2017年11月17日,聯(lián) 合動力南非德阿24.45 萬千瓦項目竣工投產(chǎn)
多年來堅持在創(chuàng)新上進行大手筆投入的國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司(以下簡稱“聯(lián)合動力”),已經(jīng)開始從中獲得豐厚回報。
2019 年 1 月 8 日,國家科學技術(shù)獎勵大會在北京隆重舉行,聯(lián)合動力作為第一完成單位及第一完成人參與的科研成果——“高效低風速風電機組關鍵技術(shù)研發(fā)和大規(guī)模工程應用”獲得國家科學技術(shù)進步獎二等獎,該公司由此成為近十年來首個以第一完成單位及第一 完成人摘得此獎項的風電裝備制造企業(yè),也是其繼 2016 年之后,再獲這一殊榮。
公開資料顯示,國家科學技術(shù)進步獎是國務院設立的國家科學技術(shù)獎五大獎項之一,授予在技術(shù)研究、技術(shù)創(chuàng)新、推廣應用、促進高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,以及完成重大科學技術(shù)工程等過程中做出創(chuàng)造性貢獻的中國公民和組織。
記者了解到,上述獲獎成果是聯(lián)合動力針對我國風電發(fā)展趨勢以及低風速風電開發(fā)的難點,依托國家“973”和科技支撐計劃等科技項目,通過“產(chǎn)學研”協(xié)同攻關,聯(lián)合多家機構(gòu)歷時數(shù)年完成,在低風速風電機組的設計方法、軸承研制、運行控制以及評估診斷等方面取得重大突破,有效推動我國風電行業(yè)技術(shù)進步和風電裝備制造品質(zhì)的提升,為我國引領全球低風速風電技術(shù)發(fā)展提供重要支撐??梢哉f, 獲得國家科學技術(shù)進步獎是實至名歸。
此前的 2018 年 12 月 25 日,聯(lián)合動力還憑借自主發(fā)明的專利——“一種風電場功率協(xié)同控制方法及其系統(tǒng)”在由國家知識產(chǎn)權(quán)局和世界知識產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)主辦的第二十屆中國專利獎頒獎大會上斬獲中國專利金獎,成為我國風電制造領域首個作為專利權(quán)人獲得該獎的企業(yè)。 據(jù)悉,專利金獎是專利領域的最高獎項, 是唯一一個得到我國政府和世界知識產(chǎn)權(quán)組織 (WIPO)雙重認可并授予專利權(quán)的重要獎勵。 其評選強調(diào)項目的專利技術(shù)水平,注重在市場轉(zhuǎn)化過程中的運用情況。 聯(lián)合動力的獲獎專利針對集群風電機組,提出融合尾流預測和智能分群的多約束、多目標功率優(yōu)化策略,實現(xiàn)風電場有功功率最大化,并利用自學習方法提高了控制方法的適應能力。
一年兩獲國家級大獎,不經(jīng)意間創(chuàng)造了風電行業(yè)的一項新紀錄,折射出聯(lián)合動力在創(chuàng)新方面的深厚積累。目前,這家企業(yè)累計申請專利 1282 項,擁有授權(quán)專利 879 項 ;共獲得國 家科技進步二等獎、中國電力科技進步一等獎等 68 個獎項?;趯ζ湔w實力的認可,美國著名咨詢機構(gòu) Totaro & Associates 曾在《全球風能創(chuàng)新趨勢報告》中將聯(lián)合動力的技術(shù)創(chuàng)新力排在中國第一、全球第四。
記者獲悉,這些創(chuàng)新成果已經(jīng)從紙面走向?qū)嵺`,轉(zhuǎn)化為一個個可應用的產(chǎn)品和解決方案。
以“高效低風速風電機組關鍵技術(shù)研發(fā)和大規(guī)模工程應用”課題為例,期間研發(fā)的機型被廣泛應用于 100 多座風電場,遍布全國 23 個省份,累計并網(wǎng)機組數(shù)量達到 5051 臺, 總裝機容量 820.2 萬千瓦。它們的實際運行表現(xiàn)優(yōu)異,在江蘇、湖北、湖南、廣西等典型低風速地區(qū)的風電機組年利用小時數(shù)排名中居于前列。
此外,還有共計 163 臺、總裝機容量 24.5 萬千瓦的機組出口至南非,成為目前我國風電設備出口單個項目最大的訂單。2018 年 6 月 11 日,聯(lián)合動力獲得南非國家電網(wǎng)公司 (ESKOM)簽發(fā)的并網(wǎng)模型及測試一致性驗證報告,一次性通過驗收,完成了南非項目的并網(wǎng)模型仿真、現(xiàn)場測試、實測與模型的一致性驗證工作,標志著該公司的并網(wǎng)技術(shù)處于國際先進水平。
