http://m.007sbw.cn 2011-01-13 15:09 來源:慧聰表面處理
能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ),是人類生產(chǎn)和生活必需的基本物質(zhì)保障。能源和環(huán)境危機(jī)與國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾,促進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,風(fēng)電在我國能源結(jié)構(gòu)中的地位日益受到重視。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,對(duì)能源的需求也越來越高。
長期以來,我國電力供應(yīng)主要依賴火電。據(jù)了解,“十五”期間,我國提出了調(diào)整能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略,積極推進(jìn)核電、風(fēng)電等清潔能源供應(yīng),改變過渡依賴煤炭能源的局面。隨著技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展,風(fēng)能發(fā)電在商業(yè)上將完全可以與燃煤發(fā)電競爭。
一、我國風(fēng)電裝備現(xiàn)狀
據(jù)了解,全國陸地可利用風(fēng)能資源3億千瓦,加上近岸海域可利用風(fēng)能資源,共計(jì)約10億千瓦,發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
為了合理有序的開發(fā)現(xiàn)有風(fēng)能資源,首先需要進(jìn)行的就是加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系建設(shè),扶持建立風(fēng)能資源評(píng)價(jià),風(fēng)電場設(shè)計(jì)選址,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)規(guī)范,設(shè)備檢測與認(rèn)證的專門機(jī)構(gòu)。培育一批風(fēng)電技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu),建成較健全的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系。建設(shè)2~3座公共風(fēng)電測試試驗(yàn)基地,為風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品認(rèn)證和國內(nèi)自主研制風(fēng)電設(shè)備提供試驗(yàn)檢測條件。目前,工信部與國家能源局等相關(guān)管理部門目前正研究制定規(guī)范風(fēng)電投資市場,完善風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量認(rèn)證體系的相關(guān)政策,保證風(fēng)電產(chǎn)品質(zhì)量,促進(jìn)成本降低。
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步不應(yīng)盲目追求風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量,而應(yīng)從我國各地區(qū)風(fēng)場風(fēng)資源的優(yōu)劣、當(dāng)?shù)仉娏π枨蠹半娋W(wǎng)輸配電能力狀況、風(fēng)機(jī)性能及發(fā)展通盤規(guī)劃,有序調(diào)控、全面協(xié)調(diào)、均衡平穩(wěn)地發(fā)展。
我國風(fēng)電裝備現(xiàn)狀
風(fēng)機(jī)設(shè)備主要由底座、塔筒、機(jī)艙、輪轂、葉片、箱式變壓器及電氣等部分組成。各種機(jī)型設(shè)備的重量不同,塔筒的高度不同,一般是隨風(fēng)力高度分布情況而確定。目前,風(fēng)力發(fā)電逐漸向大功率機(jī)組發(fā)展,要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠、壽命周期長,因此對(duì)零部件的精度、功能要求高。
(1)發(fā)電機(jī)組。風(fēng)電用發(fā)電機(jī)組的原理和結(jié)構(gòu)與火電等其它發(fā)電機(jī)基本一樣,從制造角度上看沒有太大難度,能制造火電發(fā)電機(jī)組的企業(yè),一般都能滿足制造風(fēng)電用發(fā)電機(jī)組的要求。但是,由于風(fēng)電采用變頻聯(lián)調(diào)和空一空冷卻等設(shè)備,以及要求20年以上工作壽命,故需要更高的穩(wěn)定性和可靠性以及其他特殊的要求。
(2)齒輪變速箱。風(fēng)機(jī)的變速箱主要由箱體、行星輪系和變速機(jī)構(gòu)等組成。其中變速箱內(nèi)行星輪系和變速機(jī)構(gòu)加工量大、難度高。涉及的齒輪加工機(jī)床中,大規(guī)格數(shù)控齒輪機(jī)床普遍要求高效、重載、重切、剛性好的特點(diǎn)(主要依靠進(jìn)口,中小型使用國產(chǎn))。
(3)葉片。風(fēng)機(jī)的葉片大多采用環(huán)氧玻璃纖維或碳纖維等復(fù)合材料制作。葉片設(shè)計(jì)主要采用全三維氣動(dòng)仿真和結(jié)構(gòu)有限元仿真,使用真空灌注工藝進(jìn)行葉片生產(chǎn)。機(jī)械加工較少,部分需要沖切成型。
(4)塔筒。風(fēng)電塔筒一般采用普通鋼板材料,輥壓卷曲焊接而成。其直徑約咖3m一4,5m,高約80m一100m,內(nèi)部設(shè)有升降機(jī)構(gòu)。加工制造主要需要大型卷板機(jī)和焊接設(shè)備,大型切割設(shè)備等。
二、產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中存在的問題
1.產(chǎn)能過剩、競爭激烈
