风电设备制造业的快速发展,促进了各种新技术的兴起。这些新技术的发展将为我国风电产业未来可持续发展提供强大的推力。
我国风电装机容量正迅速上升。截至2009年年底,我国风力发电总装机容量已达25．1吉瓦,风电总装机容量仅次于美国、排名世界第二。全球风能理事会预计,今年至2014年,我国每年风力发电装机容量将超过20吉瓦。
风电装机容量的飞速增长,带动了风电设备制造业快速发展,也促进了各种新技术的兴起。这些新技术的发展将为我国风电产业未来可持续发展提供强大的推力。
储能技术兴起
说风力发电是看天吃饭的行业,其实并不为过。
国家电网公司能源研究院副总工程师蒋莉萍说,风能的效益非常好,从资源角度看运行是零成本,但因为其供电的间歇性、预测困难、调度性差、生产成本比较高,容量效益较差。
也因为上述原因,风电一直被认为是垃圾电,风力资源变化导致并网电量的变化甚至会影响电网安全运行。记者在内蒙古采访时,内蒙古电网负责人介绍,当地曾出现部分区域风电企业因为风力忽然下降,导致电荷下降,整个电网出现故障的险情。
那么依靠风力发电企业自身的力量,能否化解风电输出不稳定的问题呢？业界认为,发展风电蓄电技术或能化解此难题。在风力丰富时将多余电量储存,当风力忽然下降时用储存电并入电网,保证并网电量稳定。专家表示,该技术一旦发展成熟,有望促使风电产业实现加速发展。
金风科技并网研究室主任乔元告诉记者,发展风电蓄电技术可以带动整个风电行业甚至是整个新能源行业的进一步发展,使暂时无法实现综合利用的新能源得到更好、更高效地利用。
中国电池工业协会副理事长兼技术委员会主任王金良表示,离网型光伏发电和风力发电的发展,将成为储能蓄电池高速发展的主要推动力。今后较长时期内,光伏、风电产品所需的储能电池将大幅度增加,而各种海上作业平台、高山、沙漠、岛屿等边远地区是推广风力发电储能蓄电池的最佳应用领域。
目前,国内风电设备制造企业在风电储能方面进行开拓,并已取得一定成绩。
乔元表示,金风科技目前已经建立了智能微网应用实验室,力求用储能技术在小范围内把风能、太阳能等新能源综合利用起来。该实验室配备了目前世界上最前沿的储能设备,针对风能、太阳能等主要新能源与先进的储能设备的配合和系统优化控制进行了深入的应用研究。
深圳科陆电子股份有限公司也在进行风电储能的相关研究。该公司“兆瓦级风电储能与并网工程实验室”计划开展以下研究和工程实验:局部弱电网仿真、双馈风力发电机储能变流器仿真、全功率测试ＢＳｔａｔＣｏｍ储能并网装置全功率测试、储能并网装置在局部弱电网情况下对提高风电风电穿透功率极限的作用评估仿真等,力争成为华南地区风电研究测试平台,为我国风电产业发展提供技术上的保障。
应对新趋势发展新叶片
新一代风力发电技术的主要特征就是大型化和智能化。当前的叶片研究热点也主要体现在适应风电技术新趋势上。随着风电机组单机容量的不断扩大,叶片的长度也从20米发展到60米以上,目前国际上正在研制的最大容量的风电机组是10兆瓦,其叶片长度达到了75米以上。
欧文斯科宁公司增强材料事业部大中华区营销负责人徐旌戟表示:“即便在风速较低的条件下,长叶片也可以帮助提高叶片的气动升力、扭矩和能量输出。最终获得更高的年发电量。”
叶片大型化趋势优势明显,但也带来了一系列技术新问题。加长叶片自然要增加叶片的重量,而叶片重量增加也将直接决定发电量的高低。由于叶片重量过高将增加涡轮和涡轮塔的负荷,这就导致涡轮在风速较低的情况下无法有效运作。
徐旌戟表示:“风机企业增加叶片长度需要关注叶片重量问题,同时需要保持恒定推力和涡轮塔的空间。因此,大叶片、轻量化是未来发展趋势”
对此,欧文斯科宁公司近期推出Ｕｌｔｒａｂｌａｄｅ高性能织物,以支持市场向更长、更轻、更高刚度风力发电机叶片转型。据悉,与使用传统的Ｅ玻璃复合材料相比,Ｕｌｔｒａｂｌａｄｅ高性能织物生产的叶片可以使同等规格的2兆瓦风力涡轮叶片中织物和树脂的重量减少近1吨。大大增加了风机的发电量。
在叶片大型化方面,国内风电企业同样不甘于落后。
中国科学院工程热物理研究所与保定开发区合作成立了国内第一个专门从事风电叶片研发的企业——华翼风电叶片研发中心。2009年10月,运用该中心大尺寸预弯式风电叶片的设计技术研制的1．5兆瓦38米叶片实现批量化生产,在河北省张北崇礼西桥梁风场实现挂机运行。该型号产品是国内第一个通过鉴衡认证中心认证的1．5兆瓦级风轮叶片,其气动效率、噪音等各项指标达到国际同类产品水平,为建立我国自主知识产权的叶片设计体系奠定了基础。
该中心还与金风科技合作,设计出适合于低风速地区的42．8米叶片,气动效率和噪声达到国际同类产品先进水平,叶片价格比国外同类产品进口价格低10％－15％左右。更为难得的是,这个叶片从开始设计到完成挂机仅用了3个半月时间,真正体现了“中国速度”。
此外,连云港中复连众复合材料集团近日也宣布,其3兆瓦风机55米风电叶片投产,成为现在国产功率最大、长度最长的风电叶片,初步设计年产能500套。此外,该公司将全面启动全球技术领先的5兆瓦62米叶片的设计工作,为大型风电主机制造商配套5兆瓦以上的风电叶片,并计划于今年11月投产。