《对我国风能工业及海上风电发展的看法与建议》中国风能工业发展现状及存在的一些问题近年来，我国出现了一股可再生能源发展热潮，尤其是风能工业，出现了井喷现象。自2005年可再生能源法公布实施以来，风能工业每年都以100%意识以上的增长速度向前发展。但是仍有一些问题困扰风能业界。本文对其中一些问题提出个人的一些看法，供大家讨论。现在进入风能工业是不时太迟了。风能工业，尤其是风电设备制造业是竞争性行业。竞争性行业什么时候都不晚，更何况风能行业是一个发展才不到三十年的行业。例如上世纪60年代，日本丰田开始进入当时已经十分成熟的汽车制造业，几乎所有的业界人士都认为丰田老板疯了。但经过40多年的发展，今天丰田已稳居世界汽车制造业的第一把交椅。风电设备制造业在中国还是一个新兴的行业。真正的规模发展才年时间，任何新进入这一行业的业者都可以吃到头口水。至于能否发展要看各个公司的经营水平。在任何行业的经营过程中都有优胜劣汰的过程。有些政府官员和业界专家认为通过优胜劣汰、行业洗牌，我国将只有2-3家整机制造公司可以生存。我认为优胜劣汰、行业洗牌一定会发生，但不是只有2-3家整机制造可以生存。其理由是风电市场巨大，国内2020年就规划装机亿千瓦。可以预见在3-5年内，我国一定会成为世界风电设备制造基地。国际市场的开拓会使我国风电制造企业更有用武之地。德国、西班牙和丹麦的现实也证明了这个论点。经过近二十年的发展，德国仍有10中国风能工业技术开发,自主创新与引进技术的关系风能技术的真正产业化的开发始于上世纪80年代,由欧洲主要代表国为丹麦发展而起。经三十余年的开发，风力发电技术已走向成熟。额定功率从30千瓦发展到兆瓦；风轮直径从12米发展到126米；塔架高度从15米发展到100米；控制技术由继电控制发展到计算机控制；调节方式由定桨距失速调节到变速恒频；从陆上发展到海上。当前世界主流技术为水平轴、3桨叶，变速恒频的风力发电机组。自上世纪90年代开始的世界经济的全球化，我国风电技术的开发也从闭门造车很快地溶入到世界技术创新的大潮中。2004年前，我国风力发电的技术开发在科技攻关项目的支持下，自主开发了18千瓦、20千瓦、30千瓦、40千瓦、200千瓦、250千瓦和600千瓦的机组。这段时间技术开发主要以型号开发为主。从2004年底（北京世界风能大会）后，风电的技术开发转向引进技术，消化吸收，自主创新。通过引进759千瓦，1兆瓦，15兆瓦和兆瓦级组，很快走上了与世界先进风电技术接轨。并通过自主创新解决了一些关键部件的技术难题，如齿轮箱、发电机、桨叶、变频器和控制器等。通过5年的努力，我国已具备自主开发兆瓦级风力发电机组的能力。这包含整机开发、关键零部件开发、设计认证、认证检测等各方面的能力。需要强调的是风电技术的提高是基于我国总体工业制造水平的提高而提高。零部件的设计与制造能力的提高是至关重要的。我国海上风电发展的潜能及风险我国东部沿海经济发达，是一个朝气蓬勃的电力市场。据统计中国电力装机2008年底达79253万千瓦，比上年增长1034%，发电量达34334亿千瓦时，同比增长518%。2007年我国东部12个沿海省市用电量约为全国用电量的55%。见表1。同时东部有一个比较完好的电网架构。有极好的市场和上网条件。这给海上风电场一个非常好的市场前景。我国各省、市、区历年用电量汇总表单位：亿千瓦小时57054611576670138484433654949115019217348320136794633109768134881内蒙古6677288491116021111056122827135951378234124646264黑龙江55585597056289492197990151072382193452569752952021642311909232189375821666218769107565986684100033391984462051109191161227207259605135274152350180800788918767698923674437687789058267356300403339405510155794668114816197681132534768405204492294259105944117751486975819866910557256456174552516435807365369489485363361474206562444128544302883778543978310143562041332我国东部海区受季风的影响，有丰富的风力资源；同时我国东部海区有领海面积37万平方公里、大陆海岸线万平方公里，专属经济区270万平方公里，近海海滩、海涂面积127万平方公里。