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,帶動(dòng)了風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國風(fēng)能協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示,在短短的幾年內(nèi),中國風(fēng)電整機(jī)制造企業(yè)從2004年的6家急劇擴(kuò)張到了現(xiàn)在的70多家。此外,風(fēng)電設(shè)備部件制造企業(yè)總數(shù)也已超過百家,僅葉片廠就有50多家。從企業(yè)產(chǎn)能計(jì)算,已經(jīng)超過市場容量。
到2010年,目前的70多家企業(yè)按現(xiàn)有規(guī)模全部建成,產(chǎn)能完全釋放后,風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)能將達(dá)到年產(chǎn)3500萬至4000萬千瓦。而今后十年,我國的風(fēng)電場建設(shè)速度可能維持在年裝機(jī)1500萬至2000萬千瓦之間。因此,風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)面臨不可避免的激烈競爭,風(fēng)電設(shè)備市場也必將迎來殘酷的買方市場。市場經(jīng)濟(jì)的法則決定了最終會(huì)淘汰一部分企業(yè)。有關(guān)方面預(yù)計(jì),雖然現(xiàn)在國內(nèi)有眾多的風(fēng)機(jī)企業(yè),但最終可能大型企業(yè)會(huì)剩下三、五家,中型企業(yè)剩下十來家,其余的企業(yè)將很難在市場競爭中生存下來。
2.核心技術(shù)缺失
近年來,我國風(fēng)電裝備的技術(shù)能力有了較大提高,風(fēng)機(jī)零部件方面,相比十年前我們什么都依賴進(jìn)口,現(xiàn)在基本上什么都有能力國產(chǎn)了,一些主要零部件,由于性價(jià)比高,接到國外的訂單也不少。然而,大部分零部件實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化并不等于風(fēng)機(jī)就能實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,在風(fēng)機(jī)整機(jī)的研發(fā)和設(shè)計(jì)上,我們依然沒有掌握核心技術(shù)。我國規(guī)定風(fēng)電場使用設(shè)備的國產(chǎn)化率要達(dá)到70%,但形勢并不樂觀,因?yàn)樵谶@70%的設(shè)備中,絕大部分的技術(shù)引進(jìn)于國外,知識(shí)產(chǎn)權(quán)仍在國外,而不是我國自己的技術(shù)。
因?yàn)楹诵募夹g(shù)缺失,關(guān)鍵零部件大多掌握在外方手中,所以產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張受制于人。軸承、電控系統(tǒng)等供應(yīng)依然是行業(yè)發(fā)展的瓶頸,國內(nèi)企業(yè)還無法大規(guī)模自主生產(chǎn)。因?yàn)楣┴洉r(shí)間、周期無法保障而影響生產(chǎn)進(jìn)度,從而影響企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)張。
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步不應(yīng)盲目追求風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量,而應(yīng)從我國各地區(qū)風(fēng)場風(fēng)資源的優(yōu)劣、當(dāng)?shù)仉娏π枨蠹半娋W(wǎng)輸配電能力狀況、風(fēng)機(jī)性能及發(fā)展通盤規(guī)劃,有序調(diào)控、全面協(xié)調(diào)、均衡平穩(wěn)地發(fā)展。
作為一個(gè)風(fēng)能大國,要把風(fēng)能產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng),一定要建立一個(gè)以企業(yè)為主體,產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系。只有掌握引進(jìn)技術(shù)、擁有自己的新技術(shù)才能避免受制于人,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
歐洲市場正在進(jìn)行新一輪對(duì)風(fēng)機(jī)技術(shù)的革新,對(duì)調(diào)壓、調(diào)頻、無功輸出都有具體的要求,最終要求風(fēng)電設(shè)備達(dá)到和其他火電一樣的調(diào)節(jié)能力,這是最終的目標(biāo)。
3.風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量還不穩(wěn)定
由于風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)競爭激烈,有的企業(yè)為了盡早占領(lǐng)市場,把精力過多地放在產(chǎn)能發(fā)展上,沒有嚴(yán)格按照產(chǎn)品研發(fā)的程序,從科研樣機(jī)到產(chǎn)品樣機(jī)之間給出足夠的時(shí)間來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。然而,目前國內(nèi)風(fēng)電制造企業(yè)的樣機(jī)剛出來,運(yùn)行試驗(yàn)周期不足一年,來不及反復(fù)試驗(yàn)和論證,就進(jìn)入批量生產(chǎn)了。通常,風(fēng)機(jī)產(chǎn)品要求交付之后的使用壽命要達(dá)到20年,并且在前兩年,生產(chǎn)廠家要負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)的維修和管理,一旦出現(xiàn)問題,還要賠償風(fēng)電場由于停機(jī)、停電造成的經(jīng)濟(jì)損失。
