聯合動力:創新管理模式下低風速大功率風電機組實現突破

　　無論是在內蒙古、甘肅這樣朔風原野的塞外疆域，還是在齊魯皖蘇這樣平坦的黃淮流域腹地，抑或是在東南沿海獵獵海風的洋流之中，甚至是在世界屋脊青藏高原的孤寒之上，都有著國電聯合動力技術有限公司（簡稱“聯合動力”）風力發電機組的身影。

　　但是，目前國內風能區域資源已呈“群雄割據”之勢，隨著大型優質的一類、二類風電場逐漸被瓜分完畢，風電開發的重心逐漸向安徽、山東、江蘇等東部省份及云貴高原的三類及三類以下風場轉移。因此，低風速風機乃至超低風速風機的研發制造，近年來漸成兵家必爭之地。作為成熟的風電系統解決方案提供商，聯合動力早已開始謀篇布局。

　　超低風速的突破

　　低風速風電是指風速在6-8米/秒之間，年利用小時數在2000小時以下的風電開發項目。我國風能實際可利用的50%以上是Ⅲ、Ⅳ類風區，目前全國范圍內可利用的低風速資源面積約占全國風能資源區的68%，且接近電網負荷中心。這些區域的風電開發，還有相當大的空間。低風速地區風電裝機規模的發展目標，也從不足10%提高到20%，在“十二五”規劃提出的1億千瓦風電裝機目標中，有2000萬千瓦的份額屬于低風速風電開發。

　　“我們已經研制出的UP1500-97風機，專門適用于平均風速低于每秒6米的超低風速產品。在同類1.5兆瓦風機中，我們的葉片長度最大。而且這個型號的機組已經中標三個風電場項目，分別位于云南、寧夏和陜西，今年底即將投運。”聯合動力UP1500-97型風機設計總工程師董禮介紹道。

　　讓我們先來看一組數據。與目前市場上常規93低風速機型相比，UP1500-97機組的風輪掃風面積增加近8%，發電量增加5%；與聯合動力生產的86機型相比，97機組的掃風面積提升了25%，相應地，發電量增加達15%以上。

　　作為完全自主研發的UP1500-97機型，取得如此大的優勢究竟源于何處？源于聯合動力在風電行業多年的精耕細作與深刻理解；源于成功積累的4000臺1.5兆瓦風機研發、生產、運維經驗；源于創新探索出的一條平臺化研發之路；源于近二百人的研發團隊全系統細節支撐……UP1500-97機型的研發，啟動于2012年初，初始目標便是在未來一段時間內成為國內最大葉片機組。一年半之后，樣機問世，他們成功實現了當初的愿景。越大的風機葉片意味著越強的捕風能力，但風機高載荷的問題也隨之凸顯。于是，董禮帶領的研發團隊從風機結構與系統控制兩大方面入手，對硬件和軟件都進行了全面的技術優化。在風機結構上，聯合動力的專業化葉片研發團隊加強葉片結構設計，應用先進的高模玻纖材料設計出了一款超長的輕量化葉片，其重量相比常規材質的同尺寸葉片輕了10%以上，抗極限載荷能力提高了20%，抗疲勞載荷能力更是提高了40%。同時，從傳動鏈、齒輪箱、增速箱到機架的結構設計，全部重新進行了適應性設計。更值得一提的是，聯合動力全資控股的專業發電機設計公司，為該機型量身打造了適合超低風速區的發電機，進一步提高了發電效率，并降低了載荷。

　　在系統控制上，聯合動力擁有一支20人的控制專業團隊，并聘請了行業內專家。經過長期設計與試驗，他們最終決定在UP1500-97機型中采用停機降載控制策略，以減低停機過程中超大葉輪帶來的推力載荷；并采用傳動鏈、塔筒阻尼控制策略，通過轉矩動態調整技術調節阻尼，以減弱疲勞載荷......由于這一系列的控制優化，該機型雖增長了葉片，但與同類機型相比，并沒有增加基礎建設與塔筒成本，還可以與UP86機組共用塔筒，這就又為業主算了一筆降本增效的精明賬。

