联合动力UP1500-97、UP3000-120风机研发与服务窥览

 　无论是在内蒙、甘肃这样朔风野大的塞外疆域，还是在齐鲁皖苏这样平坦的黄淮流域腹地，抑或是在东南沿海猎猎海风的洋流之中，甚至是在世界屋脊青藏高原的孤寒之上，都有着国电联合动力技术有限公司（简称“联合动力”）风力发电机组的身影。乳白色的叶片迎风转动，不时反射出一道银光，仿佛能让人亲眼目睹，它们是如何捕获那无影无踪的风，并将之转换为电能，然后源源不断地送入银线、送出千里之外。这是一项捕风的事业，在这一排排风机背后，是一群坚韧生长的捕风之人。

　　UP1500-97---超低风速动力之翼

　　目前，国内风能区域资源已呈“群雄割据”之势，随着大型优质的一类、二类风电场逐渐被瓜分完毕，风电开发的重心逐渐向安徽、山东、江苏等东部省份及云贵高原的三类及三类以下风场转移。因此，低风速风机乃至超低风速风机的研发制造，近年来渐成兵家必争之地。作为成熟的风电系统解决方案提供商，联合动力早已开始谋篇布局。

　　“我们已经研制出的UP1500-97风机，专门适用于平均风速低于每秒6米的超低风速产品。在同类1.5兆瓦风机中，我们的叶片长度最大。而且这个型号的机组已经中标三个风电场项目，分别位于云南、宁夏和陕西，今年底即将投运。”联合动力UP1500-97型风机设计总工程师董礼介绍道。

　　让我们先来看一组数据。与目前市场上常规93低风速机型相比，UP1500-97机组的风轮扫风面积增加近8%，发电量增加5%；与联合动力生产的86机型相比，97机组的扫风面积提升了25%，相应地，发电量增加达15%以上。

　　作为完全自主研发的UP1500-97机型，取得如此大的优势究竟源于何处？源于联合动力在风电行业多年的精耕细作与深刻理解；源于成功积累的4000台1.5兆瓦风机研发、生产、运维经验；源于创新探索出的一条平台化研发之路；源于近二百人的研发团队全系统细节支撑……UP1500-97机型的研发，启动于2012年初，初始目标便是在未来一段时间内成为国内最大叶片机组。一年半之后，样机问世，他们成功实现了当初的愿景。越大的风机叶片意味着越强的捕风能力，但风机高载荷的问题也随之凸显。于是，董礼带领的研发团队从风机结构与系统控制两大方面入手，对硬件和软件都进行了全面的技术优化。 在风机结构上，联合动力的专业化叶片研发团队加强叶片结构设计，应用先进的高模玻纤材料设计出了一款超长的轻量化叶片，其重量相比常规材质的同尺寸叶片轻了10%以上，抗极限载荷能力提高了20%，抗疲劳载荷能力更是提高了40%。同时，从传动链、齿轮箱、增速箱到机架的结构设计，全部重新进行了适应性设计。更值得一提的是，联合动力全资控股的专业发电机设计公司，为该机型量身打造了适合超低风速区的发电机，进一步提高了发电效率，并降低了载荷。

　　在系统控制上，联合动力拥有一支20人的控制专业团队，并聘请了行业内专家。经过长期设计与试验，他们最终决定在UP1500-97机型中采用停机降载控制策略，以减低停机过程中超大叶轮带来的推力载荷；并采用传动链、塔筒阻尼控制策略，通过转矩动态调整技术调节阻尼，以减弱疲劳载荷......由于这一系列的控制优化，该机型虽增长了叶片，但与同类机型相比，并没有增加基础建设与塔筒成本，还可以与UP86机组共用塔筒，这就又为业主算了一笔降本增效的精明账。

　　董礼说：“其实用户并不十分关心载荷问题，用户最关心的是风机的发电效率究竟如何。但作为专业的风机制造者，我们很清楚，载荷过大是必须解决的重要问题，因为它不仅关系到发电效率，更与设备的稳定、安全运行紧密相关，不能含糊过去。”最近，又有一个重量级的喜讯传来：联合动力UP1500-97机型的研发全程与认证同步，于8月完成了中国船级社（CCS）的设计认证评估，获得了国内首张真正意义的超低风速机组认证证书，这在中国风电设备业界是一份沉甸甸的荣誉与认可。

　　UP3000-120---探路者激情之翼

　　其实，早在UP1500-97机型研发启动之前，联合动力已经开始着手UP3000-120机型的技术储备与前景谋划。很多应用于1.5兆瓦机型的优化策略与技术创新，其实早在3兆瓦平台中得到了探索与磨砺。尤其是在国内3兆瓦风机市场刚刚萌发的大背景之下，产业供应链还远不成熟，进行UP3000-120机型研发真可谓“深谋远虑”。

　　2011年中期，拥有探路者激情之翼的UP3000-120机型启动研发，差不多也在一年半之后，其样机于2012年底出炉，今年将在张北一家新建风电场实现它的首次正式亮相。作为目前市场上已经投运的风轮最大的3兆瓦风机，120机型在设 计之初面临的挑战比UP1500-97机型更多，需要攻克的技术难关也更加艰巨。不仅必须解决大风轮高负载问题，而且还要面对更加严峻的成本控制难题：根据目前的市场情况，一台3兆瓦风机生产成本高于两台1.5兆瓦风机。

　　如何解决？该机型设计总工程师杨怀宇介绍，同样是从硬件风机结构与软件系统控制两方面进行优化提升。在叶片结构上，由于120米的叶片长度实在具有划时代意义，他们对主机架进行分段式设计，不仅承载能力更大，而且更方便工程建设中的运输与安装。在传动链设计上采用单轴承布置，减轻了机身重量，简化了机身结构。此外，该机型内部所有的润滑点都采取自动润滑控制及适应能力更强的水冷散热系统，极大地降低了机组的自耗电，尽可能为业主节约运维成本。

　　全平台化研发新模式造就高品质

　　该公司技术总监张启应说：“联合动力是目前全国唯一一个既生产整机又生产叶片，同时还设计叶片的企业，可谓是汇聚了风机设备的“全家福”。强大的技术力量并不是一蹴而就，需要长远的眼光与时间经验的积累。”除了站在巨人的肩膀上，除了依托于联合动力 “国家能源潮汐海洋能发电技术”和“风电设备及控制”这两座国家重点实验室的科研力量，在采访过程中，记者还发现，支撑联合动力风机全系列产品研发的强大动力，来源于他们形成了一套全平台化的研发模式和全新的 “半项目半矩阵式”项目管理模式。

　　联合动力目前共拥有1.5兆瓦、2兆瓦、3兆瓦和6兆瓦这四个平行的研发平台，由平台设计总工程师牵头，董礼负责的便是1.5兆瓦和2兆瓦平台，而杨怀宇则负责3兆瓦平台。每个研发平台都涵盖多种机型的产品，以满足不同客户不同风场的精细化需求；并以尽量合用零部件与供应链的理念统领设计，以节约生产成本。

　　与常规的项目制管理不同，联合动力近200人的研发团队并没有被分成多个相对独立的项目组，“半项目半矩阵式”的项目管理模式使得控制、叶片、电气、机械、测试、载荷等多个专业细分团队能够同时支撑不同平台项目产品的研发。

　　这种创新管理模式的出现，部分原因是由于联合动力近年来强势的市场开拓导致产生了一定的人才缺口；但从结果上看，它反而为该公司高效率的研发打入了一剂强心针，精英人才的利用率由此进一步提升。