分析我國風電產業的現狀與發展方向
http://www.debgrams.com 2011-01-13 15:09 來源：慧聰表面處理
能源是國民經濟發展的重要基礎，是人類生產和生活必需的基本物質保障。能源和環境危機與國民經濟可持續發展之間的矛盾，促進了風力發電產業的迅猛發展，風電在我國能源結構中的地位日益受到重視。隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，對能源的需求也越來越高。
長期以來，我國電力供應主要依賴火電。據了解，“十五”期間，我國提出了調整能源結構戰略，積極推進核電、風電等清潔能源供應，改變過渡依賴煤炭能源的局面。隨著技術進步和環保事業的發展，風能發電在商業上將完全可以與燃煤發電競爭。
一、我國風電裝備現狀
據了解，全國陸地可利用風能資源3億千瓦，加上近岸海域可利用風能資源，共計約10億千瓦，發展潛力巨大。
為了合理有序的開發現有風能資源，首先需要進行的就是加強產業服務體系建設，扶持建立風能資源評價，風電場設計選址，產品標準，技術規范，設備檢測與認證的專門機構。培育一批風電技術服務機構，建成較健全的風電產業服務體系。建設2～3座公共風電測試試驗基地，為風電機組產品認證和國內自主研制風電設備提供試驗檢測條件。目前，工信部與國家能源局等相關管理部門目前正研究制定規范風電投資市場，完善風電設備產品標準及質量認證體系的相關政策，保證風電產品質量，促進成本降低。
風電產業的發展和進步不應盲目追求風電機組的裝機容量，而應從我國各地區風場風資源的優劣、當地電力需求及電網輸配電能力狀況、風機性能及發展通盤規劃，有序調控、全面協調、均衡平穩地發展。
我國風電裝備現狀
風機設備主要由底座、塔筒、機艙、輪轂、葉片、箱式變壓器及電氣等部分組成。各種機型設備的重量不同，塔筒的高度不同，一般是隨風力高度分布情況而確定。目前，風力發電逐漸向大功率機組發展，要求風力發電機組可靠、壽命周期長，因此對零部件的精度、功能要求高。
(1)發電機組。風電用發電機組的原理和結構與火電等其它發電機基本一樣，從制造角度上看沒有太大難度，能制造火電發電機組的企業，一般都能滿足制造風電用發電機組的要求。但是，由于風電采用變頻聯調和空一空冷卻等設備，以及要求20年以上工作壽命，故需要更高的穩定性和可靠性以及其他特殊的要求。
(2)齒輪變速箱。風機的變速箱主要由箱體、行星輪系和變速機構等組成。其中變速箱內行星輪系和變速機構加工量大、難度高。涉及的齒輪加工機床中，大規格數控齒輪機床普遍要求高效、重載、重切、剛性好的特點(主要依靠進口，中小型使用國產)。
(3)葉片。風機的葉片大多采用環氧玻璃纖維或碳纖維等復合材料制作。葉片設計主要采用全三維氣動仿真和結構有限元仿真，使用真空灌注工藝進行葉片生產。機械加工較少，部分需要沖切成型。
(4)塔筒。風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，內部設有升降機構。加工制造主要需要大型卷板機和焊接設備，大型切割設備等。
二、產業發展過程中存在的問題
1.產能過剩、競爭激烈
風電產業的快速發展，帶動了風機產業的發展。中國風能協會數據顯示，在短短的幾年內，中國風電整機制造企業從2004年的6家急劇擴張到了現在的70多家。此外，風電設備部件制造企業總數也已超過百家，僅葉片廠就有50多家。從企業產能計算，已經超過市場容量。
到2010年，目前的70多家企業按現有規模全部建成，產能完全釋放后，風電設備產能將達到年產3500萬至4000萬千瓦。而今后十年，我國的風電場建設速度可能維持在年裝機1500萬至2000萬千瓦之間。因此，風電機組制造企業面臨不可避免的激烈競爭，風電設備市場也必將迎來殘酷的買方市場。市場經濟的法則決定了最終會淘汰一部分企業。有關方面預計，雖然現在國內有眾多的風機企業，但最終可能大型企業會剩下三、五家，中型企業剩下十來家，其余的企業將很難在市場競爭中生存下來。
2.核心技術缺失
近年來，我國風電裝備的技術能力有了較大提高，風機零部件方面，相比十年前我們什么都依賴進口，現在基本上什么都有能力國產了，一些主要零部件，由于性價比高，接到國外的訂單也不少。然而，大部分零部件實現了國產化并不等于風機就能實現國產化，在風機整機的研發和設計上，我們依然沒有掌握核心技術。我國規定風電場使用設備的國產化率要達到70%，但形勢并不樂觀，因為在這70%的設備中，絕大部分的技術引進于國外，知識產權仍在國外，而不是我國自己的技術。
