風電機組技術現狀及發展方向

  一江西十一选五开奖结果、前言

  風能是資源潛力巨大、技術較為成熟的可再生能源,在減排溫室氣體江西十一选五开奖结果江西十一选五开奖结果、應對氣候變化的新形勢下,越來越受到世界各國的重視,并已在全球大規模開發利用〗魇谎∥蹇苯峁?!笆晃濉钡健笆濉逼陂g江西十一选五开奖结果,我國風電經歷了飛速發展的十年,風電成為繼火電、水電之后的第三大電源。根據全球風能理事會統計,2017年,我國風電新增裝機容量達19.5GW,累計裝機容量達188.2GW,占全球風電總裝機量的35%。根據中國電力企業聯合會的統計數據,2017年,我國風電裝機量占全國發電裝機總量的9.2%,風電的年發電量占全國發電總量的4.8%江西十一选五开奖结果。

  我國開展風電技術研發已有40多年的歷史,與歐美國家同時起步,早期主要由科研機構和大專院校進行樣機研究和試制江西十一选五开奖结果,在“九五”和“十五”期間江西十一选五开奖结果,我國首批風電整機制造企業初步掌握了定槳距機組總體設計技術,實現了規?;a,邁出了產業化發展的第一步?!笆晃濉币詠?,隨著國家陸續制定出臺了促進風電等可再生能源發展的相關法規和扶持政策,眾多國內外企業大舉投入中國風電制造業江西十一选五开奖结果,通過引進生產許可證江西十一选五开奖结果、建立合資企業、開展自主研發或聯合研發等手段,研制兆瓦級以上風電機組產品江西十一选五开奖结果。經過一定時期的風電機組技術引進和產業化生產江西十一选五开奖结果,國內風電整機制造企業對風電技術開發的路線圖江西十一选五开奖结果、關鍵要素和潛在風險的認識日益深入,開發出若干具有自主知識產權的機型江西十一选五开奖结果,在單機容量上也逐漸接近國際領先水平江西十一选五开奖结果。

  我國風電企業通過引進消化吸收和再創新,掌握了關鍵核心技術,并且在適應低風速條件和惡劣環境的風電機組開發方面取得了突破性進展,處于全球領先地位江西十一选五开奖结果,在大容量機組開發上也基本實現了與世界同步。這些成就江西十一选五开奖结果,既保證了我國風電產業的持續快速發展,也為我國風電產業實現從大到強的跨越式發展奠定了基礎。

  為適應我國中東部和南部地區巨大的低風速資源,近年來很多整機設備廠商紛紛推出高塔筒和長葉片等方案江西十一选五开奖结果,在技術開發的過程中借鑒了歐洲廠商的經驗,但也有不少是我國的設備廠商因地制宜,根據國內資源和產業配套情況提出的一些新的思路和方法,體現出我國整機設備廠商在技術路線方面已經開始具備一定的自主創新能力。

  我國在風電機組領域的基礎研究和共性技術研究方面相對不足,風電機組設計軟件及載荷評估所用的軟件絕大部分為歐洲公司產品江西十一选五开奖结果江西十一选五开奖结果,設計標準和理念方面基本全部按照DNV.GL公司提出的風電機組認證規則及國際電工委員會(IEC)提出的IEC61400系列風電機組技術標準的要求進行,未充分考慮到我國風能資源、自然環境和電網接納方式的特殊性。國外風電行業在跨行業的技術整合與成果轉化方面非?;钴S,一直以來引領主流技術的發展路線江西十一选五开奖结果,在基本理論、基礎工藝和材料應用等方面至今仍具有領先優勢。從長期來看,風電是一個對設備可靠性要求非常高的資金與技術密集型產業,從全球范圍來看,由于風電機組產業的技術和資金門檻的提高,行業集中度也在不斷提高。

  二、風電機組技術的發展現狀

 ?。ㄒ唬┐笮惋L電機組整機設計與制造發展現狀

  1.大型風電機組的開發

  在市場需求和競爭的推動下,中國大型風電機組開發技術升級和國際化進程不斷加快。當前我國1.5~4MW風電機組已形成充足的供應能力,部分機組制造商的5~6MW風電機組樣機也已下線江西十一选五开奖结果。

  目前江西十一选五开奖结果,國外主要的整機制造商已經完成4~7MW級風電機組的產業化,8~10MW級的風電機組樣機已掛機江西十一选五开奖结果,歐美整機設計公司均進入到10MW級整機設計階段。維斯塔斯風力技術公司(Vestas)和德國Senvion公司都發布了將開發200m左右葉輪直徑的10MW風電機組的計劃,2018年美國通用電氣公司宣布將在3年內完成12MW海上風電機組的開發。

