编者按：

《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》对构建支持全面创新体制机制作出部署，要求强化企业科技创新主体地位，支持企业主动牵头或参与国家科技攻关任务。由明阳集团承担的国家“十四五”重大能源科技创新示范项目——全球单体容量最大的16.6MW漂浮式风电平台“明阳天成号”日前正式亮相，中国环境APP为此推出《新能源大国重器系列》专题，走进“明阳天成号”，看看企业作为创新主体，突破了哪些核心关键技术，让走向深远海成为现实，再跟随“明阳天成号”走向深远海，探讨我们为何要走向深远海。

由明阳集团承担的国家“十四五”重大能源科技创新示范项目——全球单体容量最大的16.6MW漂浮式风电平台“明阳天成号”日前正式亮相。“明阳天成号”攻克了离岸100公里、水深100米的深水区，为海上风机走向深远海提供了安全可靠、成本可控的重要基础。启航仪式上，明阳集团党委书记、董事长张传卫介绍说，明阳抢占科技制高点，突破深远海大容量漂浮式风电平台核心关键技术，成功研制“明阳天成号”，通过装备创新拓展海洋能源的可开发规模，降低海上风电建造成本和度电成本。

攻克100多项卡脖子技术，将单位风机造价降低40%以上

让深远海风机开发具备经济性成为可能

那么，“明阳天成号”到底有多少“黑科技”，多少创新性应用？

记者了解到，历时5年研发集成、一年施工，它创造了诸多全球首创，攻克100多项卡脖子技术，申请专利600余项，填补国内空白100余项，将风机单位千瓦造价降低40%以上。

“明阳天成号”项目总负责人陈发桥在启航仪式上介绍说，最大的特点是创新和智慧化，包括新技术、新结构、新材料、新工法四个方面的创新，创新应用了超紧凑半直驱技术、下风向技术、单点系泊技术等，还将桥梁拉索技术用到风机上。

漂浮式、双风机呈“V”字型排列、外观非常壮观，记者了解到，其总容量达到16.6兆瓦，可用于水深35米以上的全球广泛海域，叶轮最高处达219米，空中最大宽度约为369米。

“明阳天成号”外形独特，结构形式的创新需要各个核心部件技术的创新与升级作为支撑，这也推动了风机设计与制造的进步。

风电机组靠什么在海上漂浮？陈发桥接受中国环境报记者采访时介绍说，浮式基础是漂浮式风机在深远海“安身立命”的关键部件。和传统钢结构的浮式基础不同，“明阳天成号”的浮式基础由三个浮筒、混凝土臂和连接件组成，在全球首次采用抗压能力达到115兆帕以上超高性能混凝土材料进行浮式基础的制造，并实现了模块化设计和批量制造，这种混凝土材料强度是普通混凝土的4倍左右，大大增加了浮式基础结构的承载能力，降低了基础建造成本。

记者了解到，钢结构一吨1.2万元以上，超高性能混凝土一吨1000元左右，成本是钢结构的八分之一到十分之一，使整个浮体成本下降77.5%，整个风机的成本下降40%以上。陈发桥说，这使整个深远海风机开发的经济性成为可能，这也是这台风机受到全球关注的原因。

用超高性能混凝土做这么大的结构件，在全球也是首次。陈发桥接受中国环境报记者采访时说，最开始业界认为用高密度混凝土做薄壁空腔几乎不可能。当时压力非常大，做了11次缩比试验，最终把材料和生产工艺确定下来。

2023年4月开始施工，历经一年多的时间，陈发桥说，浮体基础预制件截面直径非常大，有6米高，相当于两层楼，单个重量在150吨左右，这么大的尺寸怎么拼装？拼装精度要求非常高，施工工艺借鉴了港珠澳大桥的沉箱预紧技术、混凝土预制件的接口密封和预应力系统张拉工艺等，克服各种困难，以一天拼一节的速度推进，一段一段固定在一起，确保在海上不渗水。

值得一提的是，以一个漂浮式基础搭载两台风机，可以有效减少单位千瓦造价、用海面积和运维成本。

三个浮筒采用先进复合材料也是全球首次。传统浮筒采用纯钢结构或钢混结构，“明阳天成号”采用“玻璃纤维外壳+XPS芯材+防护涂层材料”多种材料组合的方案制造浮筒。此方案不仅可以降低浮筒重量，还能满足浮筒曲面外形的要求。陈发桥介绍说，浮筒可以做得更轻巧，可以提升20%—30%的浮力，能提供3400吨左右的浮力。三个浮筒均为流线椭球形，迎浪时所遇到的波浪阻力较小，还可以提供一定的横向转动的偏航动力。针对浮筒外形进行的深度验证与测试显示，流线椭球形的设计实现了整体稳性与载荷的最佳平衡。

