7月3日、第二の風車がハブに正確に接続されたことにより、全世界で最も単体容量の大きな浮体式風力発電プラットフォーム「OceanX明陽天成号」（以下、「明陽天成号」と呼ぶ）が中船黄埔文冲船廠で正式に設置され、人類の海洋エネルギー探索に新たな章を開かせました。

図：「OceanX明陽天成号」クレーンを上げ終わりました。

明陽グループ（明陽智能 601615.SH、明陽電気 301291.SZ等の企業を傘下に持つ）が自主開発した、V字型配置の2基の8.3メガワット風力発電機を搭載した浮体式風力プラットフォームで、全体容量は16.6メガワットに達し、全世界の海深35m以上の広い海域に適用できます。

「明陽天成号」の風車の最高位置は219mで、最大の幅は約369mです。全プラットフォームの排水量は約1.5万トンで、全体の航行時の吃水は5.5mです。計算によると、「明陽天成号」は営業運転に投入されると、平均年間約5400万キロワット時の発電が可能で、3万世帯、3人家族が1年間の日常的な電気使用を満たすことができます。

高級材料の創造的な応用により、「ブラックテクノロジー」構造物が完成しました。

風力発電機の形態の革新には、各中核部品技術の革新とアップグレードが必要です。「明陽天成号」は、風力発電機の外観の革新に加えて、風力発電機の設計と製造の向上を実現しました。

浮体式基礎は、深海での浮体式風力発電機の「立場を得る」ための重要な部品です。従来の鋼構造の浮体式基礎とは異なり、「明陽天成号」の浮体式基礎は3つの浮筒、コンクリートアーム、そして接続構成部品で構成されています。

「明陽天成号」は、115メガパス以上の耐圧能力を持つ超高性能コンクリート材料を浮体式基礎の製造に初めて採用しました。このコンクリート材料の強度は通常のコンクリートの約4倍であり、浮体式基礎の構造的強度を大幅に高めることができます。同時に、浮体式基礎は、プレストレスト高強度コンクリートのモジュール式構造を採用しており、モジュール式設計と大量生産を実現し、基礎構造の建設コストを大幅に削減しています。

コンクリート予製品の施工工程では、密閉された接合部およびプレストレスト張力工程の技術を、明陽が香港・珠海・澳門大橋の沈箱プレテンショニング技術から借鑑しました。同時に、約1500本の鋼ワイヤが浮体式アームを通過し、浮体の建設プロセスで張力を制御し、平坦な面で均等に力がかかるように保証する必要があります。

「明陽天成号」は三つの浮筒を採用しており、従来の純鋼構造または鋼・コンクリート複合構造の使用と異なり、「明陽天成号」は「ガラス繊維外殻+XPS芯材+防護塗料材料」多様な材料構成の採用を通じて浮筒を製造することに成功しました。この方法は、浮筒の重量を軽減するだけでなく、浮筒の曲面外形要件をも満たします。三つの浮筒は全て、流線型の楕円形をしており、波による抗力が小さく、ある程度の横滑り運動を提供することができます。浮筒外形の深度検証と試験結果から、流線型の楕円形の設計は、全体的な安定性と負荷の最適なバランスを実現しています。

浮体式基礎に二つの風車、二つの主機を搭載することで、単位キロワット造成コスト、海面積、および運用コストを効果的に削減することができます。

強力な浮体式基礎の支持の下、「明陽天成号」風力発電プラットフォームの二つのタワーは「V」の字形で配置され、これは世界初の一つの浮体式基礎に二つのタワーが付いた海上風力プラットフォームです。

「明陽天成号」のタワーは長い楕円形をしており、これにより、タワーの長軸側が風面積よりもはるかに大きくなります。風向きと風力発電プラットフォームがある程度の角度をなす場合、タワーの風面積が増加するため、風力利用効率が向上します。

タワー内部には、エレベーターと昇降口が装備されており、作業員が主機内に上り下りする際に快適さを確保することができます。

風力発電機の形態が改変された外、明陽は、ラボルアプリケーションの使用範囲を拡大することに成功しました。これは、世界で最も大きな高応力幅制御鋼ワイヤロープの製品構成システムを応用することに成功したからです。13個の主要なロープと6個のサポートロープは、主エンジン、タワー、浮体を張力で固定し、風力発電機の全構成部品間の安定した引き締めシステムを形成することができます。ラボルアプリケーションは、従来の風力発電機の荷重転送パスを変更しました。すなわち、風車の叶車荷重およびタワーの重力荷重はタワーに伝えられます。「明陽天成号」は、ラボルアプリケーションを採用することにより、タワーの重力荷重をロープに分散させ、タワーが叶車荷重の一部を引き受け、その結果、タワー構造の軽量化設計を確保することができました。