  在全球范圍內,歐洲海上風電發展起步最早,裝機規模占比最高江西十一选五开奖结果。2017年江西十一选五开奖结果,歐洲新增海上風電裝機量即達到了3GW,迎來井噴式的增長。這說明歐洲廠商通過多年的實踐,積累了豐富的設計和工程經驗,對于海上風電投資回報和風險控制具有充分的信心。

  目前,歐洲6MW海上風電機組已形成產業化能力并實現批量裝機,8MW海上風電機組進入樣機試運行階段,更大容量的海上風電機組也已經開始進行設計。在海上風電機組基礎方面,歐洲具備了單樁、多樁、重力樁、導管架等多種樣式基礎形式的設計、制造能力。在海上風電業務領域,技術、資金和工程經驗的壁壘比陸上風電更為顯著江西十一选五开奖结果,美國西門子公司、西班牙歌美颯集團在該領域已經形成了巨大的領先優勢。

  我國已有少量海上風電場投入運行,由于缺少海上風電場示范經驗江西十一选五开奖结果,尚未完全掌握風電機組的設計開發與整個海上風電工程設計的協調性,導致占海上風電投資成本較大比例的基礎、線路和變電站設計成本難以降低,加之機組的可靠性仍未得到充分驗證江西十一选五开奖结果,海上風電的投資回報存在較大的不確定性。因而,需要通過對風電機組控制策略江西十一选五开奖结果、葉片江西十一选五开奖结果、塔架、并網特性的深度定制和研究,實現風電機組與海上風電工程設計的整體優化,避免各部件單獨設計導致過剩及浪費江西十一选五开奖结果,有效降低海上風電度電成本。

  2.零部件配套

  在風電機組零部件配套方面江西十一选五开奖结果,我國風電產業已經形成包括葉片江西十一选五开奖结果、塔筒江西十一选五开奖结果、齒輪箱、發電機、變槳和偏航系統、輪轂、變流器等在內的零部件生產體系。上述主要零部件的產量均已居全球第一位,除配套國產整機廠商外江西十一选五开奖结果,部分零部件也對國外廠商有少量配套。但是,在高性能軸承、油脂、傳感器江西十一选五开奖结果、控制器等方面,國產零部件尚不能實現對進口零部件的完全替代。

  我國風電產業領域各類零部件在工程應用方面積累了大量經驗,但在設計原理和優化方法、新材料和新工藝的運用江西十一选五开奖结果、零部件開發過程中的多物理場仿真和全性能驗證測試江西十一选五开奖结果、高性能零部件的品質管控等方面仍然存在短板,在機組控制技術和整機江西十一选五开奖结果、零部件具體運行性能關聯性的研究方面尚存在很大不足。

  總體來看江西十一选五开奖结果,我國風電整機和零部件配套行業不同程度地存在著大而不強江西十一选五开奖结果、泛而不精的現象江西十一选五开奖结果,在基礎材料和工藝技術方面的研究比較欠缺江西十一选五开奖结果,在長期可靠性、產品一致性方面與部分進口產品尚存在差距。多數零部件廠商在考慮設計開發和工程應用時多著眼于自身,在系統性認識和產業鏈深度合作方面仍需要進一步加強江西十一选五开奖结果。

  3.風電試驗平臺

  國外風電實驗室大多覆蓋風能資源評估江西十一选五开奖结果、風電機組現場測試、傳動鏈平臺測試、風電并網仿真等領域。如美國國家可再生能源實驗室(NREL)建立了不同時間尺度的風能資源預測模型、7MVA多功能電網擾動模擬裝置江西十一选五开奖结果、5MW風電機組傳動鏈測試平臺等研究平臺,具有國際先進水平的風電/光伏發電設備及零部件的試驗研發能力江西十一选五开奖结果;丹麥國家可再生能源實驗室(DTU/RIS?)在風能領域的研究包括風能資源評估與微觀選址、風電功率預測江西十一选五开奖结果、風電并網與控制、海上風電、空氣動力學研究和設計江西十一选五开奖结果、結構設計和可靠性、遙感和試驗、邊界層氣象與湍流、材料等。

  我國目前僅有部分風電企業建設有自己的動力試驗平臺江西十一选五开奖结果,但是測試功能相對單一,不具備公共性和獨立性,各廠商大多根據自身的經驗、認識和產品開發的側重點來開展研究性試驗,開放交流顯著不足江西十一选五开奖结果。

  2010年,我國在張北建立了國家風電技術檢測與研究中心,借助公共試驗場開展了一系列風電設備的現場運行性能和電網適應性測試,為我國提高產業技術能力和加快規慕魇谎∥蹇苯峁?;l展提供了有效助力。我國適合開發海上風電的區域集中在東南沿海江西十一选五开奖结果,具有臺風、鹽霧江西十一选五开奖结果、高溫、高濕等惡劣氣候特點。目前我國針對上述風電應用環境江西十一选五开奖结果,系統性的專業檢測技術能力尚未形成,亟需加強相關檢測能力建設。而歐美針對海上風電場在建設和運行期間對水文、電網、氣象、生物等影響已開展了多項檢測研究活動江西十一选五开奖结果,并且開發出一系列專用測試設備。

