风电机组技术现状及发展方向

  发布时间: 2019年06月27日 00:35:13   作者: 广丰能源网

  风能是资源潜力巨大、技术较为成熟的可再生能源,在减排温室气体、应对气候变化的新形势下,越来越受到世界各国的重视,并已在全球大规模开发利用。“十一五”到“十二五”期间,我国风电经历了飞速发展的十年,风电成为继火电、水电之后的第三大电源。根据全球风能理事会统计,2017年,我国风电新增装机容量达19.5GW,累计装机容量达188.2GW,占全球风电总装机量的35%。根据中国电力企业联合会的统计数据,2017年,我国风电装机量占全国发电装机总量的9.2%,风电的年发电量占全国发电总量的4.8%。

  我国开展风电技术研发已有40多年的历史,与欧美国家同时起步,早期主要由科研机构和大专院校进行样机研究和试制,在“九五”和“十五”期间,我国首批风电整机制造企业初步掌握了定桨距机组总体设计技术,实现了规模化生产,迈出了产业化发展的第一步。“十一五”以来,随着国家陆续制定出台了促进风电等可再生能源发展的相关法规和扶持政策,众多国内外企业大举投入中国风电制造业,通过引进生产许可证、建立合资企业、开展自主研发或联合研发等手段,研制兆瓦级以上风电机组产品。经过一定时期的风电机组技术引进和产业化生产,国内风电整机制造企业对风电技术开发的路线图、关键要素和潜在风险的认识日益深入,开发出若干具有自主知识产权的机型,在单机容量上也逐渐接近国际领先水平。

  我国风电企业通过引进消化吸收和再创新,掌握了关键核心技术,并且在适应低风速条件和恶劣环境的风电机组开发方面取得了突破性进展,处于全球领先地位,在大容量机组开发上也基本实现了与世界同步。这些成就,既保证了我国风电产业的持续快速发展,也为我国风电产业实现从大到强的跨越式发展奠定了基础。

  为适应我国中东部和南部地区巨大的低风速资源,近年来很多整机设备厂商纷纷推出高塔筒和长叶片等方案,在技术开发的过程中借鉴了欧洲厂商的经验,但也有不少是我国的设备厂商因地制宜,根据国内资源和产业配套情况提出的一些新的思路和方法,体现出我国整机设备厂商在技术路线方面已经开始具备一定的自主创新能力。

  我国在风电机组领域的基础研究和共性技术研究方面相对不足,风电机组设计软件及载荷评估所用的软件绝大部分为欧洲公司产品,设计标准和理念方面基本全部按照DNV.GL公司提出的风电机组认证规则及国际电工委员会(IEC)提出的IEC61400系列风电机组技术标准的要求进行,未充分考虑到我国风能资源、自然环境和电网接纳方式的特殊性。国外风电行业在跨行业的技术整合与成果转化方面非常活跃,一直以来引领主流技术的发展路线,在基本理论、基础工艺和材料应用等方面至今仍具有领先优势。从长期来看,风电是一个对设备可靠性要求非常高的资金与技术密集型产业,从全球范围来看,由于风电机组产业的技术和资金门槛的提高,行业集中度也在不断提高。

  二、风电机组技术的发展现状

  (一)大型风电机组整机设计与制造发展现状

  1.大型风电机组的开发

  在市场需求和竞争的推动下,中国大型风电机组开发技术升级和国际化进程不断加快。当前我国1.5~4MW风电机组已形成充足的供应能力,部分机组制造商的5~6MW风电机组样机也已下线。

  目前,国外主要的整机制造商已经完成4~7MW级风电机组的产业化,8~10MW级的风电机组样机已挂机,欧美整机设计公司均进入到10MW级整机设计阶段。维斯塔斯风力技术公司(Vestas)和德国Senvion公司都发布了将开发200m左右叶轮直径的10MW风电机组的计划,2018年美国通用电气公司宣布将在3年内完成12MW海上风电机组的开发。

  在全球范围内,欧洲海上风电发展起步最早,装机规模占比最高。2017年,欧洲新增海上风电装机量即达到了3GW,迎来井喷式的增长。这说明欧洲厂商通过多年的实践,积累了丰富的设计和工程经验,对于海上风电投资回报和风险控制具有充分的信心。

  目前,欧洲6MW海上风电机组已形成产业化能力并实现批量装机,8MW海上风电机组进入样机试运行阶段,更大容量的海上风电机组也已经开始进行设计。在海上风电机组基础方面,欧洲具备了单桩、多桩、重力桩、导管架等多种样式基础形式的设计、制造能力。在海上风电业务领域,技术、资金和工程经验的壁垒比陆上风电更为显着,美国西门子公司、西班牙歌美飒集团在该领域已经形成了巨大的领先优势。

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