砥礪奮進(jìn)的五年丨我國風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新多點(diǎn)開花

風(fēng)生，水起;風(fēng)起，云涌。如若詮釋近年來聲勢浩大、蓬勃興旺的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，這組詞語可謂形象。由陸及海，從高海拔到低風(fēng)速，躋身我國第三大電源的風(fēng)電所扛起的新能源大旗，正迎風(fēng)招展，颯颯作響。

數(shù)據(jù)為證。據(jù)《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》顯示，“十二五”期間，我國風(fēng)電新增裝機(jī)容量連續(xù)5年領(lǐng)跑全球，累計(jì)新增9800萬千瓦，占同期全國新增裝機(jī)總量的18%，在電源結(jié)構(gòu)中的比重逐年提高。

于是，從海洋到戈壁，潔白的風(fēng)機(jī)如雨后春筍般涌現(xiàn)，巍然矗立。而風(fēng)機(jī)之下最牢固的根基，便是一項(xiàng)項(xiàng)風(fēng)電技術(shù)的突破與創(chuàng)新，也正是它們，印證著追“風(fēng)”者馭風(fēng)而行、隨風(fēng)而舞的軌跡。

“掘金”藍(lán)海

相較于陸地風(fēng)電而言，海上風(fēng)電具有風(fēng)況優(yōu)良、年平均利用小時(shí)數(shù)高、不占用陸地資源、距電力負(fù)荷中心較近等優(yōu)點(diǎn)。

然而，大規(guī)模海上風(fēng)電并網(wǎng)面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，近海風(fēng)電場的升壓站和風(fēng)電機(jī)組均位于海上，其運(yùn)行維護(hù)比陸上風(fēng)電場難度更大，對(duì)海上風(fēng)電高可靠集成化的設(shè)計(jì)技術(shù)、預(yù)測預(yù)警技術(shù)及遠(yuǎn)程集群控制技術(shù)均提出了新的要求。

為了支撐我國海上風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展，“十二五”期間，863計(jì)劃先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域?qū)ｉT對(duì)此進(jìn)行了部署。8月1日，記者從科技部獲悉，“海上風(fēng)電場送電系統(tǒng)與并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”課題已通過技術(shù)驗(yàn)收。

據(jù)悉，該課題由中國電力科學(xué)研究院牽頭承擔(dān)，聯(lián)合國電南瑞科技股份有限公司、中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司、江蘇海上龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司等10家單位共同完成。

攻關(guān)過程中，該課題開展了海上風(fēng)電交/直流并網(wǎng)特性及運(yùn)行控制保護(hù)技術(shù)研究，提出了海上風(fēng)電場無功配置方案、故障穿越技術(shù)方案及動(dòng)態(tài)電壓協(xié)調(diào)控制策略等運(yùn)行控制策略;開發(fā)了用于海上風(fēng)電場集電及送出系統(tǒng)的海纜過電壓和保護(hù)試驗(yàn)平臺(tái)，能夠應(yīng)用于500千伏及以下電壓等級(jí)的海纜試驗(yàn);提出了海上風(fēng)電集電系統(tǒng)/變電站高可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)和集成技術(shù)方案，納入國家能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)電場工程110~220千伏海上升壓變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》，并應(yīng)用于魯能東臺(tái)等6個(gè)海上風(fēng)電場;研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海上風(fēng)電預(yù)測預(yù)警、遠(yuǎn)程集控和安全防御控制3個(gè)系統(tǒng)，并在魯能江蘇東臺(tái)200兆瓦海上風(fēng)電場示范應(yīng)用。

“該課題基于我國海上風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀和亟待解決的并網(wǎng)技術(shù)難題，以鄰近負(fù)荷中心的近海風(fēng)電場為研究對(duì)象，進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)和系統(tǒng)研發(fā)，并實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用，提高了我國海上風(fēng)能資源開發(fā)的技術(shù)水平。”業(yè)內(nèi)人士總結(jié)稱。

聚焦風(fēng)電傳動(dòng)及控制研究

為形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的主導(dǎo)產(chǎn)品和核心技術(shù)，2011年12月，科技部批準(zhǔn)立項(xiàng)，依托大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司組建“國家風(fēng)電傳動(dòng)及控制工程技術(shù)研究中心”。

歷經(jīng)4年建設(shè)，2016年2月23日，科技部對(duì)該中心進(jìn)行了驗(yàn)收。4年來，該中心重點(diǎn)圍繞風(fēng)電傳動(dòng)及控制領(lǐng)域，開展了風(fēng)電傳動(dòng)、控制、制造、檢測等關(guān)鍵核心技術(shù)研究，建立了10個(gè)設(shè)計(jì)研究室(所)、3個(gè)試驗(yàn)室和1個(gè)海外研發(fā)中心，承擔(dān)了國家、省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目4項(xiàng)，完成了14個(gè)相關(guān)研究課題。