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關鍵詞: 區塊鏈, 風電

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風電機組技術現狀及發展方向

發布時間:2019-06-26   來源:能源情報

  一、前言

  風能是資源潛力巨大、技術較為成熟的可再生能源江西十一选五开奖结果,在減排溫室氣體、應對氣候變化的新形勢下,越來越受到世界各國的重視,并已在全球大規模開發利用江西十一选五开奖结果〗魇谎∥蹇苯峁“十一五”到“十二五”期間,我國風電經歷了飛速發展的十年,風電成為繼火電、水電之后的第三大電源江西十一选五开奖结果。根據全球風能理事會統計,2017年江西十一选五开奖结果,我國風電新增裝機容量達19.5GW江西十一选五开奖结果,累計裝機容量達188.2GW,占全球風電總裝機量的35%江西十一选五开奖结果。根據中國電力企業聯合會的統計數據江西十一选五开奖结果,2017年,我國風電裝機量占全國發電裝機總量的9.2%,風電的年發電量占全國發電總量的4.8%。

  我國開展風電技術研發已有40多年的歷史,與歐美國家同時起步江西十一选五开奖结果,早期主要由科研機構和大專院校進行樣機研究和試制,在“九五”和“十五”期間,我國首批風電整機制造企業初步掌握了定槳距機組總體設計技術,實現了規?;a江西十一选五开奖结果,邁出了產業化發展的第一步?!笆晃濉币詠?,隨著國家陸續制定出臺了促進風電等可再生能源發展的相關法規和扶持政策,眾多國內外企業大舉投入中國風電制造業,通過引進生產許可證江西十一选五开奖结果、建立合資企業、開展自主研發或聯合研發等手段,研制兆瓦級以上風電機組產品。經過一定時期的風電機組技術引進和產業化生產,國內風電整機制造企業對風電技術開發的路線圖、關鍵要素和潛在風險的認識日益深入江西十一选五开奖结果,開發出若干具有自主知識產權的機型,在單機容量上也逐漸接近國際領先水平。

  我國風電企業通過引進消化吸收和再創新江西十一选五开奖结果,掌握了關鍵核心技術,并且在適應低風速條件和惡劣環境的風電機組開發方面取得了突破性進展,處于全球領先地位江西十一选五开奖结果,在大容量機組開發上也基本實現了與世界同步。這些成就,既保證了我國風電產業的持續快速發展,也為我國風電產業實現從大到強的跨越式發展奠定了基礎江西十一选五开奖结果。

  為適應我國中東部和南部地區巨大的低風速資源,近年來很多整機設備廠商紛紛推出高塔筒和長葉片等方案,在技術開發的過程中借鑒了歐洲廠商的經驗,但也有不少是我國的設備廠商因地制宜,根據國內資源和產業配套情況提出的一些新的思路和方法,體現出我國整機設備廠商在技術路線方面已經開始具備一定的自主創新能力。

  我國在風電機組領域的基礎研究和共性技術研究方面相對不足,風電機組設計軟件及載荷評估所用的軟件絕大部分為歐洲公司產品江西十一选五开奖结果,設計標準和理念方面基本全部按照DNV.GL公司提出的風電機組認證規則及國際電工委員會(IEC)提出的IEC61400系列風電機組技術標準的要求進行,未充分考慮到我國風能資源、自然環境和電網接納方式的特殊性。國外風電行業在跨行業的技術整合與成果轉化方面非辰魇谎∥蹇苯峁?;钴S,一直以來引領主流技術的發展路線,在基本理論、基礎工藝和材料應用等方面至今仍具有領先優勢。從長期來看,風電是一個對設備可靠性要求非常高的資金與技術密集型產業,從全球范圍來看,由于風電機組產業的技術和資金門檻的提高,行業集中度也在不斷提高。

  二、風電機組技術的發展現狀

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  1.大型風電機組的開發

  在市場需求和競爭的推動下,中國大型風電機組開發技術升級和國際化進程不斷加快。當前我國1.5~4MW風電機組已形成充足的供應能力,部分機組制造商的5~6MW風電機組樣機也已下線。

  目前江西十一选五开奖结果,國外主要的整機制造商已經完成4~7MW級風電機組的產業化,8~10MW級的風電機組樣機已掛機江西十一选五开奖结果,歐美整機設計公司均進入到10MW級整機設計階段。維斯塔斯風力技術公司(Vestas)和德國Senvion公司都發布了將開發200m左右葉輪直徑的10MW風電機組的計劃江西十一选五开奖结果,2018年美國通用電氣公司宣布將在3年內完成12MW海上風電機組的開發江西十一选五开奖结果。

