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明阳智能的理智与情感



理智的市场判断与对半直驱技术的无上情怀,让明阳智能尽早赢取未来。

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在明阳智慧能源集团股份公司(下称“明阳智能”)总裁张启应看来,选择半直驱(也称中速传动、混合式)技术路线,是明阳智能的创新特质所至。在人人呐喊创新的时代,张启应看到的创新却来自扎实有依据的数据分析。其实,他自身就是最好的证明:他是行业中少数技术出身的总裁,足见明阳智能对技术创新的重视。

回头看来,对于半直驱技术路线上展现出的创新理念,验证了明阳智能对创新技术预判的准确性,同时,这种基因也深埋于明阳智能发展的整个轨迹:既理想主义,又实事求是;既无所畏惧,又深谋远虑,十三年的选择与坚守,暗自积蓄着成长的力量,一步步迈向成功彼岸。

握在手上的远方

“我曾经的与现在的老板都属于这样一类人,要与众不同,要做到最好。一个想创新,另一个会创新,我则希望帮他们将理想变为现实。”张启应在接受本刊记者专访时如是说。

2006年,当张启应还在德国设计公司aerodyn担任公司创始人Sonke Siegfriedsen的助理时,明阳智能已经引进与应用双馈技术路线两年,但基于对现有和未来市场的分析,明阳智能董事长张传卫毅然决然地转舵半直驱技术路线。

事实上,在风电技术路线“三兄弟”中,双馈的出现确实要比半直驱更早。据该技术的发明人之一Heier回忆,20世纪80年代初双馈的出现更像是一个偶然结果。当时有一个研究课题,他手上正好有一台双馈发电机派上了用场,而这款发电机并非为风电设计。通过各方努力,双馈成为风电主流技术路线之一。20世纪90年代初,Enercon公司的创始人Aloys Wobben更熟悉电气领域,对机械部件的可靠性较为担忧,发挥自身电气技术特长发明了直驱技术路线,并将变桨系统改由电机驱动,随后也实现了一定发展。

1998年,aerodyn公司的工程师们希望综合双馈与直驱的优势,并通过技术创新弥补其可能出现的不足,尽力减少敏感部件,去掉齿轮箱高速级,在一定程度上提升发电机转速,以进一步控制机组重量与体积。

“在aerodyn我接触和参与了各类技术的相关工作,使我意识到三种技术路线并非在各自成长、你追我赶,而是半直驱融合了另外两方的优秀基因,是进化的结果。”张启应这样解释。

创新与进化,如果这是明阳智能转向半直驱时的情感触动,那么明显更轻的重量和高可靠性,应该就是其下定决心前的理性抉择。资料显示,明阳智能采用半直驱技术路线的4.X机型,主机重量仅为96吨,这比一些机型轻了30%以上;其齿轮箱输出轴每分钟转速约在300转,速度不到高传动比齿轮箱输出轴的1/5。

据介绍,明阳智能最初推出的3MW与6MW半直驱机型,被称为SCD超紧凑型风电机组,相比其他集成度没那么高的半直驱技术方案,在理论上更接近设计的极致,尤其是最初采用的两叶片与下风向等技术特征,显得如此特立独行。

“在aerodyn与明阳智能的超紧凑技术方案中,原生就支持两叶片与三叶片,不存在必须配置两叶片的问题。之所以先尝试了两叶片机组,是因为明阳智能在广东着重考虑台风适应性,两叶片在这方面有先天优势。”张启应解释道。

业内人士或多或少会对明阳智能在台风适应性上的积极努力有所耳闻。明阳智能是国内对抗台风研究最前沿的整机商之一,为提升这方面的核心能力,他们甚至辗转于多个国家和地区的台风研究解决方案。

下风向的道理同样如此。据了解,考虑下风向的叶片捕风方式,是因为早在2008年明阳智能就展开了对漂浮式风电的布局。下风向机组可使浮体有更好的稳定性,同时偏航系统载荷更小,利于降低整机成本。张启应举例,这就像是在风中打伞,展开伞顶风走要费更多力气,还可能被吹翻;下风向顺风走,只要能抓住伞就无需控制方向,风能够直接吹正。

