攻克风电安全难题，引领“双碳技术创新”

　　由国家能源集团科学技术研究院有限公司牵头申报的《风电机组安全可靠性关键技术与装备研发及应用》研究成果,荣获“中电联2024年度电力创新奖”一等奖,这一殊荣不仅是对项目团队历时五年在风电领域重大科技攻关成果的肯定，也标志着我国在风电安全领域实现从跟跑到领跑的跨越式突破。

　　凝聚团队力量，冲破技术壁垒

　　在“双碳”战略的大背景之下，我国新能源产业发展态势极为迅猛，风电领域成果斐然。截至目前，风电装机容量已成功突破5亿千瓦，风机数量超800万台。然而，在产业飞速跃进的进程中，塔筒结构性疲劳开裂、螺栓失效断裂、叶片损伤断裂、电气设备火灾事故等诸多安全风险隐患也逐渐浮出水面。据统计，在风电产业中倒塔、起火和叶片断裂这三类事故的占比超过七成，开展在役风电机组安全检测和监控研究迫在眉睫。在此背景下，国家能源集团科学技术研究院有限公司勇挑重担，与武汉理工大学、武汉中科创新技术股份有限公司等单位展开紧密合作，以实现攻克技术难题、保障风电机组安全运行为目标，依托深厚的技术积累和无畏的创新精神，踏上了艰辛的研发之路。他们深入剖析每个问题的根源，从材料特性、力学原理、环境因素等多维度展开研究，冲破一系列技术壁垒，最终成功构建起一套覆盖机组全生命周期的智能监测体系，为风电设备安全运行保驾护航。团队的重要成果之一“基于纵波/横波同步监测的螺栓检测技术”创新性地利用纵波与横波同步监测，实现了螺栓细微应力变化捕捉，有效填补行业技术空白，它的提前感知和预警能力为运维人员争取到了宝贵的处理时间，可前置性预防因螺栓失效引发的塔筒开裂等严重事故;“磁力爬壁机器人检测系统”通过搭载先进的检测设备，灵活穿梭于百米高空，能够快速、精准地对塔筒焊缝进行全方位扫描，检测效率相比传统检测方式提升80%，大大缩短了检测周期，降低了运维成本，同时也保障了检测人员的安全;“内埋式光栅传感技术”可实时感知叶片的应变、温度等参数变化，利用先进算法对数据进行深度分析，实现对叶片损伤的精准预测，使运维人员能够及时采取修复措施，有效延长叶片使用寿命，避免叶片断裂事故的发生。

　　智驭装备革新，重塑运维生态

　　该项目自主研发的“新型多参量监测装置”已在数十家风电场成功投入使用。中华山风电场现场技术负责人满怀自豪地介绍道：“这套系统就像给机组装上‘智慧神经’，能实时感知每个关键部位的细微变化。”。该系统能够全方位地捕捉机组运行过程中的各类数据，从电机的温度、振动到零部件的应力变化，再到风速、风向等环境参数，这些传感数据就像风电机组的“健康指标”，而智能监测平台则如同一位医术精湛的“医生”，将这12类传感数据进行整合分析。平台采用先进的AI算法，对海量数据进行深度挖掘。通过对历史数据和实时数据的对比分析，它能够提前预判机组可能出现的故障，实现故障预测精准度大幅提升40%。这套装置在中华山风电场连续稳定运行长达300天，它运行期间表现卓越，成功预警了3起潜在热隐患事故，每一次预警都犹如一场及时雨，让运维人员能够提前采取措施，避免了可能发生的严重故障。同时，该装置带来的不仅仅是故障预测精准度的提升，运维成本也得到了显著降低。以往，为了确保风电机组的正常运行，运维人员需要频繁地进行人工巡检，耗费大量的人力、物力和时间。而现在，借助智能监测平台，运维人员可以根据系统的预警信息，有针对性地进行维护，大大减少了不必要的巡检次数和运维成本，以“新质生产力”重塑风电行业运维生态体系。

　　践行绿色之路，护航产业远航

　　在“双碳”目标指引下，风电产业作为清洁能源主力军正迎来跨越式发展。面对海上风电大型化、陆上风电高塔化的发展趋势，如何确保机组全生命周期安全稳定运行，成为护航产业可持续发展的关键课题。本项目成果通过先进的监测与预警技术，实时捕捉风电机组运行中的潜在风险，提前采取措施化解危机，保障风电机组安全可靠运行。

　　在结构安全领域，基于光纤光栅传感与数字孪生技术的螺栓应力监测系统，实现了对塔筒、轮毂等关键部位上万颗高强度螺栓的在线诊断。通过构建应力分布图谱与智能预警模型，系统可提前72小时预判螺栓松动、断裂风险，成功将重大机械故障率降低至0.02‰以下。某沿海风场应用后，单台机组年维护成本降低45万元，相当于减排二氧化碳180吨。针对百米级叶片健康管理难题，通过建立叶片“应力-振动-形变”多物理场耦合模型，系统不仅能识别表面损伤，更能穿透复合材料结构预判内部缺陷演化，使叶片维护周期从3个月延长至12个月。在西北某风电场应用中，该技术助力叶片使用寿命延长15%，相当于每年减少复合材料固废120吨。

　　热隐患防控方面，基于红外热成像与深度学习的预警平台，构建了包含发电机轴承、变流器、电缆接头等200余个测温点的智能感知网络。通过建立设备热力学特征数据库与故障演进模型，系统可提前48小时预警过热风险。南方某高温高湿风场应用后，电气系统故障率下降76%，相当于每年避免电量损失1200万千瓦时，减少碳排量9600吨。

　　从黄海之滨的潮间带到戈壁深处的无人区，我们正在构建"感知-诊断-决策"的智慧风电生态。这不仅为每台风电机组延长8-10年使用寿命，更推动行业向预测性维护转型，每年可为全产业链节约运维成本超50亿元，减少碳排量200万吨。我们正以数字化手段重塑风电运维模式，用科技力量筑牢安全底线，让每一缕清风都转化为推动双碳目标的绿色动能，护航中国风电产业向着深远海、大基地稳健前行。(黄乔生 许永胜)