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技术创新是未来风电发展的根本途径

导读: 海上风电的发展对风电单机容量提出了更高要求,但只有技术创新才是大功率风机发展的根本途径。

  尽管不能简单地认为风电单机容量越大就越好,但从全球范围内风机技术发展的趋势来看,提高单机容量已是共同趋势。特别是欧洲海上风电的发展以及我国“十二五”海上风电发展目标的提出,为海上风电发展带来新的机遇,而海上风电的发展对风电单机容量提出了更高要求,但只有技术创新才是大功率风机发展的根本途径。

  从国际风机容量看,提高单机容量是国际风电设备技术发展的趋势。一般来说,综合风机制造、吊装等因素单机容量越大,风机单位千瓦的造价就越低。基于经济效益的优势,风机单机容量将朝更大方向发展。

  从国外风机技术发展趋势来看,20世纪末,欧洲主流风电机组单机容量为750千瓦,美国是500千瓦。进入21世纪,1500-2500千瓦的风电机组成为欧美主流机型。2010年,全球风机平均单机容量为1665千瓦。目前,德国Repower的5兆瓦和6兆瓦,Enercon的4.5兆瓦和6兆瓦风机已经开始批量生产,并投入运行。

  从国内风机技术发展趋势来看,2008年我国兆瓦级风机容量占风电总装机容量的比重仅为56.2%,全国风机平均单机容量仅为1046千瓦;到2010年底,我国兆瓦级风机容量占风电总装机容量的比重达到80%,全国风机平均单机容量达到1278千瓦。

  近期,中国风机制造商也纷纷开发大容量风机。2010年10月,面向海上风电开发的广东明阳、国电联合动力、沈阳华创3兆瓦以及上海电气(601727,股吧)3.6兆瓦风机纷纷下线,华锐风电(601558,股吧)自主研发制造的5兆瓦风机下线;2010年10月,湘电集团推出5兆瓦直驱海上风机;2011年5月华锐风电的首台6兆瓦风电机组面世。

  近年来,欧洲提出了2020年海上风电规模达到4000万千瓦的宏伟目标,我国“十二五”风电发展规划中也提出了2015年海上风电装机容量达到500万千瓦,2020年达到3000万千瓦的目标。海上风电的发展给大容量风机技术发展带来新的机遇。

  受海洋施工条件和技术成本的影响,海上风电需要更大容量的风电机组。国外多个海上风电场投资统计数据显示,海上风电场单位投资成本比陆上风电场高近一倍。从风电项目成本构成来看,海上风电项目风机成本约占45%,支撑结构约占25%,入网成本约占21%,其他约占9%;陆地风电项目风机成本约占64%,支撑结构占约16%,入网成本约占10%,其他约占10%。海上风电项目成本构成中支撑结构占比比陆上风电场的成本高出56%。因此,提高海上风电机组单机容量是提高单位面积发电量,降低发电成本的重要途径。

  2005年以来,短短5年我国风机设备制造业取得了巨大成绩,尽管国内企业生产的风电机组不存在系统性的技术和质量问题,但我国企业仍不掌握核心的风电机组和风电场控制技术,机组的主控系统和变流器等核心技术及关键部件还依赖进口,技术水平与国外相比还存在较大差距,大部分风电机组低电压穿越能力、有功和无功控制能力还不能满足要求,这也是近年来我国风电机组事故多发的主要原因。因此,我国发展大型风电机组的关键是掌握大型风力发电机组的核心技术。

  当前,国内风机关键零部件还不能适应整机大型化的需要是国内风机大型化发展的主要障碍之一。我国要在大功率机组研制方面赶超国际领先水平,关键是要掌握大型风力发电机组核心技术。海上风电技术的成熟度不高以及海上环境的复杂性,使得建设海上风电场的风险要远远高于陆上风电场。我国必须重视风电产业技术进步,加强风电机组核心技术研发,进一步提高主控系统及变流器关键零部件等技术性能,提高风电机组低电压穿越能力/高电压穿越能力、有功/无功功率调节能力。

  为了实现大风机的产业化,技术革命是最根本的途径。目前,对于大功率风机的研发,国内多数设备制造厂家选择的是技术革新的方法,而不是技术革命的方法。新研发的各种型号、各具特色的大功率风机的构造原理是建立在小型风机基础之上,在技术上并没有新的突破。基于这种模式,风电单机规模不可能无限提高。因此,只有技术创新和技术革命才是未来风电单机容量向更大规模发展的根本途径。
 

责任编辑:lime
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