“2008年的梦想在2021年得到了实现,明阳智能的首台漂浮式机组成功入海,虽然它还不是下风向机组,但我们从未放弃对这它的研发,仍有一台下风向样机在测试,在明年推出的第二款漂浮式机型上,或许会变为现实。”张启应向本刊记者表示。

从原生沃土成长的技术组合

有业内人士回忆,在刚刚引进半直驱技术路线的几年中,明阳智能在新产品概念上风光无限,但在市场中显得有些沉寂,甚至有人将半直驱技术看作不那么成功的尝试。而在张启应看来,明阳智能探索半直驱技术路线的最初几年,是其技术的沉淀期,符合事物发展规律。

在与明阳智能合作的过程中,aerodyn公司主要提供的是概念级方案,还难以称之为产品。很多工程师将自身的梦想与执着寄托在该技术方案上,希望设计出全球最先进的风电机组。除两叶片与下风向外,还包括主控、变桨、变频集成控制系统,整流二极管+IGBT变频器,液压变桨与偏航系统,无机舱罩设计等。而创新需要消化与成熟的过程,特别是在大量创新概念叠加在一起时,技术实现与应用的复杂程度呈现几何式增长。

“明阳智能是一个有创新精神的企业,对于技术刨根问底,而非拿来主义。只不过是当时的理想与现实间有一定落差。”张启应认为。

2014年,张启应进入明阳智能,接手超紧凑型半直驱技术的研发与应用工作,希望将半直驱的理想进一步转化为现实。参与过这款技术方案设计的他,当然清楚卡脖子的问题在哪里。“梦想归梦想,产品归产品”,有可靠低成本的技术解决方案,就没必要钻进为创新而创新的牛角尖。

“理想主义与工业化思维要融合,在理想与现实之间找到一条兼顾的道路。”上任之初,张启应立即着手大量工作,包括与董事长张传卫讨论启动三叶片机型的研制。

正是在对半直驱技术的落地过程中,明阳智能通过搭建产品研发体系,实现了真正意义的自主创新能力。

首先是掌握了创新背后的方法。张传卫是一位进取型的实干家,对于创新有着相对积极的管理思路,这为明阳智能内部创造了创新平台与空间。除张启应所带入的理论与实践经验外,明阳智能还下大力气培养了整机、叶片、零部件设计团队,逐渐掌握机组最全面、底层、根本的设计方法与规律,使半直驱的技术应用与产业化有章可循。

其次是整合国际资源。“明阳智慧,全球资源”是张启应的八字箴言。更通俗地说,就是由明阳智能进行产品总体设计的把控,将所有系统平台搭建起来,再与每个系统平台中的全球最强机构合作,进一步实现技术与产品的优化创新。

“我们知道自己想要什么,也知道他们会什么。”张启应说。例如,对于齿轮箱的设计,明阳智能分别与英国、瑞士、德国的相关机构合作,充分发挥其各自优势,从而获得最佳方案。

此外是建设安全可靠的供应链。由于明阳智能掌握了超紧凑型半直驱的底层技术逻辑与全套设计能力,与部件商的合作可以更灵活,这使其具备了推动超紧凑型半直驱零部件国产化的实力。目前,明阳智能半直驱机组几乎所有零部件均已实现国产化。

在张启应看来,最为津津乐道的是与某航空企业的合作:“一方面,海上风电对于可靠性要求很高,我们在思索与类比,是什么样的产品在可靠性上的要求最高,答案是航空航天产品;另一方面,明阳智能柔性销技术与航空齿轮箱使用的技术如出一辙,航空齿轮箱生产厂家在这方面具备先天基因优势。恰逢这家航空企业有意进入风电行业,两方合作一拍即合。”

通过多年布局,明阳智能对概念化的超紧凑型半直驱技术进行了大量创新优化,并实现产业化落地。例如对齿轮箱实施大量优化升级;在整机的控制策略智能化水平方面也进行了明显提升,对机组进一步降载;目前所采用的发电机,内部磁钢布置方式已经由表贴式改为更可靠的镶嵌式。

