大型化、變速運行、變漿距及無齒輪箱是世界風電設備發(fā)展的新趨勢?,F在世界上 MW 級的風電機組已具備了商業(yè)化價值,如美國的主流機型是 1.5 MW 風機;丹麥主流機型是 2.0 ~ 3.0 MW 風機;早在 2004 年的漢諾威工博會上,4.5 MW 的風電機組即已面世。目前,單機容量最大的風電機組,是德國 Re 鄄 power 公司生產的容量為 5 MW 的機組。
今后風電產業(yè)技術發(fā)展的趨勢是:更大容量、新型結構和材料、海上風機。
近 20 年來,國際上大型機組風電技術日趨成熟。在不斷降低風力發(fā)電成本和擴大可經濟利用的風力資源量的目標驅動下,國際上的風電機組技術不斷向海上專用風電機組發(fā)展。目前,MW 級以下風電機組中仍廣泛采用失速調節(jié)技術方式,MW 級以上的新機組普遍采用了變槳變速恒頻的先進技術。
近幾年,直接驅動技術發(fā)展迅速,這種技術避免了齒輪箱這一傳動環(huán)節(jié)和部件,使機組的可靠性和效率更高,發(fā)展前景良好。
目前,國際上大規(guī)模安裝的 2.5 ~ 3.5 MW 機組,普遍采用輕質、高性能的玻璃纖維葉片,但更大的 5 ~ 10 MW 葉片則開始嘗試引用碳纖維材料。為便于浮吊的施工,海上風電場一般建在水深為 3 ~ 8 m 處。同容量裝機,海上比陸上成本增加 60%(海上基礎占 23%、線路占 20%;陸上僅各占 5% 左右),電量增加 50% 以上。
值得注意的是,即使存在主流風機電機容量不斷擴大、向 10 MW 級巨型海上風電機組發(fā)展的趨勢,歐美風電產業(yè)認為 2 ~ 3 MW 級以下單機容量的機組仍將長期存在,也就是說,系列化多種容量機型將并存,以滿足各類細分風電市場需求。
中國擁有十分豐富的近海風能資源。近海 10 m 水深的風能資源約 1 億 KW,近海 20 m 水深的風能資源約 3 億 KW,近海 30 m 水深的風能資源約 4.9 億 KW。我國海上風能的量值是陸上風能的 3 倍,具有廣闊的開發(fā)應用前景。
盡管海上風力發(fā)電前景十分好,其開發(fā)難度卻遠遠大于陸地風力發(fā)電系統(tǒng)建設,直至上世紀 90 年代才有一些國家開始實質性嘗試。
2007 年年底,我國首個海上風電項目--- 10 萬 KW 上海東海大橋海上風電場開工建設。大連重工·起重集團在 MW 級風電機組招標中一舉中標,成功與項目業(yè)主上海東海電氣公司簽訂了 34 臺首批單機容量最大的 3 MW 海陸兩用風力發(fā)電機組。在國家、遼寧省、大連市政府的大力支持下,企業(yè)投資 2.4 億元,大連市工業(yè)發(fā)展資金補助 3000 萬元,經過一年多的努力,大連重工·起重集團相繼攻克了多項技術難關,打破了國外技術壟斷,為首臺 3 MW 風電機組國產化研制提供了技術支撐,同時實現了 3 MW 增速機、輪轂、機座等核心部件的自主內部配套。今年年初,大連重工·起重集團研制的國內首臺具有自主知識產權的 3 MW 風電機組成功下線,3 月 20 日,輪轂高度 90 多 m、葉輪直徑 90 多 m、重量 400 余 T 的風機與海上基礎承臺連接安裝成功。
目前,除首臺 3 MW 風電機組發(fā)往用戶現場外,同批研制的 4 臺整機樣機中的另外 3 臺機組正在做出廠前的最后并網測試。東海風電場 34 臺 3 MW 風機將于 2010 年上半年世博會前完成全部安裝和調試,并投入運營。東海風電場位于上海東海大橋東側 1 ~ 4 km、南匯岸線以南 8 ~ 13 km 的上海市海域。風電場由 34 臺國內最大單機容量的風電機組組成,總裝機容量 10.2 萬 KW,設計年發(fā)電利用小時數為 2600 小時,年上網電量為 2.67 億 KW.h。上海東海風力發(fā)電有限公司負責投資、開發(fā)東海風電場項目,東海風電場由上海勘測設計研究院總體設計。
日本三菱重工預計,全球的風力發(fā)電規(guī)模將急劇擴大,2008 年新增風力發(fā)電設備容量 25 KMW,2013 年將再增加 50 KMW。三菱重工是日本國內唯一的大型風力發(fā)電機制造商,目前占世界市場份額的 3% ~ 4%。三菱重工的環(huán)境、能源相關產品的銷售額規(guī)模,2007 年約為 1.9 兆日元,到 2012 年計劃將提高到 3 兆日元,風力發(fā)電機是三菱重工的核心產品之一。三菱重工計劃積極參與海上風力發(fā)電設備市場的競爭,如果進展順利,最早于 2011 年在海外設立風力發(fā)電葉片等設備生產基地,面向需求旺盛的歐美電力公司等銷售。他們預計,由于受到占地和設備運輸的制約,風力發(fā)電的趨勢今后將會由陸地向海上轉移。因此,在大型風力發(fā)電設備的生產上頗具競爭力的三菱重工,把占領世界海上風電設備 10% 的市場份額作為其發(fā)展目標。他們計劃開發(fā)額定輸出功率為 5 ~ 7 MW 級的大容量風力發(fā)電機,葉片直徑約 130 m。目前,該公司自主生產的風力發(fā)電機額定輸出功率為 2.4 MW,葉片直徑最大 95 m。
海上風力發(fā)電的方式分為兩種,即在淺海的座底式和在深海的浮體式。
目前,座底式海上風力發(fā)電已由荷蘭維斯塔斯風電公司等在歐洲部分地區(qū)推向實用化,而深海浮體式海上風力發(fā)電尚無先例。對此,三菱重工在擬定的產業(yè)規(guī)模中,將首先參與座底式,2 ~ 3 年后再著手發(fā)展浮體式。他們計劃采取收買、合資等方式在墨西哥等美國東海岸地區(qū)設立生產基地。此外也有在歐洲等地設立生產基地的計劃,以確保公司參與海上風力發(fā)電設備市場競爭戰(zhàn)略的實施。
海上風力發(fā)電對于中國風機生產企業(yè)而言,是一個新課題。然而,海上風力發(fā)電市場這一新的經濟增長點,又是中國風電產業(yè)新的發(fā)展機遇。
責任編輯: 中國能源網