盘点近年来风电产业前沿技术和产品创新

　　“很明显，风电将在未来的能源结构中扮演更加重要的作用。”日前，全球风能理事会秘书长苏思樵说。当日发布的《全球风电发展展望2012》报告中预测：到2020年，风电可以供应全球6%～12%的电力需求。

　　而根据中国可再生能源学会风能专业委员会主任贺德馨的预测，到2015年，全国累计并网运行的风电装机容量将达到1亿千瓦，年发电量达到1900亿千瓦时，风电发电量在全部发电量中的比重有望超过3%。

　　蓬勃发展的风电市场带来了激烈的竞争，同时引发了技术创新和产品创新的高潮，涉及的领域从全新的风机涉及到主要零件的质量提升以及智能系统的升级。业内人士认为，推动新技术开发的根本原因是要进一步降低设备使用寿命在内的能源成本，采用的手段包括优化设计提高风机系统性能和可靠性、降低负荷、降低投资和运营成本。

　　对于海上风能产业来说，最重要的目标是有效地把20到25年周期内发电成本峰值从目前的约每兆瓦时170欧元，在2020年以前降低到120欧元。陆地风场的能源成本通常要低很多，但是需要努力让能源成本降低到与常规发电和核电持平的水平甚至更低。

　　在2012北京国际风能大会暨展览会(CWP)上，记者了解到，一项已经发挥巨大作用的创新就是在同一容量标准的风机上安装更大的叶轮，这同时适用于在海上和陆地两种风种。率先开创这一趋势的是维斯塔斯，它近年来推出的叶轮直径达到100米，许多竞争厂家立即跟进，通用电气的1.6兆瓦风机叶片也达到100米，而歌美飒最新的2兆瓦风机叶轮直径达到了114米。10年前，主流2兆瓦的叶轮直径只有80米，当前的同样装机容量条件下叶轮扫过的面积增加了一倍。

　　另一项与大叶轮并行的趋势是将风机安装在更高的塔筒上以获取更有利的风速。在更高的位置上风速就更加稳定，因而可以延长风机的运转时间和寿命。据悉，同样一台风机在每秒6.7米风速条件下放在100米高度的产能要比放在70米高度多出20%到25%。随着高度的增加，阻挡和降低风速的自然条件就会逐步减少。在海上，6至7兆瓦机型不断增加，甚至有望出现10到20兆瓦，然而，这些机型的市场前景完全取决于政府审批，尤其是对最高风机安装高度的限制。

　　“目前人们的一个共识是200米的总安装高度是上限。采用复合结构的Fuhrlander公司设计了一种复合塔筒，混凝土底部有多块预制结构。而西门子与丹麦的一家钢结构件制造商联合开发了一种螺栓紧固式钢壳多边形塔筒，它由多边组合便于运输和安装的锥形钢预制件组成，适合于现场安装，解决了钢管型塔筒经常遇到的底部尺寸限制的问题。在我国缺少大型风机安装设备的现状下，值得我国学习。”在CWP2012上，一位参展的国内风电设备企业负责人表示。

　　不管用不用齿轮箱，基本上所有的风机系统都会遇到因风速变化而造成叶轮转速不均匀的问题，因此需要安装部分或全功率电子变流器将各种频率的电流转化成复合电网标准的50或60赫兹的电流。

　　记者从展会了解到，目前国际上一些厂商已经开始探索驱动系统的备用解决方案，包括机械-液压复合驱动，活着单液压或单机驱动系统，所有这些解决方案都着眼于在叶轮转速不均的前提下如何保持电机转速稳定，因而一举免除使用变流器的需要。

　　风机常见的是三叶片，并且已经统领市场，然而，双叶片的风机也并未绝迹，反而不断有企业试水研制和生产。据悉，至少有4家公司在研制双叶片机型，目标是投入海上风场应用。

　　据了解，国内风机研发企业远景能源科技有限公司的3.6兆瓦E128风机被称作是可以模块化生产的机型，该机型在测试阶段主要将检验两项创新：一是固定式上风叶轮;而是叶片外侧可以旋转的部分变桨系统。英国的Condor公司则正在开发一款5兆瓦的带有偏航调控装置的上风风机，它采用的技术是在高风速下将叶轮平面逐渐调整进入顺风状态。德国的SCD公司研制出了下风式6.5兆瓦中风速海上风机和3兆瓦中速上风风机。这两种产品的生产许可证都发给了中国的明阳风电集团。其中，3兆瓦产品已经投入商用。

　　业内专家认为，如果高容量风机被市场接受成为主流产品，它们将给市场提供降低能源成本的巨大空间。对于陆上和海上风机来说，不管采用什么技术，能在单位容量内以最低的寿命内运行成本产出更多发电量的机型，就将是最后的赢家。