“我们经常说想到、看到、做到。时至今日,超紧凑型半直驱技术成功产业化,这是明阳智能持续追求技术创新的结果。”张启应认为。

推动大型化降低度电成本

在2020北京国际风能大会暨展览会上,明阳智能发布了MySE11-203与MySE6.25-172两款海陆大容量机组,皆采用其超紧凑半直驱技术,机舱重量分别低于360吨与160吨。值得注意的是,MySE11-203是我国风电机组风轮直径首次突破200米,最初定位于国际市场,目前已在国内外均获得订单。

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2020年,明阳智能发布MySE-11MW 风电机组

由此看来,如果说哪家整机商最不予余力地推动机组大型化,明阳智能一定是答案之一。据张启应介绍,该公司已经推出的产品只是大型化过程中的一员,明阳智能将借此与世界最顶级的海上风电整机制造商同台竞技,进一步推出16MW机型。

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2021年,明阳智能宣布推出MySE 16.0-242 海上风电机组

那么,明阳智能为什么如此坚定不移地走向大型化发展道路呢?背后逻辑应该是市场需求与技术特质所产生的双重作用。

风电开发要算明白经济账。从行业视角来看,资源是珍贵的,机组大型化能够更集约地利用风能资源与土地资源,为风电更大规模发展打下基础;从项目的视角来看,大型化使一定装机规模下的机组数量减少,能降低基础、运维、吊装等方面的成本;从产品的视角来看,由于机组主控与弱电系统在不同单机容量的成本差异不大,大型化有利于减少机组使用数量,从而降低主机产品单位千瓦造价。尤其是在海上风电项目中,这表现得更明显。海上风电项目开发中一项重要的成本因素在海洋工程,吊装计量单位为台数而非容量。因为海上吊机的容量可达数千吨,对机组的重量不敏感。

出于对度电成本更低的不懈追求,未来的市场需要更大容量机组已是不争的事实,而半直驱的技术特质,恰好具备满足机组大型化发展的基本要素。

据张启应回忆,大型化是很早就出现的风电机组发展方向,2003年已经诞生了三款5MW机型,分别是330吨的Multbird半直驱机型、400多吨的Repower双馈机型和500多吨的Enercon直驱机型。其中,前两个机型或多或少与aerodyn的设计有关。机组重量在当时即是整机设计要素之一,但在当时的市场环境下,很多公司没有认识到其重要性,明阳智能则牢牢把握住契机。

与一些整机商的简单放大相比,明阳智能因为掌握了底层设计能力,可以从“零”开始对机型进行大型化设计。张启应说:“就像一个孩子小时候长得很漂亮,但长大了会是另一个样,明阳智能会通过掌握技术精髓实现真正意义的创新,而不是简单放大。”

显然,明阳智能更关心的是如何解决机组大型化所出现的挑战,并努力通过提高自身设计能力和供应商紧密合作解决问题。比如零部件大了后,制造工艺是不是能够有效支撑,会否触及到材料和工艺的性能极限,能否进一步提升大容量机组的发电性能等。

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我国首台漂浮式海上风电机组启运。

令张启应感到欣慰的是,明阳智能海上漂浮式大容量机组技术的探索获得了实质性进展。“得益于半直驱技术,明阳智能的海上大容量机组不仅轻,还可靠,可以将浮体做得很小,降低系泊系统载荷。同时,轻量化意味着明阳智能的大容量机组成本更低,附加以更小的浮体,能进一步降低项目的综合成本。”

凭借着准确的市场判断与对半直驱技术的持续投入,明阳智能紧紧抓住了机组大型化机遇,在创新带动降本增效的路上获得行业越来越多的掌声。与此同时,明阳智能也不再纠结怎样在市场竞争中展示自身技术实力,而是充分利用自主创新能力,以更为坚定与自信的脚步,迈向前人未曾涉足的新天地。