在廣袤無(wú)垠的荒漠之中，“站立著”一排排百米高的白色“巨人”，它們揮舞著長(zhǎng)達(dá)百米的葉片，將自然之力轉(zhuǎn)化為清潔的綠色電能。這些矗立在茫茫戈壁中的風(fēng)電機(jī)組，正書(shū)寫(xiě)著中國(guó)綠色發(fā)展的新篇章。

技術(shù)突破

陸上風(fēng)電進(jìn)入10MW新時(shí)代

2024年，我國(guó)自主研發(fā)的新一代沙戈荒10MW陸上風(fēng)電機(jī)組完成首秀，標(biāo)志著全球陸上最大商業(yè)化運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組正式投運(yùn)。這一突破性成果，代表了我國(guó)在風(fēng)電裝備制造領(lǐng)域的世界領(lǐng)先水平。

圖片來(lái)源：運(yùn)達(dá)能源科技集團(tuán)

該機(jī)組專(zhuān)門(mén)針對(duì)沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)特殊環(huán)境設(shè)計(jì)，搭載直徑230米超大型風(fēng)輪，掃風(fēng)面積超過(guò)4.2萬(wàn)平方米。這一尺度相當(dāng)于6架C919客機(jī)首尾相連，其巨大的掃風(fēng)面積帶來(lái)了發(fā)電效率的顯著提升。通過(guò)自主研發(fā)的碳纖維葉片與創(chuàng)新氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)，整機(jī)捕風(fēng)效率與發(fā)電性能提升10%-15%，單臺(tái)機(jī)組年發(fā)電量可滿足約8500戶(hù)家庭用電需求。

在可靠性方面，機(jī)組通過(guò)先進(jìn)的冷卻與防凝露設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了惡劣氣候下的高可靠運(yùn)行，具備-40℃至45℃的超寬溫域適應(yīng)能力。這一技術(shù)突破解決了沙戈荒地區(qū)極端溫差對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)，確保了機(jī)組在嚴(yán)酷環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在單機(jī)性能上，更體現(xiàn)在整體系統(tǒng)解決方案的突破上。面對(duì)超大葉輪面內(nèi)風(fēng)速分布不均衡、復(fù)雜環(huán)境載荷適應(yīng)、超大型部件運(yùn)輸限制等行業(yè)共性難題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)整機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，成功突破了現(xiàn)有風(fēng)電技術(shù)邊界。機(jī)組采用整機(jī)—塔筒—基礎(chǔ)一體化設(shè)計(jì)技術(shù)，總體經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)；塔身結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，安全性及可靠性更高；構(gòu)件小型化并采用干式連接技術(shù)，大幅提升了生產(chǎn)及安裝效率。

在智能化方面，新一代10MW機(jī)組具備全域感知、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自調(diào)整、協(xié)同決策等先進(jìn)功能，可實(shí)現(xiàn)在單機(jī)、場(chǎng)站、場(chǎng)群等多層級(jí)的智能化應(yīng)用。同時(shí)搭載的智能運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電大部件狀態(tài)可預(yù)測(cè)、整機(jī)壽命可管理、零部件故障可遠(yuǎn)程診斷的智能健康管理，真正做到了“無(wú)人值班、少人值守、長(zhǎng)效監(jiān)控”。

圖片來(lái)源：“內(nèi)蒙古能源集團(tuán)”公眾號(hào)

建設(shè)答卷

工程實(shí)踐的綠色創(chuàng)新

在我國(guó)北方遼闊的疆域上，多個(gè)大型風(fēng)電項(xiàng)目正在如火如荼地建設(shè)中。內(nèi)蒙古能源烏拉特中旗150萬(wàn)千瓦風(fēng)儲(chǔ)基地項(xiàng)目作為首批規(guī)?；捎?0MW風(fēng)電機(jī)組的代表性工程，共安裝150臺(tái)10MW風(fēng)電機(jī)組，構(gòu)成了當(dāng)前國(guó)內(nèi)最大的陸上風(fēng)電矩陣。該項(xiàng)目全容量投運(yùn)后，預(yù)計(jì)每年可發(fā)電54.4億度，相當(dāng)于減少標(biāo)準(zhǔn)煤約164萬(wàn)噸，減排二氧化碳約498萬(wàn)噸，環(huán)保效益相當(dāng)于種植了數(shù)千萬(wàn)棵樹(shù)木。