走到如今的創(chuàng)新高度,聯(lián)合動力用了十多年的時間,一套完善的研發(fā)體系與保障機制逐步形成。
這里值得一提的是風電設備及控制國家重點實驗室。它依托于聯(lián)合動力,以風電設備及控制技術(shù)研發(fā)為中心,重點研究解決我國風電產(chǎn)業(yè)面臨的重大共性、關鍵技術(shù)難題,取得一批重要科研成果及專有技術(shù)。2018 年,實驗室順利通過科技部的評估,獲得“良好”評價。
“圍繞建設我國風電產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心、服務中心、信息中心和人才培育中心的目標, 我們將充分發(fā)揮企業(yè)國家重點實驗室科技創(chuàng)新平臺作用,將之打造成風電領域科技創(chuàng)新的探路尖兵。”聯(lián)合動力相關負責人指出。
為了充分釋放這一平臺的價值,這家企業(yè)堅持“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的運行機制,與美國國家可再生能源實驗室(NREL)、丹麥國家實驗室(RISOE)、中國科學院、清華大學、華北電力大學等科研院所建立穩(wěn)定的交流機制,開展以橫向課題為載體的多元化國際合作。
擁抱合作就要求必須打破原有的條條框框限制,在部門間以及產(chǎn)業(yè)鏈上實現(xiàn)深度融合。 針對于此,在內(nèi)部,聯(lián)合動力圍繞及時供貨、 質(zhì)量保障、服務時效、新產(chǎn)品研發(fā)等重點工作進行有效橫向分解,加強各部門協(xié)同聯(lián)動,逐步打破“部門墻”;面對上下游合作伙伴,該公司運用集成產(chǎn)品開發(fā)(IPD)模式,通過采用矩陣式項目組織結(jié)構(gòu)、平臺化產(chǎn)品開發(fā)策略, 與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新,推進部件標準化及模塊化設計。這促使一批設計冗余得到優(yōu)化,關鍵部件機械載荷降低 5% —— 25%。新產(chǎn)品開發(fā)效率也得到提升,周期縮短 50%,具備一年推出 16 款新機型的能力。
有了優(yōu)秀平臺的支撐,并不意味著創(chuàng)新就成為水到渠成的事。按照聯(lián)合動力高層的理解, 人才的“厚度”是決定創(chuàng)新“深度”的另一個更為關鍵因素。
基于這樣的共識,這家企業(yè)著力推進創(chuàng)新型人才隊伍建設,每年引進 30 名以上的技術(shù)高端人才,形成了一支面向國際風電科技前沿的技術(shù)團隊。其中,碩士以上學歷人員占 72.9%。 要調(diào)動人的積極性,激勵機制是必不可少的。
該公司堅持科技創(chuàng)新和制度創(chuàng)新雙輪驅(qū)動,建立管理和技術(shù)發(fā)展雙通道,推行技術(shù)要素參與收益分配,實行崗位分紅機制,前 20% 員工的平均分紅高于后 20% 員工的 4 倍。
在這些措施的刺激下,創(chuàng)新的活力被全面激發(fā)。2018 年,聯(lián)合動力開展了 108 個質(zhì)量管理課題,節(jié)約工時 5882 小時,改進成果獲全國質(zhì)量協(xié)會的 12 個優(yōu)秀獎。
“員工還踴躍投入到后服務產(chǎn)品的研發(fā)中,完成了主控程序、槳距角識別優(yōu)化等三大類、15 項產(chǎn)品,使得后服務市場新簽合同額年均增長 30%。”前述負責人補充說。
創(chuàng)新加速了機組技術(shù)的研發(fā),但這顯然不是它的全部價值體現(xiàn)。在聯(lián)合動力,創(chuàng)新滲透到業(yè)務鏈條的各個環(huán)節(jié)。例如,這家企業(yè)在吊裝中運用全新的單點吊裝方案,將專用吊具剛性連接輪 轂,主吊點、葉輪重心及輔助吊點為三點一線設計。與常規(guī)吊裝方式相比,此方案具有載荷傳遞路徑更優(yōu)、安裝簡單可靠、姿態(tài)調(diào)整便捷、對接準確高效、拆卸作業(yè)安全、吊裝用時少等優(yōu)勢。
