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内蒙古风电产业发展定位与目标分析研究

作者:未知

  摘  要:发展战略性新兴产业是内蒙古自治区产业升级的方向,在当前的宏观经济形势下,应抓住机遇加快发展战略性新兴产业,尤其是内蒙古自治区的优势产业——风电产业。本文分析了内蒙古风电产业发展的总体定位、目标及重点发展领域,并在此基础上提出了促进内蒙古风电发展的主要措施。
  关键词:内蒙古风电产业  战略性新兴产业  风电场开发
  一、内蒙古风电产业发展总体定位和目标分析
  (一)发展思路
  “十三五”期间,内蒙古风电产业仍将在我国风电产业发展中扮演重要角色,通过加快自治区风电技术进步和产业升级,促进可再生能源全方位、多元化、规模化和产业化发展,加快推动能源体系从资源依赖型向技术推动型模式转变,为提高可再生能源在能源生产和消费中的比重提供有力支撑。
  支持风电技术应着重解决与自主创新能力相关的重大科技问题,构建链式结构紧凑,结构合理的科技研发体系。它应该基于产业发展共同技术发展的研究和开发,以及关键部件和配套设施相结合的技术。重点抓好设计和制造多个风力发电机组的关键技术,为风电产业的快速发展,形成自主知识产权,增强国际竞争力提供支持。
  对于基础技术和通用技术的研究内容,有必要适当整合资源,实现结果共享,避免重复建设,资源分散和浪费。注重企业技术创新的主体地位,促进科研链的研究和利用的形成和健康发展,引领科技与市场的发展,促进科学和工业的进步。
  总的来说,风电场规模的发展将促进风电产业化的发展,推动风电科技的进步,提高风电设备和风电场开发技术的本地化制造能力,提高风电场的管理水平,降低风电开发和发展的风险,增强风电市场竞争力。
  (二)风电产业发展目标
  据研究,到2020年,全国风电装机容量达到2亿千瓦,无输电成本的电价为0.357元/千瓦时,中国的风电采用陆上为主和海上示范的发展原则。在这种情况下,内蒙古风电的发展布局是:蒙东基地约900万千瓦,蒙西基地约3000万千瓦。考虑到输电线路成本,边界上网电价约为0.493元/千瓦时。每个基地的总装机容量为:蒙东基地约4100万千瓦,蒙西基地约10000万千瓦。考虑到现有电网条件和建设计划以及未来电力需求,内蒙古2020年风电发展布局具体为:蒙西基地4000万千瓦,蒙东基地2000万千瓦。
  (三)风电科技研发目标
  首先要克服制约风电发展的科学根本问题以满足风电产业大规模发展的需求。掌握大型风电机组高可靠性设计技术,提升我国风电机组的可靠性、运行稳定性和智能化水平。掌握风电系统空气动力学实验技术,建立翼型、叶片空气动力特性和风电场流场模拟等风力发电技术相关的实验平台,为全面深入地开展风力发电空气动力学研究提供技术支撑。掌握大型叶片安全性验证试验测试技术,建立大型叶片安全性驗证测试评价体系,建立适用于100m叶片模态测试、静力测试、疲劳测试和防雷检测等试验检测手段,为我国风力叶片提供第三方的研发、试验和测试服务。掌握大型风电机组传动链地面实验技术,研究建立100MW级大型风电机组传动链地面公共试验系统,开展大型风电机组传动链及关键零部件的地面测试,为我国风电行业提供第三方的研发、试验和测试服务。掌握大型风电组数模混合实时仿真实验技术,研制大型风电机组数模混合实时仿真实验平台,提升我国风电机组的实验室研发实验能力。掌握多尺度风电场数模混合实时仿真实验技术,建立影响电网运行与保持特性的风电场关键部件物理模型,研制风电场数模混合实时仿真实验平台,探索大规模风电接入后系统的发展规律和运行特性,掌握资源评估与选址、控制配电网接入与智能监控等分散式风力发电技术,建立分散式风电产业规范和技术标准,探索适合分散式风电发展的支持政策与运营模式,开展经济性分析与环境影响研究,完成典型系统工程示范及实证。以已运行风电基地的大量实际运行数据为基础,提出风电场海量数据挖掘、分析、处理方法,结合先进的模型和设备,分析研究大型风电基地的实际运行性能,对大型风电基地的规划设计方法提出改进意见,推动相关研究成果用于“十四五”期间大型风电基地的统筹规划设计,为我国后续大型风电基地优化布局和可靠运行提供技术支撑。