新材料方面，叶片采用碳玻混新材料，就是综合各自优势，碳纤维和玻璃纤维混编。陈发桥介绍说，碳纤维可以提高更高的强度和刚度，但成本高，是玻纤的8倍—10倍，玻璃纤维相对成本比较低，但重量比较重，采用碳玻混编技术，可以使叶片重量下降15%—20%，叶片成本又能下降6%。

明阳还将桥梁的拉索技术应用到漂浮式风机系统，在全球范围内首次给漂浮式风机安装拉索系统。13根主拉索和6根辅拉索用于绷紧主机、塔架与漂浮式基础，使风机组各部件之间形成稳定的张紧系统。降低机组重量，从而降低成本。

由于采用了拉索系统，塔架载荷可分散至拉索，由此得以使塔架载荷大大降低，保证了塔架结构的轻量化设计。陈发桥介绍说，拉索的安装也借鉴了桥梁技术，但比桥梁更复杂，其长度设计需要非常精准，但影响长度设计的因素非常多，包括部件的精准度、施工的精准度等对长度都有影响，所以到整个浮体都做完了之后，通过各种测量，才终于把长度确定下来。有了这个拉索结构，比传统同等容量的单风机塔架载荷下降40-50%，通过降载，塔架用的材料更少，成本又能下降。

安装超3000个智能感应器  灵活应对复杂多变的环境条件

最大程度提升发电性能

世界风能协会副主席、中国可再生能源学会、风能专业委员会秘书长秦海岩介绍说，风电机组是一个巨形机器人，100千瓦机组的时候，机组的监测参数和通道只有150个，智能化监控模型只有十几个，控制代码只有5万行。而“明阳天成号”？安装有超过3000个智能感应器，可实时感知2000多个零部件运行状态。控制策略采用了模拟仿生算法和人工智能算法。监控模型达到了60多个，实现控制策略的代码有500万行。

启航仪式上，陈发桥说，这台风机更聪明。借助于先进的人工智能物联网、认知计算技术和数据科学的融合创新，“明阳天成号”具备卓越的环境感知能力、数据驱动的智能分析、精准决策制定以及全面的安全防护能力。这些创新技术的结合，可为“明阳天成号”提供敏锐的洞察力和高效的应对策略。

“明阳天成号”安装有超过3000个智能感应器，除传统的大部件监测传感器外，还配备惯导波浪监测、浮筒破损监测、防雷监测、自动消防等系统，通过视频、图像、音频、位移、温度、振动、应力、电压、电流、风速、风向等多传感器数据融合技术，可实时感知2000多个零部件运行状态。明阳首创全态势健康管理模型，可实现对不同部件的智能化健康管理。在AI大数据分析方法的支撑下，机组综合状态评价精度可达90%以上。

“明阳天成号”还采用了模拟仿生算法和人工智能算法。通过一系列智能策略，能够灵活应对气候、季节等复杂多变的环境条件，实现自主调节控制参数和策略，从而最大程度提升发电性能。

此外，通过AIS、卫星等技术的融合应用，“明阳天成号”可对外来船舶进行实时监控，定位精度可达3米。同时通过配备雷达、太阳能航标灯、电笛等设备，“明阳天成号”可自动将闯入核心区域的外来船舶进行驱离，保障设备安全。

秦海岩说，中国风电行业历经30年发展，实现了技术从跟随到引领。30年前，容量1兆瓦的风电机组对我们来说就是一座难以翻越的高山。今天全球单机容量最大，18兆瓦风电风电机组，已经在中国下线。“明阳天成号”的创新技术也将写入中国乃至全球风电技术发展的史册。

他介绍说，中国风电产业体系为全球各个地区经济开发利用风电资源提供了支撑和保证；为全球各个地区能源转型，应对气候变化，实现能源独立和安全，做出了巨大贡献。

记者了解到，作为全球海上风电市占率第一的领军企业，明阳集团一直将向海图强、挺进深蓝作为战略，并持续投入。近年来，明阳集团携手中国三峡、中国海油，连续创造三项世界第一的海上漂浮式风电平台技术。未来漂浮式的发展空间在哪里？陈发桥介绍说，漂浮式风机的施工成本占三分之一的比例，施工还有巨大的降本空间。“明阳天成号”刚刚亮相，总负责人陈发桥向记者剧透，已经在开发下一代的漂浮式风机，基本上可以实现平价。

可以预见，未来，海上风电将形成新的产业链，也将带动更多新兴产业的发展，为新能源、清洁能源的革命源源不断地注入活力与能量。