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海上風電：屹立于海陸之上的別樣“風”景

2017-08-22 10:25:42 中國電力報　點擊量：評論 (0)

　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(yè)，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

　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(yè)，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(fā)展“十三五”規(guī)劃》顯示，“十二五”期間，我國風電新增裝機容量連續(xù)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(chuàng)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(yōu)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(yōu)點。

　　然而，大規(guī)模海上風電并網面臨諸多挑戰(zhàn)。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(guī)模發(fā)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(tǒng)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(lián)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(fā)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(tài)電壓協(xié)調控制策略等運行控制策略；開發(fā)了用于海上風電場集電及送出系統(tǒng)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(tǒng)/變電站高可靠性優(yōu)化設計和集成技術方案，納入國家能源行業(yè)標準《風電場工程110~220千伏海上升壓變電站設計規(guī)范》，并應用于魯能東臺等6個海上風電場；研發(fā)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(tǒng)，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(fā)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(tǒng)研發(fā)，并實現示范應用，提高了我國海上風能資源開發(fā)的技術水平。”業(yè)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(fā)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(fā)了6兆瓦風電齒輪箱、偏航變槳驅動器、電控系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)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(tǒng)控制技術的成果轉化和應用，為我國風電技術進步及產業(yè)發(fā)展作出了貢獻。

　　發(fā)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(fā)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(jié)方法，針對我國北方地區(qū)低溫、大風同時伴有沙塵暴氣候環(huán)境以及東南沿海臺風多發(fā)地區(qū)的多種氣候特點，開發(fā)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(fā)了符合我國氣候特點的中小型風電機組測試系統(tǒng)，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(fā)電機組對我國南北氣候環(huán)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(fā)展具有積極意義。

　　繪就風電涂料產業(yè)化藍圖

　　眾所周知，風力發(fā)電站所處風場自然環(huán)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(huán)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(yōu)點。

　　然而，作為風電產業(yè)鏈上的重要一環(huán)，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(yè)化開發(fā)與應用”研發(fā)，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(huán)境，以其優(yōu)異的性能和價格優(yōu)勢成功打入市場，在我國寒旱、濕冷、沿海地區(qū)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。