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四、我国在风电领域存在的问题与差距
通过国家多年的持续支持,我国风电制造技术取得了长足的进步,特别是带动我国风电产业持续发展,基本形成了完整的产业链,为我国风电市场提供大部分装备。但我国风电制造技术和产业技术集成方面与国际先进水平相比还存在着较大差距,主要表现在:
1、风电场存在“弃风”限电和消纳不畅情况
2012年,因“弃风”限电,造成200亿千瓦时风电损失。2013年上半年,因“弃风”限电,造成77亿千瓦时风电损失,黑龙江省和河北省弃风率超过20%,吉林、辽宁、甘肃和内蒙古弃风率超过10%,全国平均弃风率为10%。
当前产生弃风的主要原因如下:
(1)电网规划建设与风电项目规划建设不协调
风电项目规划周期短、核准快、建设周期短。而国家电网规划周期长,核准程序复杂,建设周期也长。因此,电网的建设往往滞后于风电项目的建设,形成风电场建成后,不能及时并网发电的现象。同时,一些发电企业将大型风电项目拆分成若干个5万千瓦的小型项目进行申报,导致多个风电场分批接入电网、局部地区风电接入过于集中的局面。造成电网送出工程建设跟不上风电项目的建设步伐,导致大量风电项目建成后不能及时接入电网或全额送出的困境。
(2)“三北”地区风电当地消纳有限,外送通道不足
“三北”地区由于网架结构原因,输送通道存在外送能力不足的问题。其中,西北地区的甘肃酒泉风电基地、东北区域的蒙东和吉林风电基地、华北地区的蒙西和冀北风电基地电力外送能力不足问题突出。东北电网本身用电负荷不高,火电机组装机富余,风电装机规模速度增长过快,本地电力饱和过剩,急需外送在外省消纳。
2、国产风电机组设备质量有待提高
部分国产风电机组设备质量欠佳,造成风电场可利用率不高。采用国产机组的风电场,其机组可利用率仍低于采用国际先进品牌的机组,根据龙源公司的粗略估算,整体上要低6%左右。近五年投入运行的一些国产机组也出现过较大的质量和技术故障,如轮毂裂纹,主轴问题,轴承问题,齿轮箱故障,电机故障等等。虽然国产风电机组设备质量逐年提高,但质量问题仍然不可忽视。只有高度重视产品质量,向用户提供性能可靠的机组,企业才有持续发展的未来。
3、国产风电机组设备低价竞争仍然存在
由于中国风电机生产商面临激烈竞争,为了争取合同订单降价求售,促使2012年下半年风力发电机组的投标价格继续保持低价位。调查显示,风电机组未来合同价格也不乐观,预期2014年风电机组价格也不会回升。低价竞争压缩了企业的利润空间,使企业向产品提升和技术创新方面的投资减少,不利于行业的健康发展。
4、风电机组整机设计方面与国外的差距
前期靠国外提供设计技术或与合作设计,我国企业自主设计能力有所提高,但在设计经验和设计软件方面和国外仍有一定差距。特别是依据我国风况条件进行自主设计、研发多兆瓦级新型风电机组的能力不足,尚未开发出适用我国资源条件的风电机组设计软件系统。
欧洲已经实现5-6MW风电机组的批量应用,正在设计研制10MW级的风电机组,我国已经研制出3MW风电机组产品并投入实际应用;但是5MW风电机组产品和6MW级风电机组样机尚处于试应用或外场试验阶段。
5、风电机组关键部件方面与国外的差距
国内兆瓦级以上风电机组配套的轴承、变流器、变桨矩系统已经进入批量生产阶段,整机控制系统国内处于试制阶段,对于大型机组产品仍需要进口部分国外关键部件,如:大型齿轮箱、发电机的可靠性仍有待提高,叶片已经自给自足,但技术上仍处于自主设计初级阶段,5兆瓦以上叶片、变流器的研制仍需与国外先进公司合作。
6、风电行业公共研究测试平台方面
美国、德国、丹麦、西班牙等国家早就建立了国家级的风电机组野外测试、地面传动和叶片的公共平台,我国在这方面已经起步,一些主要制造商建设了整机测试平台,但服务于全行业的国家级公共平台尚未建立,制约了我国风电技术的持续发展。
7、海上风电建设方面与国外的差距
(1)海上风电场建设方面
与欧洲先进国家比,我国海上风力资源测量分析技术较为落后,海上风电场选址技术和经验不足;我国海上风电场装机容量较小,主流机型的单机容量较小,投入运行的时间短,机组的可靠性和适应性需要通过考核验证。我国海上风电场主要由潮间带风电场和近海(浅海)风电场构成,而欧洲海上风电场主要由近海风电场构成,并已经向深海发展。
与欧洲先进国家比,我国海上风电设备运输船、海上风电机组吊装设备均落后于欧洲先进国家;我国海上风电场运营管理,以及设备维护保养以及海底电缆铺设保护等方面经验不足。
(2)海上风电机组方面
目前在欧洲,3.6MW、5MW和6MW海上风电机组已经投入批量生产并应用到海上风电场建设中,而我国已经投入批量生产并应用的海上风电机组为2.5MW和3MW。我国 5MW和6MW海上风电机组仍处于试验和示范应用阶段。近年来,我国大型海上风电机组研发紧跟欧美大型海上风电机组研发步伐,但欧美海上风电机组多为自主研发,我国海上风电机组多为与国外企业联合研发。
我国十二、五科技支撑计划项目中,已经列入7MW直驱永磁式海上风电机组研制、7MW双馈式海上风电机组研制和10MW海上风电机组设计。而欧洲正在进行10MW海上风电机组研制并开始15MW海上风电机组设计。
(3)海上风电机组支撑基础发展
欧洲海上风电机组支撑基础目前多采用单桩式和多角架式结构,海上漂浮式支撑基础也已经进入少量试应用阶段。我国海上风电机组支撑基础目前多采用单桩式和多桩式结构,海上漂浮式支撑基础处于研究初期。
8、风电场设计建设方面与国外的差距
我国主要利用国外的商业软件进行设计,这些国外的商业软件对我国复杂地形的风电场设计误差较大。另外我国正在建设千万千瓦风电基地,如此规模的风电场设计在国际上也没有先例,海上风电场设计国内刚刚起步,需要技术支撑。
9、风资源分析方面与国外的差距
缺乏针对我国气候和地理特点的风况研究、风资源数据库与全局性风况图谱建设、自主的风资源分析及风电场设计软件系统,风电场设计技术仍依靠国外软件产品。
我国尚未形成先进的风电场测控系统和短期功率预测系统,电网接纳风电的技术水平仍落后于欧洲。
总体而言,我国风电产业正处于从基础理论、应用研究到关键技术研发、设备研制、公共研究测试能力等完整产业发展体系形成的关键时期,仍需国家给予扶助和支持。
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