  二、内蒙古风电产业重点发展领域
  (一)风电设备制造
  1.高可靠性、环境适应性好的风电机组设计技术
  随着经济和社会的快速发展,中国已成为能源生产和消费的大国。为了解决能源资源和环境挑战,中国明确提出了低碳能源发展战略和目标。风电是实现低碳能源战略的主要能源技术之一。长远看来,中国风电装机总量巨大,风电机组的可靠性将会是制约风电可持续增长发展的关键瓶颈。可靠性的核心是设计,有必要持续深入地研究风电机组可靠性设计技术,从设计上避免先天不足的缺陷,从根本上提升机组的可靠性,是实现未来风电快速、健康、可持续发展的前提条件。
  另一方面,风电发电机组作为高度集成化的大型发电设备,其自动化、智能化控制和管理是未来提升其性能和可靠性,降低运维成本的重要途径,而随着大数据、人工智能技术的不断成熟,风电机组的智能化成为风电发电机组研发设计的重要方面。内蒙古作为我国风资源最好的地区之一,其环境特点明显,低温、风沙等恶劣环境条件给风电开发提出了特殊要求,对于风电机组研发设计及相关测试提出了特殊要求。主要体现在以下三个方面:首先是可靠性。风电机组的高可靠性是制约风电能否大规模发展的先决条件,风电机组的可达性受到诸多主客观因素的影响限制,使得风电的运维成本很高,必须针对风电的特殊性设计高可靠性的风电机组。其次是智能化。通过风电机组智能化控制技术研究,提升风电机组运行效率和可靠性。另外风电设备关键零部件的研发设计技术是提升风电机组整体设计、制造水平的重要基础,提高零部件设计研发水平是保障产品性能和可靠性的重要途径。
  2.大型风电关键零部件可靠性与系统并网性能公共研发试验平台   “十二五”期间我国风电快速发展,风电制造企业逐步掌握了风电整机和关键设备的设计、研发和制造技术,较为完整的风电产业链基本形成,但仍存在自主创新能力不足、产品质量与可靠性有待提高、公共技术服务平台不完善等问题,目前传统的基于现场调试的风电机组研发手段已严重制约风电技术的快速发展。为实现国家《可再生能源中长期发展规划》发展目标,确保风电机组整机及关键部件的设计制造技术达到国际先进水平,风电机组研发重点要解决大型化、精细化、高效化等问题,需建设大型风电公共研发实验平台,支撑风电技术水平的全面提升。
  传动链对于风电机组整机性能优劣十分重要。在已出风电事故的统计中,传动链故障超过风电机组重大故障的50%以上,如轮毂裂纹、主轴问题、轴承问题、齿轮箱故障、发电机故障等,而风电机组传动链故障导致的维修与更换工作耗时长、投资大,影响风电场的效益实现。提高风电机组传动链部件的运行效率与可靠性水平是提升风电机组运行效率的有效手没,需建立大型风电机组传动链地面公共实验平台。依托公共实验平台开展传动链地面测试,可以快速有效地对新技术、新设计、新产品进行试验、测试和验证,及早发现设计问题和安全隐患,达到降低技术风险、减少产品开发费用、缩短研发周期等目的。