圖片來(lái)源：“烏拉特中旗發(fā)布”公眾號(hào)

這些聳立在草原上的風(fēng)電機(jī)組在工程實(shí)踐上實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)創(chuàng)新突破。機(jī)組創(chuàng)新性采用箱變側(cè)置技術(shù)，優(yōu)化了載荷分布；使用強(qiáng)度更優(yōu)的雙軸承設(shè)計(jì)，讓傳動(dòng)鏈運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，整機(jī)重量減輕5%以上。同時(shí)，機(jī)組采用全碳纖維葉片，葉片根部直徑達(dá)3.6米，葉根承載力提升26%以上。運(yùn)行時(shí)葉尖離塔筒距離增加12%以上，顯著提升了運(yùn)行安全性。機(jī)組配備的1.7米主軸承，在寬度和厚度上都具備明顯優(yōu)勢(shì)，承載力提升20%以上，整體安全性能得到全面提升。

在新疆天山北麓的戈壁灘上，另一個(gè)百萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地建設(shè)同樣引人注目。這里自然環(huán)境極其惡劣，極寒與酷暑輪番肆虐，常年伴有六級(jí)以上大風(fēng)，最大瞬時(shí)風(fēng)速達(dá)34.4米/秒，直逼12至13級(jí)臺(tái)風(fēng)烈度。面對(duì)如此苛刻的建設(shè)條件，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)展現(xiàn)出卓越的工程管理能力。

為確保項(xiàng)目順利推進(jìn)，建設(shè)團(tuán)隊(duì)按照全鏈協(xié)同、就近總裝原則，建立了完善的生產(chǎn)保障體系。面對(duì)緊迫工期和高質(zhì)量要求，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建立了首臺(tái)問(wèn)題收集機(jī)制，從工藝文件、技術(shù)方案、零部件供應(yīng)等環(huán)節(jié)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，系統(tǒng)識(shí)別和解決生產(chǎn)過(guò)程問(wèn)題，為后續(xù)批量生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過(guò)精益生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)輪轂產(chǎn)線布局優(yōu)化，生產(chǎn)效率提升30%；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化管理，全方位打造高效安全生產(chǎn)環(huán)境。

在吊裝作業(yè)環(huán)節(jié)，項(xiàng)目采用整體吊裝的先進(jìn)施工工藝。吊裝作業(yè)開(kāi)啟后，塔筒及機(jī)艙吊裝、風(fēng)輪系統(tǒng)地面拼裝等工序緊密銜接，一氣呵成。隨著直徑超200米的風(fēng)輪系統(tǒng)在118米高空與機(jī)艙精準(zhǔn)對(duì)接，一臺(tái)臺(tái)10MW機(jī)組陸續(xù)在這片戈壁荒灘上扎根立足。截至目前，項(xiàng)目多個(gè)作業(yè)面持續(xù)施工，已完成大部分機(jī)組吊裝任務(wù)。為加快項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已提前完成多臺(tái)機(jī)組的靜態(tài)調(diào)試工作，待送電后將第一時(shí)間完成設(shè)備并網(wǎng)調(diào)試。

這些大型風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)成效顯著。截至2024年底，我國(guó)第一批大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目已基本建成投產(chǎn)，裝機(jī)規(guī)模超9000萬(wàn)千瓦。曾經(jīng)的“不毛之地”正在蛻變?yōu)橹匾摹澳茉淳G洲”，為中國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供強(qiáng)勁動(dòng)力。

產(chǎn)業(yè)展望

綠色能源的未來(lái)圖景

10MW風(fēng)電機(jī)組的規(guī)模化應(yīng)用，標(biāo)志著我國(guó)陸上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展階段。從技術(shù)研發(fā)到工程實(shí)踐，從單機(jī)示范到基地化開(kāi)發(fā)，中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的變革。這一變革不僅體現(xiàn)在單機(jī)容量的提升，更體現(xiàn)在全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同進(jìn)步。