  在全球范圍內,歐洲海上風電發展起步最早,裝機規模占比最高。2017年,歐洲新增海上風電裝機量即達到了3GW,迎來井噴式的增長。這說明歐洲廠商通過多年的實踐,積累了豐富的設計和工程經驗,對于海上風電投資回報和風險控制具有充分的信心江西十一选五开奖结果。

  目前,歐洲6MW海上風電機組已形成產業化能力并實現批量裝機,8MW海上風電機組進入樣機試運行階段,更大容量的海上風電機組也已經開始進行設計。在海上風電機組基礎方面,歐洲具備了單樁、多樁、重力樁、導管架等多種樣式基礎形式的設計、制造能力江西十一选五开奖结果。在海上風電業務領域,技術、資金和工程經驗的壁壘比陸上風電更為顯著,美國西門子公司、西班牙歌美颯集團在該領域已經形成了巨大的領先優勢江西十一选五开奖结果。

  我國已有少量海上風電場投入運行,由于缺少海上風電場示范經驗,尚未完全掌握風電機組的設計開發與整個海上風電工程設計的協調性,導致占海上風電投資成本較大比例的基礎江西十一选五开奖结果、線路和變電站設計成本難以降低,加之機組的可靠性仍未得到充分驗證江西十一选五开奖结果,海上風電的投資回報存在較大的不確定性。因而,需要通過對風電機組控制策略、葉片江西十一选五开奖结果、塔架江西十一选五开奖结果、并網特性的深度定制和研究,實現風電機組與海上風電工程設計的整體優化,避免各部件單獨設計導致過剩及浪費,有效降低海上風電度電成本。

  2.零部件配套

  在風電機組零部件配套方面,我國風電產業已經形成包括葉片、塔筒、齒輪箱、發電機、變槳和偏航系統、輪轂江西十一选五开奖结果、變流器等在內的零部件生產體系。上述主要零部件的產量均已居全球第一位江西十一选五开奖结果,除配套國產整機廠商外,部分零部件也對國外廠商有少量配套。但是,在高性能軸承、油脂、傳感器、控制器等方面,國產零部件尚不能實現對進口零部件的完全替代江西十一选五开奖结果。

  我國風電產業領域各類零部件在工程應用方面積累了大量經驗,但在設計原理和優化方法、新材料和新工藝的運用、零部件開發過程中的多物理場仿真和全性能驗證測試、高性能零部件的品質管控等方面仍然存在短板江西十一选五开奖结果,在機組控制技術和整機江西十一选五开奖结果、零部件具體運行性能關聯性的研究方面尚存在很大不足。

  總體來看,我國風電整機和零部件配套行業不同程度地存在著大而不強江西十一选五开奖结果、泛而不精的現象,在基礎材料和工藝技術方面的研究比較欠缺,在長期可靠性、產品一致性方面與部分進口產品尚存在差距江西十一选五开奖结果。多數零部件廠商在考慮設計開發和工程應用時多著眼于自身,在系統性認識和產業鏈深度合作方面仍需要進一步加強。

  3.風電試驗平臺

  國外風電實驗室大多覆蓋風能資源評估江西十一选五开奖结果、風電機組現場測試、傳動鏈平臺測試、風電并網仿真等領域江西十一选五开奖结果。如美國國家可再生能源實驗室(NREL)建立了不同時間尺度的風能資源預測模型、7MVA多功能電網擾動模擬裝置、5MW風電機組傳動鏈測試平臺等研究平臺,具有國際先進水平的風電/光伏發電設備及零部件的試驗研發能力江西十一选五开奖结果;丹麥國家可再生能源實驗室(DTU/RIS?)在風能領域的研究包括風能資源評估與微觀選址、風電功率預測、風電并網與控制、海上風電江西十一选五开奖结果、空氣動力學研究和設計、結構設計和可靠性、遙感和試驗、邊界層氣象與湍流、材料等。

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  2010年,我國在張北建立了國家風電技術檢測與研究中心江西十一选五开奖结果,借助公共試驗場開展了一系列風電設備的現場運行性能和電網適應性測試,為我國提高產業技術能力和加快規?;l展提供了有效助力。我國適合開發海上風電的區域集中在東南沿海,具有臺風、鹽霧、高溫、高濕等惡劣氣候特點。目前我國針對上述風電應用環境,系統性的專業檢測技術能力尚未形成,亟需加強相關檢測能力建設江西十一选五开奖结果。而歐美針對海上風電場在建設和運行期間對水文、電網江西十一选五开奖结果、氣象江西十一选五开奖结果、生物等影響已開展了多項檢測研究活動,并且開發出一系列專用測試設備江西十一选五开奖结果。

      關鍵詞:電力, 風電


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