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信息化助力风电实现可持续发展

2010-01-0711:25来源:

日前,国家出台相关政策抑制六大行业产能过剩和重复建设,矛头直指高歌猛进的风电产业。随即引来业界一片哗然,就在大家热烈讨论之际,又有消息称,过剩的是其实风电设备产业,而不是风电。其实,风电产业如今已经成为广泛关注和讨论的话题,不仅仅是设备产能过剩,并网难也是横在风电产业发展面前的一道沟壑。面对重重问题,我们不禁要问,风电产业究竟怎么了?

产业发展陷入两难

近几年我国风电的增长速度“超乎寻常”: 2006年我国新增风电装机容量是120万千瓦,2007年是160万千瓦,2008年为600万千瓦,今年仅上半年就达到400万千瓦。“但如果放到我国电力的大盘子里看,就会发现1000万千瓦只是一个微不足道的小数字。”中国可再生能源学会风能专业委员会副主任施鹏飞指出,1000万千瓦不到当年全国装机总量的1.5%。“因此,过热、过剩的并不是实际产生的风能,而只是风电设备产能。”风电产业的迅猛发展,直接导致了风电设备制造队伍迅速扩大,目前全国风机制造企业总计已经超过了70家。

而施鹏飞在评价我国风电设备制造时认为,目前我国的风机制造能力较强,但是研发、设计能力还处于能力建设阶段,没有完全自主知识产权的成熟的商业产品。国产风机制造商大多发展大型风机组装,由于整体设计水平低以及核心零部件甚至是高质量零部件依赖进口,这就导致风机整体质量不高,于是设备制造就处于整个产业链中的低端位置。而且一些人认为风电技术很简单,一个风轮加一个齿轮箱风机就出来了,比汽车、飞机制造简单多了,但施鹏飞强调,实际做的时候,难度非常大。于是许多企业便纷纷涌进了风机制造行列,参与到了产业链低端的厮杀之中。

众所周知,风能是一种清洁的可再生能源,风能的开发可以有效缓解我国的能源供应紧张局面,这已经成为共识。风力发电是风能利用的主要形式,也是新能源中技术最成熟最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。按道理说,我国如此大规模的发展风电,产生出的清洁风能应该能够被合理利用,然后情况恰恰相反,风电如今却被电力部门戏称为“垃圾电”。有关数据显示,截至2008年年底,我国风电装机容量已突破1200万千瓦,但仅有800万千瓦的装机容量入网发电。也就是说,全国至少有1/3的风电装机容量被白白浪费了,转动的“大风车”也仅仅成为了一道风景。

风电本身具有不稳定性,不易准确预测,风况不稳定,产生的电能就不稳定,这种不稳定需要大容量电网来调节。此外,风电的电能质量较差,其功率因数和谐波往往得不到有效控制,所谓的“低电压穿越能力”也非常薄弱。然而,北京交通大学教授、国家风力发电工程技术研究中心专家汪至中教授表示,风电并网难除了与风能本身的特性有关外,更与机组的技术水平、装机容量与局部电网的匹配、电网建设等因素息息相关。

五大因素制约发展

我国的风电产业发展面临的制约因素很多,中国可再生能源学会副理事长贺德馨认为归纳起来主要有五点:首先是风能资源的详查和评估。风能资源的正确评估是制定风电发展规划、电网建设规划,进行风能资源开发和管理的基础。目前,我国已建风电场中有相当一部分风电场的容量系数和发电量都低于国际平均水平,平均等负荷小时不到2000小时,有的甚至低于1500小时,其中一个重要的原因是风能资源评估工作做得不够好。

其次,是风电机组自主研发能力还很薄弱。目前,我国风电场中运行的风电机组虽然大部分已是国产化的机组,但是其中的关键技术和核心技术还没有完全掌握。

第三是风电设备产品的质量还不稳定。由于风电设备制造业竞争激烈,有的企业为了尽早占领市场,精力放在产能发展上多一些,没有严格按照产品研发的程序,从科研样机到产品样机之间给出足够的时间来发现问题、解决问题,这个时间一般是需要半年到一年。另外,我国在产品批量生产中的质量控制技术还有待提升。

第四是风电场建设和电网建设还没有做到和谐发展。目前,我国风电开发模式是“建设大基地、接入大电网”,与欧洲分散接入电网的模式有很多不同,因此,电网调节的问题还没有达到规模化风电接入的要求。有一些风电场距离负荷中心很远,风电机组安装后要几个月后才能并入电网,解决的办法是增强电网对大规模风电接入的适应性,包括增强电力系统的灵活性和加强电源侧和负荷侧的管理。目前,正在规划的智能电网建设是对风能利用方式很大的支撑。当然,我们在考虑接入大电网的同时,也要考虑分布式电源系统和区域间的调度问题。

第五是风电专业人才短缺。目前由于风电设备制造业发展迅速,因此有些企业为了扩大产能,从社会上招人,经过几个月的培训就上岗,企业中缺少有经验的高级技术工人。

协调管控 自主研发

一边是设备过剩,一边是并网难,中国的风电产业究竟该往哪里走?