因為核心技術缺失，關鍵零部件大多掌握在外方手中，所以產業擴張受制于人。軸承、電控系統等供應依然是行業發展的瓶頸，國內企業還無法大規模自主生產。因為供貨時間、周期無法保障而影響生產進度，從而影響企業規模的擴張。
風電產業的發展和進步不應盲目追求風電機組的裝機容量，而應從我國各地區風場風資源的優劣、當地電力需求及電網輸配電能力狀況、風機性能及發展通盤規劃，有序調控、全面協調、均衡平穩地發展。
作為一個風能大國，要把風能產業做大做強，一定要建立一個以企業為主體，產、學、研相結合的技術創新體系。只有掌握引進技術、擁有自己的新技術才能避免受制于人，實現可持續發展。
歐洲市場正在進行新一輪對風機技術的革新，對調壓、調頻、無功輸出都有具體的要求，最終要求風電設備達到和其他火電一樣的調節能力，這是最終的目標。
3.風電設備產品的質量還不穩定
由于風電設備制造業競爭激烈，有的企業為了盡早占領市場，把精力過多地放在產能發展上，沒有嚴格按照產品研發的程序，從科研樣機到產品樣機之間給出足夠的時間來發現問題、解決問題。然而，目前國內風電制造企業的樣機剛出來，運行試驗周期不足一年，來不及反復試驗和論證，就進入批量生產了。通常，風機產品要求交付之后的使用壽命要達到20年，并且在前兩年，生產廠家要負責風機的維修和管理，一旦出現問題，還要賠償風電場由于停機、停電造成的經濟損失。
所以，國內風機廠家仍須保持冷靜的頭腦，穩扎穩打地走好每一步，一味追求訂單卻忽略產品質量風險，是一種盲目的樂觀。
4.風電場建設和電網建設還沒有做到和諧發展
目前，我國風電開發模式是“建設大基地、融入大電網”，而電網調節問題還沒有達到規模化風電接入的要求。有關數據顯示，截至2008年底，我國風電裝機容量已突破1215.3萬千瓦，其中1000萬千瓦風電機組已通過調試可以發電，但僅有894萬千瓦的裝機容量并入電網。
目前在歐洲國家，風電裝機容量的比例能達到10%～20%，甚至可以達到30%，之所以能夠達到這么大的比例，除了歐洲的電網能力強外，還因為其擁有技術先進的風機設備，電網側的變電站可以控制電機側的風機，變電站通過網絡可以對各個風機的發電量進行集中控制。但我國使用的風機都是用最大功率輸出進行控制的，所以，按照目前的技術水平，一旦超過5%就會嚴重影響電網側的正常運行。
所以，要想徹底解決這一問題，首先要增強電網對大規模風電接入的適應性，包括增強電力系統的靈活性和加強電源側和負荷側的管理。目前，正在規劃的智能電網建設是對風能利用方式很大的支撐。當然，我們在考慮接入大電網的同時，也要考慮分布式電源系統和區域間的調度問題。
其次，要研發使用世界一流技術的風機，而不能使用落后的風機。
三、風電產業的發展方向
據了解,國際風電產業日益向著一體化、國際化、大型化方向發展，技術上要求很高，風力發電機組要求可靠、壽命周期長，因此零部件的精度、功能要求高。隨著風力發電技術的發展，風電機組的原理和結構也在發生變化，未來的風電機組在向結構簡單化，體積減小的方向發展。
在風力發電系統中兩個主要部件是風力機和發電機。風力機向著變漿距調節技術發展、發電機向著變速恒頻發電技術發展，這是風力發電技術發展的趨勢，也是當今風力發電的核心技術。
針對“十一五”期間我國風電產業發展方向、規劃安排和重點任務，以及現有的技術狀況，今后我國大力發展大型風電機組的重點是，努力掌握大型風力發電機組核心關鍵技術，包括總體設計、總裝技術及關鍵部件的設計制造技術等，整機技術路線將以目前歐洲國家流行的變槳變速的雙饋異步發電型、低速永磁同步發電型為主。
目前，我國生產最多的還是有齒輪箱風力發電機組，屬于歐洲2000年左右研發的風機。少數企業雖然初步掌握了直驅永磁技術，但在整個產業鏈中還沒有普及。從長遠利益來看，直驅永磁風力發電機組轉換效率高、維護量低、變速范圍大，取消了沉重的增速齒輪箱，發電機軸直接連接到風機軸上，轉子的轉速隨風速而改變，其交流電的頻率也隨之變化，經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，再逆變成與電網同頻率的交流電輸出，是未來風電技術的發展方向。
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