得葉輪中間區域的風速提升，空氣動能轉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電量提升4.29%。
從整個風場的佈局來看，單颱風機的葉片越長，尾流對後面風機的影響就越大，“明陽天成號”採用兩個小尺寸風輪的方案，反向旋轉帶來的“耦合渦流”效應，能夠減少整個風場的效率折損。
首創單點繫泊技術 彰顯尖端創新“真功夫”
“明陽天成號”採用下風向設計，這一設計降低了塔筒淨空對葉片的束縛，葉片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，提高整個機組的發電效率。
在極端颱風條件下，漂浮式風機將面臨全方位的挑戰。要確保自身的穩定和安全，該風電平台在設計之初就需要考慮360°的颱風載荷。
繫泊系統方面，“明陽天成號”採用了單點繫泊系統，在錨鏈的牽引下，它能夠根據颱風的方向進行自適應的偏航調整，讓風輪始終正對來風方向。
在繫泊系統中，要保證風機在海上能應對17級颱風，轉塔內的高精密迴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。爲了讓“明陽天成號”在海上穩穩運行，研發團隊按照極高的標準和精度要求完成轉塔系統的裝配。
數據顯示，單點繫泊方案使支撐結構極限載荷降低40%，從而提高風機在臺風天氣中的安全性和穩定性。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
藉助於先進的人工智能物聯網、認知計算技術和數據科學的融合創新，“明陽天成號”具備卓越的環境感知能力、數據驅動的智能分析、精準決策制定以及全面的安全防護能力。這些創新技術的結合，可爲“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，除傳統的大部件監測傳感器外，還配備慣導波浪監測、陰極保護、應力監測、螺栓載荷、高壓櫃氣體監測、浮筒破損監測、防雷監測、自動消防等系統，通過視頻、圖像、音頻、位移、溫度、振動、應力、電壓、電流、風速、風向等多傳感器數據融合技術，可實時感知2000多個零部件運行狀態。
藉助明陽首創的全態勢健康管理模型，“明陽天成號”可實現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。在AI大數據分析方法的支撐下，機組綜合狀態評價精度可達90%以上。
“明陽天成號”還採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，以及基於多目標潮流計算的能量協同控制等，它能夠靈活應對氣候、季節等複雜多變的環境條件，實現自主調節控制參數和策略，從而最大程度提升發電性能。
“明陽天成號”還藉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星-亞太6D通信衛星進行數據的傳輸，可保證拖航期間對機艙信號櫃、PCS系統等重要部件及子系統的數據監控和傳輸。同時，該通信方案可與傳統光纖通信相互支撐，從而提升傳統海上通信方式的容錯率，保障能源設備安全穩定運行。
此外，通過AIS、衛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域的外來船舶進行驅離，保障設備安全。
鑄造重器挺進深藍 突破科技再探海洋極限
早在2020年4月，“明陽天成號”漂浮式風電平台1:10縮尺比樣機在德國Quarry湖試運行，同年10月完成了在波羅的海爲期2個月的海上運行，期間經歷了等效到全尺寸高達72m/s的風速和30米波高的極端環境考驗，並順利獲得權威機構DNV簽發的可行性證書。
業內人士指出，“明陽天成號”的研製與應用，可以拓展全球海上風電開發規模，助力開啓人類“向海圖強”命運共同體的新時代。同時，有助於推動“海上三峽”建設，助力粵港澳大灣區能源安全和綠色低碳轉型，牽引形成海上風電、海洋工程、綠色能源化工等萬億級產業集群。
從風電抗颱風技術領創，到海上大兆瓦機組引領，再到深遠海漂浮式風機領航，明陽集團掀起一輪又一輪海上風電技術創新浪潮，依託先進技術參與全球市場競爭，不斷延拓海上風電開發邊界。
作爲全球清潔能源領域的創新推動者和技術引領者，明陽集團表示，未來將持續聚焦海洋能源技術突破，引領行業創新浪潮，用前沿科技探索海洋文明，爲人類獲取海洋饋贈、擁抱海洋新時代做出應有的貢獻。