在設(shè)備研制方面，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了完整的創(chuàng)新體系。當(dāng)前，10MW風(fēng)電機(jī)組已成為陸上風(fēng)電市場(chǎng)的主流機(jī)型，但其并不是技術(shù)進(jìn)步的終點(diǎn)。研發(fā)機(jī)構(gòu)已經(jīng)啟動(dòng)了更大容量風(fēng)電機(jī)組的研制工作。16MW沙戈荒大功率風(fēng)電機(jī)組的相關(guān)研究已被納入省級(jí)科技計(jì)劃，成為新能源領(lǐng)域的重大創(chuàng)新示范工程。通過(guò)海陸共用技術(shù)策略，陸上風(fēng)電機(jī)組的主流單機(jī)容量有望進(jìn)一步提升。

葉片作為風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，其技術(shù)發(fā)展同樣日新月異。今年以來(lái)，131米陸上風(fēng)電葉片成功下線，創(chuàng)造了最長(zhǎng)陸上風(fēng)電葉片的世界紀(jì)錄。這一突破性成果將應(yīng)用于新一代大容量風(fēng)電機(jī)組。與此同時(shí)，專(zhuān)門(mén)為10MW機(jī)組配套的百米級(jí)葉片也已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)在風(fēng)電葉片設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。特別值得關(guān)注的是，風(fēng)電葉片技術(shù)正在向超300米風(fēng)輪直徑邁進(jìn)，這將為下一代超大容量風(fēng)電機(jī)組的開(kāi)發(fā)提供核心技術(shù)支撐。

機(jī)組大型化發(fā)展也面臨著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。隨著單機(jī)容量的不斷提升，風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)輸、安裝、運(yùn)維等環(huán)節(jié)都需要相應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)新。葉片的模塊化設(shè)計(jì)、塔筒的分段運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)組裝工藝等都需要進(jìn)一步優(yōu)化完善。同時(shí)，大容量機(jī)組對(duì)電網(wǎng)接入和消納能力提出了更高要求，這需要電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同發(fā)展。

從社會(huì)效益來(lái)看，沙戈荒地區(qū)風(fēng)電基地的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，不僅為東部地區(qū)提供了清潔電力，也促進(jìn)了西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。以新疆為例，當(dāng)?shù)仫L(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的完善為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新動(dòng)能，促進(jìn)了就業(yè)和技術(shù)進(jìn)步。風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)還帶動(dòng)了當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施改善，為偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

在環(huán)境效益方面，這些大型風(fēng)電基地的建成投運(yùn)，將為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供重要支撐。以蒙西地區(qū)到重慶的輸電通道為例，項(xiàng)目投運(yùn)后，電能僅需0.007秒就可抵達(dá)2260公里外的受端換流站，進(jìn)而滿足沿線地區(qū)的用電需求。這種跨區(qū)域的清潔能源輸送，不僅優(yōu)化了能源資源配置，也為大氣環(huán)境改善作出了直接貢獻(xiàn)。

它們不僅是清潔電力的生產(chǎn)者，更是生態(tài)文明理念的踐行者。從沙漠戈壁到遼闊草原，從西北邊陲到東南沿海，清潔的風(fēng)電正在跨越千山萬(wàn)水，點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火，為推動(dòng)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型、建設(shè)美麗中國(guó)貢獻(xiàn)著重要力量。

參考資料：

1.“科技日?qǐng)?bào)”公眾號(hào).“十四五”硬核成果丨全球最大！中國(guó)風(fēng)電造出“巨無(wú)霸”！

2.“運(yùn)達(dá)能源科技集團(tuán)”公眾號(hào).運(yùn)達(dá)“10MW級(jí)陸上風(fēng)電機(jī)組”入選浙江制造精品！

3.“中國(guó)能源報(bào)”公眾號(hào).國(guó)內(nèi)單體規(guī)模最大，正式商業(yè)運(yùn)行

4.“IMEE能博會(huì)”公眾號(hào).國(guó)內(nèi)單體規(guī)模最大陸上風(fēng)電項(xiàng)目正式運(yùn)行

5.“烏拉特中旗發(fā)布”公眾號(hào).抓項(xiàng)目 謀發(fā)展丨全國(guó)首批規(guī)?；捎?0兆瓦發(fā)電機(jī)組陸上風(fēng)電項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電

6.“三一重能”公眾號(hào).三一重能10MW風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)化突破

制作：北京市科協(xié)融媒體中心