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風電設備制造技術現狀及發展趨勢分析

時間:2015-01-09

來源:網絡轉載

導語:安裝大容量機組能夠降低風電場運行維護成本,降低整個風力發電成本,從而提高風電的市場競爭力。

一、全球整機組制造新的發展趨勢

1、風電機組單機容量持續增大。

安裝大容量機組能夠降低風電場運行維護成本,降低整個風力發電成本,從而提高風電的市場競爭力。同時,隨著現代風電技術的日趨成熟,風力發電機組技術朝著提高單機容量,減輕單位千瓦重量,提高轉換效率的方向發展。近年來,世界風電市場中風電機組的單機容量持續增大,隨著單機容量不斷增大和利用效率提高,世界上主流機型已經從2000年的500-1000kW增加到2009年的2-31MW。

2、變槳距功率可調節型機組發展迅速。

由于變槳距功率調節方式具有載荷控制平穩、安全、高效等優點,近年來在風電機組特別是大型風電機組上得到了廣泛應用。大多數風電機組開發制造廠商,包括傳統失速型風電機組制造廠商,都開發制造了變槳距風電機組。在德國2004年上半年所安裝的風電機組中,就有91.2%的風電機組采用的是變槳距調節方式。2兆瓦以上的風電機組大多采用三個獨立的電控調槳機構,通過三組變速電機和減速箱對槳葉分別進行閉環控制。

3、變速恒頻技術得到快速推廣。

隨著風電技術以及電力電子技術的進步,大多風電機組開發制造廠商開始使用變速恒頻技術,并結合變槳距技術的應用,開發出了變槳變速風電機組,并在市場上快速推廣和應用。2004年和2005年,全球所安裝的風電機組中,有92%的風電機組采用了變速恒頻技術,而且這個比例還在逐漸提高。

4、無齒輪箱風電機組的市場份額迅速擴大。

無齒輪箱的直驅方式能有效減少由于齒輪箱問題而造成的機組故障,可有效提高系統運行的可靠性和壽命,可大大減少維護成本,受到了市場的推崇。目前接近40%左右。

5、全功率變流技術興起。

近年來,歐洲ENERCON、WINWIND等公司都發展和應用了全功率變流的并網技術,使風輪和發電機的調速范圍可從0到150%的額定轉速,提高了風能的利用范圍,改善了向電網供電的電能質量。ENERCON公司還將原來對每個風電機組功率因數的分散控制加以集中,由并網變電站來統一調控,實現了電網的有源功率因素校正和諧波補償。全功率變流技術成為今后大型風電場建設的一種新模式。

二、技術水平的差距

相比來說,國內風電場建設剛起步,在自主研發能力、公共技術平臺(如大型葉片試驗、傳動系統試驗、整機測試場等)建設、檢測認證體系等方面與國際先進技術水平的差距都在10年以上。

三、技術差距的成因

歸納起來,造成我國在風力發電技術上差距的原因有以下方面:

首先,國產風力發電機組技術起步較晚,自主創新能力薄弱。1998年以前,我國基本上以進口風機為主,1998年以后國產化機組才有所增加,由1998年占總裝機容量的1.2%到2005年增加到26.4%。但是,我國國產風電機組能夠批量生產的是定槳距的600千瓦、750千瓦的機組,該風電機組是國外10年前的主流技術的產品。而同期國際上風電機組單機容量的更新速度加快,幾乎每兩年就有新機型問世。在短短幾年中就出現了1.2、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0兆瓦機型,大都為變速恒頻風電機組和直接驅動永磁式風電機組。我國目前引進國外1.0兆瓦、1.2兆瓦和1.5兆瓦機組的有20多家公司,但是兆瓦級風電機組的總體設計技術和重要部件的關鍵技術還沒有掌握,特別是自主創新能力薄弱,具有自主知識產權的風電技術缺乏,關鍵技術受制于人。自主開發的兆瓦級機組只有新疆金風科技公司的1.2兆瓦直驅式風電機組有超過1年的運行經驗,其他多只是剛剛豎立樣機。

其次,尚未形成完整的風電產業鏈。縱觀風電產業高度發達的歐洲國家,無不擁有明確有效的風電產業發展鏈。風電產業發展鏈需要在風能資源調查、風電規劃、風電場項目評估、風電機組設備研發與檢測認證、風電場運行維護、風電場性能評估、甚至風電場的建設與轉讓等方面都建立合格的工作團隊,并允許其均衡發展。國內在2003年才將風電場風能資源評估和規劃、可行性研究等前期工作逐步規范,并根據一系列前期技術規定,規范了風電開發的前期管理。但整個中國風電產業仍面臨缺乏有效的機組檢測認證、運行評估與安全鑒定等一系列問題,并在一定程度上構成了風電發展的瓶頸。

第三,缺乏持續穩定的市場需求。造成市場容量小的原因,一是風電電價較低。從2003-2005年三次招標的電價來看,無論是最低的0.382元/千瓦時,還是最高的0.519元/千瓦時,幾乎全都是以最低電價中標,與目前成本對照,這些項目將面臨虧損的風險,相對低的投資回報率不僅影響項目工程質量,也影響潛在投資者的積極性,更影響了地方經濟和整個風電產業的健康發展。二是電網的制約。《可再生能源法》雖明確規定可再生能源發電就近上網,電網公司全額收購。但在風力資源好的地區,電力輸送難度大,電網不配套,不能裝機建設。有的裝機建設完成后,但配套電網工程滯后,不能按計劃發電。

四、措施建議

第一,政府應制定階段性的發展目標。在2010年,應在消化引進的基礎上,爭取能夠自主設計和研發1~2兆瓦的齒輪箱增速驅動和直接驅動機組,并采取措施實現商品化。2015年前后,應能夠自主設計和研發2兆瓦以上的齒輪箱增速驅動、直接驅動的機組和半直接驅動的機組。2020年前后,在關鍵技術方面應能夠達到當時的世界先進水平。

第二,盡快增強核心技術方面的研究力量。包括:兆瓦級風電機組的總體設計技術,能量轉換效率高的葉片設計技術,高可靠性齒輪箱研制技術,永磁多級低速發電機研制技術,整機控制系統設計技術等。

第三,完善相應的法規。盡管國家已經出臺了包括可再生能源價格分攤管理辦法在內的許多措施,但從完善政策體系角度考慮,還遠未達到“封頂”狀態,下一步應積極推動相關管理辦法的落實。應進一步落實運用財政、稅收政策來促進風電開發利用,采取設立專項基金支持研發和推廣應用活動;對開發商或制造商應提供優惠貸款,地方政府應對本地風電場提供補貼;稅收政策包括對風電場、風電設備制造企業的增值稅和所得稅給予適當優惠,對兆瓦級風電機組制定專項進口稅收政策,對國內生產企業為開發、制造這些裝備而進口的部分關鍵配套部件和原材料,免征進口關稅或實行先征后返,進口環節增值稅實行先征后返。同時,取消相應整機的進口免稅政策。

第四,建立國家級風電機組技術公共試驗平臺和完善相應的認證體系。由國家建立風電機組整機試驗場、傳動系統試驗平臺等公共測試手段。盡快建立國內的風電機組整機和零部件的認證體系。

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