　　董禮說：“其實用戶并不十分關心載荷問題，用戶最關心的是風機的發電效率究竟如何。但作為專業的風機制造者，我們很清楚，載荷過大是必須解決的重要問題，因為它不僅關系到發電效率，更與設備的穩定、安全運行緊密相關，不能含糊過去。”最近，又有一個重量級的喜訊傳來：聯合動力UP1500-97機型的研發全程與認證同步，于8月完成了中國船級社（CCS）的設計認證評估，獲得了國內首張真正意義的超低風速機組認證證書，這在中國風電設備業界是一份沉甸甸的榮譽與認可。

　　低風速大功率機組更上一層樓

　　其實，早在UP1500-97機型研發啟動之前，聯合動力已經開始著手UP3000-120機型的技術儲備與前景謀劃。很多應用于1.5兆瓦機型的優化策略與技術創新，其實早在3兆瓦平臺中得到了探索與磨礪。尤其是在國內3兆瓦風機市場剛剛萌發的大背景之下，產業供應鏈還遠不成熟，進行UP3000-120機型研發真可謂“深謀遠慮”。

　　2011年中期，擁有探路者激情之翼之稱的UP3000-120機型啟動研發，差不多也在一年半之后，其樣機于2012年底出爐，今年將在張北一家新建風電場實現它的首次正式亮相。作為目前市場上已經投運的風輪最大的3兆瓦風機，120機型在設計之初面臨的挑戰比UP1500-97機型更多，需要攻克的技術難關也更加艱巨。不僅必須解決大風輪高負載問題，而且還要面對更加嚴峻的成本控制難題：根據目前的市場情況，一臺3兆瓦風機生產成本高于兩臺1.5兆瓦風機。

　　如何解決？該機型設計總工程師楊懷宇介紹，同樣是從硬件風機結構與軟件系統控制兩方面進行優化提升。在葉片結構上，由于120米的葉片長度實在具有劃時代意義，他們對主機架進行分段式設計，不僅承載能力更大，而且更方便工程建設中的運輸與安裝。在傳動鏈設計上采用單軸承布置，減輕了機身重量，簡化了機身結構。此外，該機型內部所有的潤滑點都采取自動潤滑控制及適應能力更強的水冷散熱系統，極大地降低了機組的自耗電，盡可能為業主節約運維成本。

　　全產業鏈、全平臺化新模式造就高品質

　　在風電制造業垂直鏈整合或去產業鏈的態勢下，聯合動力仍然堅持全產業鏈布局，是目前國內唯一全產業鏈布局的整機制造商。同時，整體技術能力的提升為這家企業實施技術改進等提供了支持。

　　該公司技術總監張啟應說：“聯合動力是目前全國唯一一個既生產整機又生產葉片，同時還設計葉片的企業，可謂是匯聚了風機設備的“全家福”。強大的技術力量并不是一蹴而就，需要長遠的眼光與時間經驗的積累。”除了站在巨人的肩膀上，除了依托于聯合動力 “國家能源潮汐海洋能發電技術”和“風電設備及控制”這兩座國家重點實驗室的科研力量，在采訪過程中，記者還發現，支撐聯合動力風機全系列產品研發的強大動力，來源于他們形成了一套全平臺化的研發模式和全新的 “半項目半矩陣式”項目管理模式。

　　聯合動力目前共擁有1.5兆瓦、2兆瓦、3兆瓦和6兆瓦這四個平行的研發平臺，由平臺設計總工程師牽頭，董禮負責的便是1.5兆瓦和2兆瓦平臺，而楊懷宇則負責3兆瓦平臺。每個研發平臺都涵蓋多種機型的產品，以滿足不同客戶不同風場的精細化需求；并以盡量合用零部件與供應鏈的理念統領設計，以節約生產成本。

　　與常規的項目制管理不同，聯合動力近200人的研發團隊并沒有被分成多個相對獨立的項目組，“半項目半矩陣式”的項目管理模式使得控制、葉片、電氣、機械、測試、載荷等多個專業細分團隊能夠同時支撐不同平臺項目產品的研發。

　　這種創新管理模式的出現，部分原因是由于聯合動力近年來強勢的市場開拓導致產生了一定的人才缺口；但從結果上看，它反而為該公司高效率的研發打入了一劑強心針，精英人才的利用率由此進一步提升。