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中国可再生能学会风能专业委员会名誉主任施鹏飞:电气技术创新促进风电产业发展

上传日期:2017-11-15  播放次数:38
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   2017年10月31日——11月1日,由中国电器工业协会风力发电电器设备分会和新疆金风科技股份有限公司联合主办,施耐德电气(中国)有限公司协办的2017(第二届)中国风电电气装备技术高峰论坛暨风电分会二届二次会员大会(CWPE2017)在北京丰大国际酒店盛大召开。中国可再生能学会风能专业委员会名誉主任施鹏飞先生在主旨发言阶段发表了演讲。
  
中国可再生能学会风能专业委员会名誉主任施鹏飞先生
 
  施鹏飞: 大家好,我对电气具体技术不太了解,所以在这个会上原来我说想谈什么又不好谈,因为我上个世纪1981年就开始从事风能利用,所以只能从我亲身经历的这个产业的发展过程,电气技术的创新,对这个产业的影响谈点感想。
 
  首先谈谈产业链,我体会到我们这个产业链空间非常的广泛。因为它包括从天上——而且现在又提到高空的风怎么利用以及气象方面——到地面、路上的风电厂,还有海面到海底,以及海底海床的水文地质,所以这个产业链非常大。主要的环节有风能资源的评估,规划设计的咨询,风电场宏观选址和微观选址,整机设计制造,风电场并网设备,并网场建设和运维等。
 
  整个产业链里面相关的电气技术包含在各个环节里面,比如测风过去只有风杯,现在则有激光,超声,雷达,还有数字化风能资源图。从风电场宏观微观选址,风电机组是我们电气里面一个主要的设备,机组里面有住控系统、监控系统、变流器、变桨距机构还有发电机。
 
  从风电场又有并网的变电站,有组合式、模块式变电站,风电场运行维护有风电场监控、远程监控、风电场群监控。另外我们在野外运行有不同环境,大家都知道风电场不是在屋里,都在野外,那么对电气设备提出了许多特殊要求,高海拔——现在有的风电机组已经装到海拔4000米高原,低温有到零下40度,湿热也可能发霉,海洋有盐雾腐蚀。
 
  我个人体会就是说从20世纪70年代,美国依托雄厚的航空工业的基础,开发理论上效率高的单纯机械变桨变速机构,采用同步发电机的机组。美国当时是波音公司,还有西部公司、电气公司,他们开发的机组。我在1988年去夏威夷考察的时候,还是600千瓦的下风式两叶片变桨变速的机组,但是由于风速变化频繁而且剧烈,变桨机构无法及时反应,机组难以正常运行,所以美国虽然它的实力非常强大,但是没有最终发展出本国的产业。
 
  而在同一个时期,丹麦依托他自己长期实践的经验开发出了定桨定速采用异步发电机,转速由电网频率控制,从几十千瓦小机组起步,不断改进,逐渐增大容量,实现百千瓦级机组的批量生产,虽然效率低,但是结构简单,运行非常可靠。20世纪80年代美国有一个激励政策就是税收减免,州政府有、联邦政府也有,所以形成了加利福尼亚州的风电建设高潮。由于美国生产的风电机组大部分被吹坏了,所以虽然是高技术但是它的可靠性非常差。后来就大量采购了丹麦的风电机组,奠定了丹麦风电到今天成了一个风电强国的地位,在市场里头站稳了脚跟。
 
  但是失速调节型机组虽然得到市场认可成为主流,但是由于受到的气动载荷大,叶片和塔架等部件都比较重,所以对变桨变速技术的探索一直持续。直到20世纪90年代中期电力电子技术发展比较成熟,才开发出双馈发电机通过变流器与电网连接的变速恒频技术,而且变桨机构也日趋完善,降低了风速及整机承受的摧毁。
 
  在21世纪的头10年,风电机组的发电机除了主流的双馈发电机,陆续出现了直驱的低速永磁发电机、半直驱的中速永磁发电机,各有特点,只要能扬长避短,运行可靠,度电成本降下来,都可以保持一定的市场份额。
 
  这个是我统计的2015年不同机组类型在新增的装机容量的比例,双馈还是主流,占65%;低速永磁直驱占62%。在累计方面2015年双馈还占70%,直驱占25%。
 
  另外我就把历年来的风机进行统计,各种不同机型列了一个表,在2001年定桨定速占几乎90%,到2015年新增装机容量是0;变桨变速的双馈在2001年在我们国家只占10%,到了2015年已经到了65%;其他的机型已经占了3%,直驱占32%,大家可以看到一个在降一个在升。从累计的容量来看,2001年我们几乎全都是定桨定速,到了2015年已经到了3%,当然我们的市场总量也是非常大的,双馈从2001年只占1%左右升到70%,其他的也开始上升了,就连半直驱的也占到了2%,这就是我们技术的不同类型的发展趋势。
 
  进到了21世纪就是第二个十年,随着互联网、大数据和云计算技术的发展,融入到风电设备和监控系统中,单机发电最大化已不是目标,现在不断追求的是全寿命期风电场或集群的整体效益,达到投资效益最大化,这是我们现在最终要追求的目标,大数据技术都在各个公司普遍发展。
 
  为了实现投资目标最大化,每台机组的控制系统都联接相关的互联网,根据整体利益调整,也就是智能机组,所以智能风电机组和智慧风电场成为发展趋势。这是对单机的集中监控,这是明阳正好去年7月13日天鸽台风经过的时候,它都可以看到情况。
 
  最后我的结语就是说风电产业链非常广泛,从空中气象到陆地、高山、平原,从海面深入到海床,产业链每个环节上都有电气创新的空间。电气创新推动了风电产业发展,机组从定桨定速转化为变桨变速,进而实现多种类型同台阶竞技,效率持续提高。运用大数据、云计算等新一代信息技术,最终实现远程风电机组的后台监控和全生命周期管理,成本不断下降。要满足我们现在平价上网要通过技术创新,风电机组智能化必须在高水平传统制造工艺的基础上发展,首先得把我们的硬件质量做得可靠性高。我们智能化,互联网才能最终实现你要达到的要求。
 
  最后要期待更多的电气创新,现在能想到的一个就是超导发电机可能会为未来风电产业带来巨大的变革,当然这个难度也非常高,美国超导公司搞了很多年,远景也有这样的课题,但是我希望未来能够有所突破,使我们风电产业能够更上一层楼,谢谢大家!


(文章内容来自现场速记整理,未经本人审核)

 
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