世界初の風力発電機にロープシステムが導入されました。

「明陽天成号」は、タワー構造の空間に注目し、全世界で最も大きな高応力幅制御鋼ワイヤロープの製品を使用し、風力発電機にロープシステムを初めて取り入れました。13本のプライマリーロープと6本のサポートロープは、主エンジン、タワー、浮体を張力で固定し、ワイヤロープシステムは風力発電機の全構成部品間の安定した引き締めシステムを形成することができます。ロープシステムの設計は、従来の風力発電機の荷重転送パスを変更しました。すなわち、風車の叶車荷重およびタワーの重力荷重はタワーに伝えられます。「明陽天成号」は、ロープシステムを採用することにより、タワー構造の重荷を非常に効率的に分散させ、タワーが叶車荷重の一部を引き受け、その結果、より軽量で安定したタワー構造を実現することができました。

200m程度の長さ、直径18cmの約200mのロープを、風車、タワー、浮体の間で複雑につなげるためには、ステージバイステージの事前張力制御、マルチスペクトラム監視、及び同期張力制御などの手段が必要です。13個の主要なロープの設計最大張力が350トンに達するように調整され、プライマリーロープがそれぞれ自分の設計張力を実現するようになりました。

世界初の双風車、双主機設計により、風の力を最大化することができました。

「V」字型のタワーの上に、2つの主機と2つのブレードが「並んで」立っている。風力スイープ面積は5.2万平方メートルを超え、7つの標準サッカー場に相当します。

2つのブレードのブレード先端との間隔はたった5メートルで、レイアウトの極限設計は、ブレード間の距離、風力利用効率、および「V」型タワーの角度を総合的に考慮したものであり、ブレード間の安全距離を確保するだけでなく、風力捕捉率の最大化と「V」型タワー構造の安定性も実現できます。

風力発電機を起動した後、2つのブレードは反対方向に回転し、向き合うことによりブレードの中央領域の風速が上昇し、空気運動エネルギーの電力も増加し、同等のスイープ面積を持つ単一の大型風力タービン発電機に比べて、発電量が4.29％増加します。

風力発電所全体のレイアウトを見ると、ブレードが長ければ長いほど、後続の風力タービンに対する後流の影響が大きくなります。 「明陽天成号」は、2つの小型の風車を採用することで、逆回転による「カップル渦流」の効果により、全体的な風力発電所の効率低下を減少させることができます。

唯一のポイントモーリング技術を発明し、先駆的なイノベーションの「真の功夫」を表す

「Mingyang Tiancheng」は下向きに設計されており、この設計により、タワーの空所がブレードを束縛するのを減らし、ブレードはより大きな活動スペースを取得できるようになり、また、風力をより柔軟かつ効果的に捕捉できるようになり、全体のユニットの発電効率を向上させることができます。

極限台風状況では、フローティング式風力発電機はすべて方向からの挑戦に直面することになります。自己の安定性と安全を確保するために、この風力発電プラットフォームは設計段階で360°の台風荷重を考慮する必要があります。

停泊システムの面では、「明陽天成号」は、単一点系泊システムを採用し、アンカーチェーンによって操舵システムは自動的に風向きに応じた微調整が可能であり、風力タービンは常に来る風に正面を向けることができます。

係留システムにおいて、海上で風力発電機が17級台風に対応できるよう、タワー内の高精度回転軸受けは十分な負荷能力と超高性能の水密性を持つ必要があります。「明陽天成号」を海上安定運転するために、開発チームは超高い基準と精度の要件に従ってタワーシステムの組み立てを完了しました。

データによると、単一点系泊システムにより、支持構造の限界荷重が40％低下し、風力発電機の耐台風性能と安定性が向上しました。この技術の応用は、海洋エネルギー装置と陸上の作業を効率化するための標準化を促進することができます。

