[01441827]海上风电施工与运行关键装备研发及产业化

项目属于先进制造与自动控制领域。 随着国际能源市场格局变化和我国第五代海上风电场开发需要,“十三五”期间我国已进入海上风电规模化发展期,对海上风电施工和运行基础装备需求越来越大,其中海上风电运输安装平台和海上升压站是建设海上风电场的关键核心装备。 国内现有海上风电运输安装平台和海上升压站技术借鉴于陆上风电,其配套装备适应性低、寿命短、稳定性差,使得该领域装备长期依赖进口,价格和技术受制于人。本项目从新能源开发的国家安全战略出发,依托南通大学建设的江苏省风能应用技术工程中心,围绕海上风电开发应用,在海上风电运输安装平台载体结构和自提升技术、海上升压站设计建造和虚拟预装配技术、装备生产过程的智能化控制技术和自适应容错匹配的辅助能源系统等方面进行深入研究,实现了海上风电场成套基础装备关键技术的重大突破,主要技术创新点如下： （1）创新设计重载摩擦自升式海上风机运输安装平台。为减少转场施工流体阻力,创新设计了安装平台载体结构;针对运输安装平台液压式升降系统结构复杂、污染大的不足,发明了摩擦自升技术,有效降低了平台自重占比;考虑海运颠簸对项目产品的结构损伤,基于等效静力和非线性非自治系统周期共振解理论,采用传动减振装置结合两重飞轮设计,融合多学科优化抗冲击技术,创新抗倾斜施工工艺,解决了单桩垂直度小于千分之三的世界难题。 （2）自主设计海上升压站差别化稳态工艺。考虑到升压站本体结构在海运环节易受力损伤,紧贴式模块化结构存在模块间的载荷干扰、组装效率低等问题,建立了基于工况约束的精细化模型,结合分列式模块化设计建造和虚拟预装配技术,提高了升压站结构稳定性;针对升压站支撑导管架的极限载荷计算未考虑坐底冲刷载荷、升压站工频振动传导的耦合作用,对导管架进行差别化稳态设计,优化新型桩-套筒式结构,提高了导管架的抗滑移和基底承压能力。 （3）构建大型海上风电施工装备平台的生产过程协调控制与智能监控系统。针对建造过程离散度高、焊缝质量可控性差的行业特点,建立热-力耦合本构模型,结合应力和疲劳测试反馈,优化焊接工艺;考虑大型卷制钢构件疲劳特征,采用分布式多传感技术对全数字无阀液压加工进行协同控制;采用多网融合实时监测技术,实现了产品设计与后期维护数据的深度融合。 （4）研发自适应容错匹配的辅助能源系统。面向复杂海上风况,发明了可自动调控的垂直轴风力机,在时变强风下输出电能稳定;面向时变负载端,提出多智能体能量管理方法,实施风力发电机组微电网能量管理,发电容量自适应容错匹配,提高了辅助能源系统的稳定性,降低了能耗和运行成本。 项目获授权发明专利32件,建立了大型海上风电施工与运行关键装备设计和产业化技术体系,研制的关键装备打破了我国海上风电施工与运行装备高度依赖进口的局面。项目产品在海洋风电36、海洋52、亚龙66、龙源海上示范风电场等项目成功应用,并出口海外。近二年,累计新增产值70.86亿元,新增利润2.48亿元。