近日,金風科技擁有完全自主知識產權的“風力發電機組偏航集電環關鍵技術創新與應用”項目(以下簡稱“金風偏航集電環技術”),在新疆科技創新大會上獲得技術發明一等獎。當前,偏航集電環技術已在風電行業實現廣泛應用,為風電行業可靠性提升作出建設性貢獻。
為了即時適應風向變化進行發電,風電機組需要實時進行偏航動作,將機艙對準來風方向。傳統風電機組偏航采用“扭纜方案”,即機組中的電纜需要跟隨機頭扭轉和擺動,但這一動作會產生摩擦、刮蹭,甚至導致電纜損壞。
隨著近年來機組大型化進程加速,“扭纜方案”問題更加突出。包括安裝工藝復雜、材料成本高昂、電纜使用成本高、E-TOP機組載荷增重數十噸等。這些問題已經成為限制行業創新發展的“絆腳石”。
遇山開路,遇水架橋。為解決“扭纜方案”問題,金風科技投入研發資金1400余萬元,在行業內首次提出“偏航集電環技術”替代“偏航扭纜技術”的開創性設想,發明了一種適應長時間歇、超低轉速、低頻次類微動旋轉導電工況下的偏航集電環技術及裝置。項目于2017年立項啟動,2018年試制原理樣機,2019年在新疆達坂城安裝工程樣機測試,2021年實現規模產業化應用。
金風偏航集電環技術裝置采用一個轉子和一個定子組合的結構,轉子和機艙內的電纜連接,定子部分和塔架內的電纜連接,使得電纜在風機偏航對風過程中相對靜止。該技術徹底規避了風電機組電纜在扭轉工況下磨損、附件斷裂等問題,降低風電機組偏航扭纜成本,擴展了大容量風電機組的機側輸電技術路線,降低了電能傳輸損耗,提高了整機發電效能,并降低了風電機組造價。應用偏航集電環方案的金風科技GWH191-6.X系列機組,比使用傳統扭纜設計方案的機組塔架附件更少,降低客戶成本1萬余元,產品效益顯著提升。
環境適應性是創新技術可靠應用的“壓艙石”,金風科技對應用偏航集電環方案的機組進行了高低溫、鹽霧、振動等多項環境適應性測試,均通過了實驗驗證。當前,該技術已廣泛應用在三北風沙干燥,西南高濕度、高海拔,東南部高溫濕熱,以及海洋等環境區域。
截至目前,金風偏航集電環技術累計獲得授權專利36件,其中發明專利15件。2024年,該技術的產業化運用入選國家知識產權局發布的專利產業化十大典型案例,以及中國專利保護協會發布的《2024年度綠色技術創新典型案例》。此外,由金風科技主導的“風力發電機組偏航集電環技術規范”已在2023年通過國家能源局立項審批,今年已啟動標準編制發布工作。
為推進金風偏航集電環技術的產業化應用進程,該技術專利通過有償許可第三方企業制造產品,將技術推廣至國內其他風電企業,現已實現多家企業4-14兆瓦容量海陸風電機組的應用覆蓋。截至目前,應用偏航集電環相關專利的產品已在國內外裝機超6000臺。
創新力就是科技企業的生命力,成立26年來,金風科技始終堅持“敢為天下先”的創新文化,倡導包容、互助的創新氛圍。為鼓勵全體員工推動自主創新,金風科技建立TRIZ等創新工具,培養員工成長性思維,并設立每年5000萬元的“創新基金”,為創新項目提供資金支持。偏航集電環技術的問世,就是金風創新文化所結出的碩果。未來,金風科技繼續以科技進步作為企業發展的第一要務,與行業伙伴攜手,實現“通過科技創新破內卷,走高質量發展之路”的目標,推動風電行業更上一層樓。