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我國風電技術創新多點開花

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風生,水起;風起,云涌。如若詮釋近年來聲勢浩大、蓬勃興旺的風電產業,這組詞語可謂形象。由陸及海,從高海拔到低風速,躋身我國第三大電源的風電所扛起的新能源大旗,正迎風招展,颯颯作響。

  數據為證。據《風電發展“十三五”規劃》顯示,“十二五”期間,我國風電新增裝機容量連續5年領跑全球,累計新增9800萬千瓦,占同期全國新增裝機總量的18%,在電源結構中的比重逐年提高。

  于是,從海洋到戈壁,潔白的風機如雨后春筍般涌現,巍然矗立。而風機之下最牢固的根基,便是一項項風電技術的突破與創新,也正是它們,印證著追“風”者馭風而行、隨風而舞的軌跡。

  “掘金”藍海

  相較于陸地風電而言,海上風電具有風況優良、年平均利用小時數高、不占用陸地資源、距電力負荷中心較近等優點。

  然而,大規模海上風電并網面臨諸多挑戰。例如,近海風電場的升壓站和風電機組均位于海上,其運行維護比陸上風電場難度更大,對海上風電高可靠集成化的設計技術、預測預警技術及遠程集群控制技術均提出了新的要求。

  為了支撐我國海上風電大規模發展,“十二五”期間,863計劃先進能源技術領域專門對此進行了部署。8月1日,記者從科技部獲悉,“海上風電場送電系統與并網關鍵技術研究及應用”課題已通過技術驗收。

  據悉,該課題由中國電力科學研究院牽頭承擔,聯合國電南瑞科技股份有限公司、中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司、江蘇海上龍源風力發電有限公司等10家單位共同完成。

  攻關過程中,該課題開展了海上風電交/直流并網特性及運行控制保護技術研究,提出了海上風電場無功配置方案、故障穿越技術方案及動態電壓協調控制策略等運行控制策略;開發了用于海上風電場集電及送出系統的海纜過電壓和保護試驗平臺,能夠應用于500千伏及以下電壓等級的海纜試驗;提出了海上風電集電系統/變電站高可靠性優化設計和集成技術方案,納入國家能源行業標準《風電場工程110~220千伏海上升壓變電站設計規范》,并應用于魯能東臺等6個海上風電場;研發了具有自主知識產權的海上風電預測預警、遠程集控和安全防御控制3個系統,并在魯能江蘇東臺200兆瓦海上風電場示范應用。

  “該課題基于我國海上風電發展現狀和亟待解決的并網技術難題,以鄰近負荷中心的近海風電場為研究對象,進行相關的試驗平臺建設和系統研發,并實現示范應用,提高了我國海上風能資源開發的技術水平。”業內人士總結稱。

  聚焦風電傳動及控制研究

  為形成具有自主知識產權的主導產品和核心技術,2011年12月,科技部批準立項,依托大連華銳重工集團股份有限公司組建“國家風電傳動及控制工程技術研究中心”。

  歷經4年建設,2016年2月23日,科技部對該中心進行了驗收。4年來,該中心重點圍繞風電傳動及控制領域,開展了風電傳動、控制、制造、檢測等關鍵核心技術研究,建立了10個設計研究室(所)、3個試驗室和1個海外研發中心,承擔了國家、省級科技計劃項目4項,完成了14個相關研究課題。

  在此過程中,該中心形成了風電齒輪箱輕量化設計、智能化傳動及控制等共性技術,自主開發了6兆瓦風電齒輪箱、偏航變槳驅動器、電控系統、潤滑系統等具有國際先進水平的風電新產品,填補了國內空白,并實現了風電設計制造技術與系統控制技術的成果轉化和應用,為我國風電技術進步及產業發展作出了貢獻。

  發力分布式中小型風電

  根據國外中小型風電的應用推廣經驗,中小型風電機組直接并網發電既經濟又可靠。相比大型風電,國內中小型風電市場還有待開拓,“十二五”國家科技支撐計劃項目“分布式中小型風電機組設計制造關鍵技術”或可助力破局。

  2015年6月24日,該項目在北京通過驗收。該項目研究了葉片機械氣動式變槳距功率、風輪傘形功率、風輪主動側偏功率及葉片離心式被動變槳距功率等調節方法,針對我國北方地區低溫、大風同時伴有沙塵暴氣候環境以及東南沿海臺風多發地區的多種氣候特點,開發出上風式機械氣動式變槳距5千瓦風電機組、主動側偏20千瓦風電機組和下風離心式被動變槳距的50千瓦風電機組,并進行了現場運行和測試。

  此外,項目開發了符合我國氣候特點的中小型風電機組測試系統,建成中小型風電機組沿海和北方測試站,并完成1.5~100千瓦相關機型的測試認證工作。

  該項目負責人表示,項目的實施提高了我國中小型風力發電機組對我國南北氣候環境的適應性、耐久性及可靠性,對促進我國分布式中小型風電發展具有積極意義。

  繪就風電涂料產業化藍圖

  眾所周知,風力發電站所處風場自然環境惡劣,常年風力在4級以上,并伴有風沙,塔架和葉片受到陽光的強烈暴曬,以及風雨、冰雹的侵襲。另外,地處海邊的風電設備還會受到鹽霧的侵蝕及海水浪花的潑濺,極易受到腐蝕。

  上述獨特的環境,要求風電涂料應具有良好的耐候性、耐水性、附著力及防腐性能,且具備漆膜堅硬、耐外力沖擊等優點。

  然而,作為風電產業鏈上的重要一環,長期以來,我國風電涂料市場由國外涂料品牌供應,特別是葉片涂料,幾乎全部依賴進口。

  在此背景下,2012年,風電大省———甘肅省科技廳以科技重大專項支持西北永新涂料有限公司進行“風電涂料產業化開發與應用”研發,并于2014年通過專家評審驗收。

  與占據國內風電涂料市場主體地位的國外產品相比,永新風電涂料在耐風沙、耐紫外線和防結冰性能方面更加適合國內風場環境,以其優異的性能和價格優勢成功打入市場,在我國寒旱、濕冷、沿海地區風場廣泛應用。

  不容小覷的是,隨著永新等國產風電涂料市場份額的擴大,國外風電涂料大幅降價,從而降低了國內風機涂裝成本,提高了國產風電涂料的市場競爭力,打破了風電涂料國外品牌壟斷的局面。



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