就當前而言,數(shù)字化技術(shù)無疑是創(chuàng)新的一個重要抓手。 在并網(wǎng)環(huán)節(jié),聯(lián)合動力自主研發(fā)出能量矩 陣 E-Matrix 系統(tǒng),調(diào)頻響應時間小于 0.6 秒, 并于 2018 年 9 月一次性通過國家電網(wǎng)并網(wǎng)符合性測試,獲得我國首張風電場快速頻率響應性能 測試證書。UP-WindEYE 系統(tǒng)則是專門針對風電運維后市場推出的智慧風電場服務平臺,具有高速互聯(lián)、電網(wǎng)支撐、能量管理、場站調(diào)度自動化、全景監(jiān)控、健康評估等六大功能,集成了高速互聯(lián)的風電場實時通信、卓越的電網(wǎng)支撐技術(shù)、 先進的能量管理、強大的數(shù)據(jù)采集和分析、精準的壽命評估與故障預警診斷等模塊,使風電場數(shù)據(jù)傳輸速度提高 50 倍。
從“制造”轉(zhuǎn)向“智造”,是我國高端裝備制造業(yè)面對的重大時代命題,聯(lián)合動力在這方面積極探索出一條自己的發(fā)展路徑。記者走訪該公司位于江蘇連云港的制造車間時注意到,智能化無處不在,風電機組傳動鏈智能裝配平臺、變槳軸承鎖緊裝置和偏航軸承鎖緊裝置、機架自動翻轉(zhuǎn)裝置、風電機組全生命周期在線檔案系統(tǒng)等全面進入生產(chǎn)的關鍵工序中。
基地負責人以對接裝配工序為例介紹說,在傳統(tǒng)模式中,這項工作主要依靠行車輔助,由人工測量裝配間隙來實現(xiàn)主軸與齒輪箱的對接。這樣做的缺陷是顯而易見的,“對操作人員的經(jīng)驗要求極高,稍有不慎,會極易造成主軸與齒輪箱連接部位的劃傷,導致零部件二次返工,且由于主軸受行車位置所限,增加了裝配過程中高空墜落和脫鉤發(fā)生的概率,威脅人身安全”。
聯(lián)合動力采用的傳動鏈智能化裝配平臺內(nèi)嵌模塊化控制器及高精度傳感器,數(shù)據(jù)每秒被采集和運算 100 次以上,主軸軸端與齒輪箱輸入軸套的配合精度控制在 0.02mm 以內(nèi)。它的人機交互能力強,工作人員能夠觸屏操作。由此,主軸與齒輪箱可以實現(xiàn)自動對中、對接,大大縮短生產(chǎn)周期,降低安全風險,提高對中精度。
變槳軸承鎖緊裝置和偏航軸承鎖緊裝置則是為解決傳統(tǒng)螺栓緊固方式存在的勞動強度大、效率低、力矩不達標等問題。借助這套系統(tǒng),整個裝配過程高度自動化,操作人員使用遙控器操作即可。 由于采用多把扭矩扳手同時進行作業(yè),還極大提升了生產(chǎn)效率,并相應提高螺栓鎖緊的質(zhì)量。
“在機架翻轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中,傳統(tǒng)方式依靠行車作業(yè),不僅效率偏低,人員安全也無法得到保障。”上述負責人進一步指出,這讓機架自動翻轉(zhuǎn)裝置有了用武之地。它通過角度傳感器快速反饋翻轉(zhuǎn)速度和翻轉(zhuǎn)角度,讓整個過程更加穩(wěn)定、可靠。同時,原先需要借助行車等重型設備進行的操作,在該平臺的觸屏界面中就能完成,加上其具有故障報警和數(shù)據(jù)遠程傳輸功能,極大提升了安全系數(shù)。
他還透露,這些系統(tǒng)目前廣泛應用于聯(lián)合動力的各個制造基地,帶來的效果十分明顯。數(shù)據(jù)顯示,僅采用變槳軸承鎖緊裝置就將效率提升了 700%,原先需要 4 人花費 5 個小時做完的工作,現(xiàn)在由 1 人在 2.5 個小時內(nèi)就可以完成。
在這個過程中直接受益的當屬聯(lián)合動力,但該公司高層更愿意將采取上述舉措的落腳點放在為客戶創(chuàng)造價值上,即以客戶需求為導向,依托創(chuàng)新,為市場提供高性能的風電設備以及高效率的服務, 使客戶的收益最大化。
“創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂。實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略,是聯(lián)合動力把握高端裝備制造業(yè)發(fā)展大邏輯的關鍵抉擇。” 聯(lián)合動力高層表示,“我們將堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展 方向不動搖,真抓實干、積極作為,為聯(lián)合動力成為世界一流風電企業(yè)而努力奮斗。”