贺德馨认为,风电产业要实现可持续发展,除了要对风电设备产业斥资外,还要在风能技术进步、风能教育和能力建设上加大投入,打好基础,如建立国家级的风能研究机构、风能资源评估中心、风电机组试验风电场、风电机组公共技术试验平台以及风能标准、检测和认证体系等。

汪至中也认为,风电产业的发展和进步不应盲目追求风电机组的装机容量,而应从我国各地区风场风资源的优劣、当地电力需求及电网输配电能力状况、风机性能及发展通盘规划,有序调控、全面协调、均衡平稳地发展。“风力发电讲究资源,现在风资源好的地方已经被争着抢着装上风机了,肥沃的土地种下品质不优的种子就不能丰收,同样的道理,风资源好的地方装上一些技术性能差的风机,电网再跟不上,发的电还送不走,用不掉。‘站’在那里的风机就形成了极大的资源浪费。因此,需要进行全面、统一的协调控制和管理。”

如何针对中国的风况建设风场?如何针对中国的风况制造出适合的风机?必须要先测风,把中国的资源调查清楚,然后才能谈发展风电产业。“了解风本身的规律,才能设计出符合中国风力条件的机组,”施鹏飞强调,”在风机制造过程中,还要考虑质量和可靠性。风电机组最大的特点是要求在野外运行20年,环境特别恶劣,每个地方风变化的规律也很难掌握,因此,在产业发展过程中,能不能设计、制造出满足特定风场的风机还很难说。”

而在发展风电产业的过程中,必须要有适合中国国情的、适合特定风场风况的自主知识产权的风机。同时,我国电网设计和建设相对落后,很多电网设计建设支出,并没有考虑风电的并网问题,电网建设落后于风电建设,就会极大地影响风力发电能力的发挥,这也是导致风电并网难的一个诱因。而在风机设计过程中,也应该要结合我国电网建设实际,做相应的设计。

信息化助力可持续发展

随着产业发展的日益成熟和市场竞争加剧,风电装备制造业信息化已经成为风电产业发展的必然趋势。信息化无论在风机自主研发、产业规范化以及对电网的协调管控等诸多方面都能够起到有力的支撑。“目前与其他设备制造业比较,信息化在风电设备制造业中的应用还不普遍,从风电设备规范化和标准化生产和保证风电设备制造过程中的质量控制,提高产能和性价比来看,在风电设备制造业中实现信息化与工业化的融合是十分重要的。”贺德馨告诉记者。

国务院参事室参事、中国可再生能源学会理事长石定寰也表示,可再生能源很多是不稳定的,风能就是,有风就有电,没风就没电,风大电量就大,风小电量就小。不稳定的电源进入到电网后,如何能更好的管理,使电网更安全可靠的运行,满足不同客户的需要,这就需要信息化技术,利用信息化的技术对电网的电源进行管理。

现在企业对标准认证越来越重视,随着标准化程度提高,风电产业对信息系统的要求也将越来越高。符合风电行业的信息不能过于滞后风电产业的发展,信息化应该跟上风电产业的发展的步伐。而目前我国风电产业标准化尚未普及应用,因此这也使得信息化速度减慢。

风电产业是一个集中程度较高的产业,这就要求信息化厂商在发展中不仅仅关注自己的领域,要将整个产业协同起来。同时,信息化厂商也要对我国的风况有所研究,投身风电信息化,首先要知道中国刮的是什么风。风机要求在野外恶劣的环境中要工作20年,这就对我国的风机质量控制要求严格,而我国质量控制的IT厂商也应该加快研发风机质量控制解决方案。

除了仿真软件以及计算机辅助设计软件目前发展机会较大外,风机装备生产的流程管理同样也十分重要。当样机测试成功后,企业进入批量生产阶段,对整个产品流程的控制,将对流程管理厂商提出新的要求。

随着风电产业商业化的运作,以及风电产业逐渐发展成熟,对信息化的需求将变得明朗。未来,信息化在风电产业中将会是一个重点,包括从风电整个产业链,风机装备制造、风场建设、并网到物流运输等方方面面。未来,信息化将在风电可持续发展中发挥更加重要的作用,我们也期待风电产业向着健康良性的发展道路上继续前进。

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