所以,國內(nèi)風(fēng)機(jī)廠家仍須保持冷靜的頭腦,穩(wěn)扎穩(wěn)打地走好每一步,一味追求訂單卻忽略產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn),是一種盲目的樂觀。
4.風(fēng)電場建設(shè)和電網(wǎng)建設(shè)還沒有做到和諧發(fā)展
目前,我國風(fēng)電開發(fā)模式是“建設(shè)大基地、融入大電網(wǎng)”,而電網(wǎng)調(diào)節(jié)問題還沒有達(dá)到規(guī)?;L(fēng)電接入的要求。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,截至2008年底,我國風(fēng)電裝機(jī)容量已突破1215.3萬千瓦,其中1000萬千瓦風(fēng)電機(jī)組已通過調(diào)試可以發(fā)電,但僅有894萬千瓦的裝機(jī)容量并入電網(wǎng)。
目前在歐洲國家,風(fēng)電裝機(jī)容量的比例能達(dá)到10%~20%,甚至可以達(dá)到30%,之所以能夠達(dá)到這么大的比例,除了歐洲的電網(wǎng)能力強(qiáng)外,還因?yàn)槠鋼碛屑夹g(shù)先進(jìn)的風(fēng)機(jī)設(shè)備,電網(wǎng)側(cè)的變電站可以控制電機(jī)側(cè)的風(fēng)機(jī),變電站通過網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)各個(gè)風(fēng)機(jī)的發(fā)電量進(jìn)行集中控制。但我國使用的風(fēng)機(jī)都是用最大功率輸出進(jìn)行控制的,所以,按照目前的技術(shù)水平,一旦超過5%就會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)側(cè)的正常運(yùn)行。
所以,要想徹底解決這一問題,首先要增強(qiáng)電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模風(fēng)電接入的適應(yīng)性,包括增強(qiáng)電力系統(tǒng)的靈活性和加強(qiáng)電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的管理。目前,正在規(guī)劃的智能電網(wǎng)建設(shè)是對(duì)風(fēng)能利用方式很大的支撐。當(dāng)然,我們在考慮接入大電網(wǎng)的同時(shí),也要考慮分布式電源系統(tǒng)和區(qū)域間的調(diào)度問題。
其次,要研發(fā)使用世界一流技術(shù)的風(fēng)機(jī),而不能使用落后的風(fēng)機(jī)。
三、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向
據(jù)了解,國際風(fēng)電產(chǎn)業(yè)日益向著一體化、國際化、大型化方向發(fā)展,技術(shù)上要求很高,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求可靠、壽命周期長,因此零部件的精度、功能要求高。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)電機(jī)組的原理和結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化,未來的風(fēng)電機(jī)組在向結(jié)構(gòu)簡單化,體積減小的方向發(fā)展。
在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中兩個(gè)主要部件是風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)。風(fēng)力機(jī)向著變漿距調(diào)節(jié)技術(shù)發(fā)展、發(fā)電機(jī)向著變速恒頻發(fā)電技術(shù)發(fā)展,這是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的趨勢,也是當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電的核心技術(shù)。
針對(duì)“十一五”期間我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、規(guī)劃安排和重點(diǎn)任務(wù),以及現(xiàn)有的技術(shù)狀況,今后我國大力發(fā)展大型風(fēng)電機(jī)組的重點(diǎn)是,努力掌握大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組核心關(guān)鍵技術(shù),包括總體設(shè)計(jì)、總裝技術(shù)及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)制造技術(shù)等,整機(jī)技術(shù)路線將以目前歐洲國家流行的變槳變速的雙饋異步發(fā)電型、低速永磁同步發(fā)電型為主。
目前,我國生產(chǎn)最多的還是有齒輪箱風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,屬于歐洲2000年左右研發(fā)的風(fēng)機(jī)。少數(shù)企業(yè)雖然初步掌握了直驅(qū)永磁技術(shù),但在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中還沒有普及。從長遠(yuǎn)利益來看,直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換效率高、維護(hù)量低、變速范圍大,取消了沉重的增速齒輪箱,發(fā)電機(jī)軸直接連接到風(fēng)機(jī)軸上,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而改變,其交流電的頻率也隨之變化,經(jīng)置于地面的大功率電力電子變換器,將頻率不定的交流電整直流電,再逆變成與電網(wǎng)同頻率的交流電輸出,是未來風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展方向。