未来のウィンドパワーサイエンスをリードする、真の実力を発揮するパイオニア

先進的な人工知能の物のインターネット、認知計算技術、データサイエンスの融合イノベーションを活用することで、「明陽天成号」は優れた環境認識能力、データ駆動型のインテリジェンス分析、精密な意思決定、および包括的な安全保護能力を持つことができます。このようなイノベーション技術の融合により、「明陽天成号」は、鋭い洞察力と効率的な対処策を提供することができます。

「明陽天成号」には、3000を超えるスマートセンサーが搭載されています。伝統的な主要部品監視センサー以外にも、慣性波浪監視、陰極保護、応力監視、ボルト荷重、高圧キャビネットガス監視、フロート破損監視、雷防止監視、自動消火などのシステムを備えています。ビデオ、画像、音声、変位、温度、振動、応力、電圧、電流、風速、風向などの多数のセンサーデータ融合技術により、2000以上の部品の稼働状態をリアルタイムに感知できます。

明陽の独自のフルポジションヘルスケアモデルを利用することで、「明陽天成号」は異なる部品のインテリジェントヘルスケアを実現できます。このモデルは、ウインドタービンのインテリジェントな警告とヘルスケアを提供するだけでなく、信頼性評価、予測、故障ツリー分析などによりユニット全体の状態を評価することもできます。AIビッグデータ分析のサポートを受けることで、ユニットの総合的な状態評価の精度は90％以上に達することができます。

「明陽天成号」はまた、模擬生物学アルゴリズムや人工知能アルゴリズムも利用しています。姿勢荷重制御、後流制御、インテリジェントな操縦修正、LIDARフィードフォワード制御、および多目的潮流計算に基づくエネルギーシナジーコントロールなどの一連のインテリジェント戦略により、「明陽天成号」は気候、季節などの複雑な環境条件に柔軟に対処し、自己制御パラメータと戦略を調整して発電性能を最大限に向上させることができます。

「明陽天成号」は、現在の通信容量最大、ビーム数多数、最大出力の民間商用通信衛星-アジアパシフィック6D通信衛星を利用してデータを転送し、トーイング中に機船信号箱、PCSシステムなどの重要な部品やサブシステムのデータ監視と転送を保証できます。同時に、この通信プログラムは光ファイバー通信と相互補完し、従来の海上通信方式のエラー補正率を向上させ、エネルギー設備の安全で安定した運転を保証します。

さらに、AIS、衛星などの技術の融合を利用することで、「明陽天成号」は、外部船舶をリアルタイムに監視し、測位精度が3メートルに達することができます。同时、レーダー、視程測距器、太陽光ナビゲーションランプ、電気笛などの設備を備えることにより、「明陽天成号」は、核心領域に侵入する外部船舶を自動的に追い出し、設備を保護します。

鋳造されたヘビー級製品は深い青に突入し、科学技術を突破して最高の先端を再び探索する

2020年4月には、「Mingyang Tiancheng」という浮体式風力発電プラットフォームの1：10スケールモデルがドイツのQuarry湖で試運転を行いました。同年10月には2か月に渡るバルト海での運用を完了し、高さ30メートルの波と等価の最大風速72m/sにも耐え、信頼できる主機関DNVから実用証書を受け取りました。

業界関係者によれば、「Mingyang Tiancheng」は、グローバルな海上風力開発の規模を拡大し、人類の「海洋進出」共有体の新しい時代を支援することができ、また「Three Gorges on Sea」の建設を促進し、広東・香港・マカオ・大湾岸圏のエネルギー安全保障と緑色低炭素転換を支援することができます。さらに、海上風力発電、海洋工学、緑色エネルギー化学など、数十億円クラスの産業クラスターを引き起こします。

台風耐性技術のリーダーから大規模な海上メガワットユニットのリーダー、そして深海浮遊式風車のリーダーに至るまで、Mingyang Groupは海洋風力技術革新の一連の波を起こし、先進技術を利用してグローバル市場競争に参入し、海上風力開発の境界を拡大し続けています。

グローバルなクリーンエネルギー業界のイノベーション推進者とテクノロジーの牽引者として、Mingyang Groupは、海洋エネルギー技術の突破に引き続き注力し、業界の革新の波をリードし、前衛的な科学技術を活用して海洋文明を探求し、人類が海からギフトを受け取り、海の新時代を抱擁するのに貢献していくと述べています。