在此過程中，該中心形成了風(fēng)電齒輪箱輕量化設(shè)計(jì)、智能化傳動(dòng)及控制等共性技術(shù)，自主開發(fā)了6兆瓦風(fēng)電齒輪箱、偏航變槳驅(qū)動(dòng)器、電控系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等具有國際先進(jìn)水平的風(fēng)電新產(chǎn)品，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電設(shè)計(jì)制造技術(shù)與系統(tǒng)控制技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，為我國風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步及產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

發(fā)力分布式中小型風(fēng)電

根據(jù)國外中小型風(fēng)電的應(yīng)用推廣經(jīng)驗(yàn)，中小型風(fēng)電機(jī)組直接并網(wǎng)發(fā)電既經(jīng)濟(jì)又可靠。相比大型風(fēng)電，國內(nèi)中小型風(fēng)電市場還有待開拓，“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“分布式中小型風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)”或可助力破局。

2015年6月24日，該項(xiàng)目在北京通過驗(yàn)收。該項(xiàng)目研究了葉片機(jī)械氣動(dòng)式變槳距功率、風(fēng)輪傘形功率、風(fēng)輪主動(dòng)側(cè)偏功率及葉片離心式被動(dòng)變槳距功率等調(diào)節(jié)方法，針對(duì)我國北方地區(qū)低溫、大風(fēng)同時(shí)伴有沙塵暴氣候環(huán)境以及東南沿海臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)的多種氣候特點(diǎn)，開發(fā)出上風(fēng)式機(jī)械氣動(dòng)式變槳距5千瓦風(fēng)電機(jī)組、主動(dòng)側(cè)偏20千瓦風(fēng)電機(jī)組和下風(fēng)離心式被動(dòng)變槳距的50千瓦風(fēng)電機(jī)組，并進(jìn)行了現(xiàn)場運(yùn)行和測試。

此外，項(xiàng)目開發(fā)了符合我國氣候特點(diǎn)的中小型風(fēng)電機(jī)組測試系統(tǒng)，建成中小型風(fēng)電機(jī)組沿海和北方測試站，并完成1.5~100千瓦相關(guān)機(jī)型的測試認(rèn)證工作。

該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，項(xiàng)目的實(shí)施提高了我國中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)我國南北氣候環(huán)境的適應(yīng)性、耐久性及可靠性，對(duì)促進(jìn)我國分布式中小型風(fēng)電發(fā)展具有積極意義。

繪就風(fēng)電涂料產(chǎn)業(yè)化藍(lán)圖

眾所周知，風(fēng)力發(fā)電站所處風(fēng)場自然環(huán)境惡劣，常年風(fēng)力在4級(jí)以上，并伴有風(fēng)沙，塔架和葉片受到陽光的強(qiáng)烈暴曬，以及風(fēng)雨、冰雹的侵襲。另外，地處海邊的風(fēng)電設(shè)備還會(huì)受到鹽霧的侵蝕及海水浪花的潑濺，極易受到腐蝕。

上述獨(dú)特的環(huán)境，要求風(fēng)電涂料應(yīng)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(jiān)硬、耐外力沖擊等優(yōu)點(diǎn)。

然而，作為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上的重要一環(huán)，長期以來，我國風(fēng)電涂料市場由國外涂料品牌供應(yīng)，特別是葉片涂料，幾乎全部依賴進(jìn)口。

在此背景下，2012年，風(fēng)電大省———甘肅省科技廳以科技重大專項(xiàng)支持西北永新涂料有限公司進(jìn)行“風(fēng)電涂料產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與應(yīng)用”研發(fā)，并于2014年通過專家評(píng)審驗(yàn)收。

與占據(jù)國內(nèi)風(fēng)電涂料市場主體地位的國外產(chǎn)品相比，永新風(fēng)電涂料在耐風(fēng)沙、耐紫外線和防結(jié)冰性能方面更加適合國內(nèi)風(fēng)場環(huán)境，以其優(yōu)異的性能和價(jià)格優(yōu)勢成功打入市場，在我國寒旱、濕冷、沿海地區(qū)風(fēng)場廣泛應(yīng)用。

不容小覷的是，隨著永新等國產(chǎn)風(fēng)電涂料市場份額的擴(kuò)大，國外風(fēng)電涂料大幅降價(jià)，從而降低了國內(nèi)風(fēng)機(jī)涂裝成本，提高了國產(chǎn)風(fēng)電涂料的市場競爭力，打破了風(fēng)電涂料國外品牌壟斷的局面。