有极其广大的近海风电发展潜能。我国东部海域尤其是东南沿海是台风活跃的地区，对风电的发展带来一定的风险及制约。海上风电机组的抗台风设计是成本与性能的博弈由于地球自转及大气环流的影响，在太平洋西岸及大西洋西岸是台风及飓风生成及活动区域。台风与飓风极具破坏力，其极大风速达到90MS甚至更大。到今天为止，全球海上风电场只有在大西洋东岸（欧洲）有海上风电场建成。主要分布在丹麦、荷兰、英国、爱尔兰和瑞典等国。德国、西班牙正在计划或建设中。在大西洋西岸即南、北美洲东岸，至今尚未有海上风电场建成。太平洋东岸也只有我国东海大桥项目在建。台风的威力十分巨大，2006年桑美台风登陆浙江省苍南县。检测到的最大风速达781秒平均）。桑美台风对苍南风电场造成毁灭性的打击。风电场共有28台机组，装机容量1585MW，只有2xNordtank550kW（机舱罩吹掉），2xDewind600kW，1xVestas660kW，3xWindey250kW基本完好。其余20台机组都遭到不同程度的破坏。桨叶破坏最为严重，15xVestas600kW机组仅可拼凑成2-3台。其中2xWindey750kW27#、28#基础被吹翻，2xDewind600kW（19#，23#在塔架下段折断，倒地后又折为两段，共折为三段），1xVestas600kW（7#，在塔架与基础段连接处的螺栓拉段）被完全吹倒。图1：受桑美台风袭击后的苍南风电场AfterattackedSaomai风力发电机组是可以通过加强各个零部件的强度，满足抵抗最大风速的要求，但这必然带来成本的提高。我国东南沿海，尤其是上海以南的沿海地区其最大抗风如何考虑。风力发电机组的强度设计一般是按照当地风速的记录样本，计算出在保证率为98% 的情况下，50 年内不出现的极值进行计算。现在按 IEC标准， 类风区的极值风速为70MS，我国海上风电场的极值风速为多少现 确定不了。如果我们将极值风速提高，则风力发电机组的重量及 成本大大增加。而且在保证率为 98%的情况下，50 年内不出现这 样的极值风速。所以风力发电机组的设计参数的确定是需要谨慎 考虑的。 风力发电机组的抗风设计主要焦点应该集中在桨叶、塔架和基础 的设计上。桨叶可从两方面来考虑，其一是将桨叶设计成柔性桨叶， 当台风袭来时，桨叶变形，使其受力大大减少，保护机组不受损坏； 其二是将变桨距的桨叶也设计成和定桨距桨叶一样结实。 塔架设计要考虑刚性塔的设计，苍南2xDewind 及1xVestas 架折断，我认为主要是塔架壁厚太薄，当塔架任一处发生缺陷就会发生结构失稳，导致塔架折断。 控制系统的设计上要考虑大风袭来时往往先破坏电网，控制系统 一定要考虑不间断电源，该电源的容量要能够驱动变桨及调向电机并 能保持30 分钟以上的运行。 海上风电机组的可靠性是海上风电成功与否的关键由于海上风电场的特殊性，对风力发电机组的可靠性有非常 高的要求。特殊性主要表现在： 交通不便，海上风电场交通非常不方便，一般是用汽艇作为 交通工具。汽艇的抗风能力一般为 于风力发电机组的可靠性问题，机组发生故障，不论故障的大小，当风速超过 盐雾腐蚀，海上设备必然遇到盐雾腐蚀的问题，海上采油设备如海上钻井平台已经有了很多很好的经验，海上风电设备可以 从中获得很多的经验和教训。 海浪及潮流的冲击，同样可以参照海上钻井平台及海上大桥 建设的经验。 海床结构的稳定性， 同样有成功的经验可以学习和借鉴。 海上风电项目由于其海上工作的特点，对风电设备的要求更 高，尤其对可靠性的要求。一般海上风电设备需要在陆上运行一 定时间后，取得一定的运行经验，才可以装备到海上。否则风险 太大。这个风险对业主和设备供应商都一样存在。 结论我国东部沿海有丰富的电力市场和良好的电网架构，东部海区风 力资源丰富并且有广袤的海域，具有建设海上风电场的巨大潜能。也 为我国可持续发展提供了非常好的可再生能源的资源。 我国东南沿海地处太平洋西岸，是世界上两个热带气旋经常光顾 的地区之一。每年从菲律宾产生的热带气旋，有 10 20个形成热 带风暴或台风并袭击我国。近年来，可能因为大气变暖的影响，台风 有逐年增强的趋势。2006 年桑美台风更是有风速记录的最大风速。 在长江口以北的沿海可大胆进行海上风电场的开发，在长江口以 南的沿海开发风电场一定要慎之又慎。2006 年桑美台风的登陆后极 大风速达到781 MS，登陆前在海上的风速一定大于此风速。 加强有关台风及抗台风风力发电机组的基础研究。加强台风的基 础研究，了解台风尤其是海上台风的规律。确定我国沿海陆上及海上 风力发电机组的抗风等级。加强抗高风速风力发电机组的技术开发尤 其是桨叶、塔架及基础的技术开发。