  目前风电机组正朝着电网友好型和智能化方向发展,将具有主动辨识电网故障并主动参与电网控制、对电网电压与频率提供支持等先进功能。风电机组与电网的交互作用与影响值得深入研究,需研发新型的风电机组数模混合仿真实验技术,研制大型风电机组数模混合仿真公共实验平台,实现实验室环境下快速、高效地开展大型风电机组运行性能试验评估及电网交互影响研究,提前预警、发现和解决大型机组可能出现的运行与电网交互问题,整体提升我国风电机组的研发实验能力。风电研发实验平台投资巨大,单独的制造企业或科研机构无法负担,迫切需要建立国家级的公共研发实验平台,支撑风电产业的健康发展。
  (二)风电场开发
  1.分散式风力发电关键技术及运营模式研究与示范
  我国大规模集中式风电开发发展迅速,但远距离消纳和安全稳定问题愈发突出。2011年7月,国家能源局发布《关于分散式接入风电开发的通知》,当年11月的“374号文件”进一步指出要“探索分散式风电开发的新模式”,这被业内认为是我国风电从“规模化集中开发”转向“集中规模化开发”与“分散式开发”并行探索的开始。
  探索三年后,我国分散式风电的推进进展依旧缓慢。2014年4月中旬,能源局发布被视作行业风向的《做好2014年风电并网和消纳工作》的通知,第一次迫切提出了“大力推动分散风能资源的开发建设”,且通知的五分之一篇幅都在围绕“大力推动”分散式风能利用展开。
  2.基于大数据分析的风电场相关技术
  我国是世界上唯一开展大规模风电基地建设的国家,超大规模风电基地规划建设是我国风能资源开发利用的特点,具备引领世界大规模风电基地设计、建设与运行的潜力。从我国已经开发建设的大型风电基地的运行实践来看,规划设计中存在一些亟待解决的问题,有必要通过对现有运行风电场海量运行数据的挖掘分析,找出问题所在及解决办法,进而改进风电基地的规划设计方法,同时针对今后将要面对的越来越多的特殊地形风电场开发提出相应的设计方法。
  3.智能电网及储能技术
  智能电网是基于集成的高速双向通信网络,通过新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术的整合成的新一代电力系统。通过十年的不懈发展,我国可再生能源发展已经走在了世界前列,但随着装机规模的不断增加,全国范围内弃风、弃光问题日益严重。2015年全国平均可利用小时数1728小时,同比下降172小时,平均弃风率15%,同比增加7个百分点。甘肃、新疆、吉林等省弃风率均超过30%。未来我国风电、光伏发电的发展空间巨大,预计2020年的发电装机规模将达3亿千瓦,是当前累计装机容量的3倍,可再生能源并网消纳瓶颈亟待突破。
  中国的能源资源和电力需求的空间分布各不相同,这决定了中国必须通过大规模的“西电东送”为大容量长途输电技术的发展提供强有力的支持,以确保国家电力供应。与此同时,随着可再生能源发展规模的扩大,其消费和配置范围需要同时扩大。大容量远程网络技术的发展将有助于跨区域和互补的可再生能源消费。
  三、促进内蒙古风电发展的主要措施
  (一)加强行业管理,规范市场秩序
  在规范市场秩序方面,积极落实《国家能源局关于规范风电设备市场秩序有关要求的通知》(国能新能[2014]412号),通过实施推动风电设备型式认证、建设风电设备运行监测平台等手段,依托行业协会等专业协会,建立风电场运行数据和测试报告监测和披露制度,努力营造公平公正的市场竞争环境,确保风电开发企业能够独立选择最具成本效益并适用于现场条件的动力设备。
  (二)积极落实风电保障收购政策,缓解弃风限电
  电网管理企业是风电发展的关键环节。建议在配额制度中强调电网运营商的责任和义务,并从机制上提高电网运营商接受风电的积极性。建立以风电和风电等效利用小时为主要指标的风电评估系统,削弱装机容量评估,鼓励风电开發企业注重提高风电开发质量,转变发展方向。
  (三)积极推进电网建设规划实施
  风电外送是解决内蒙古弃风限电的重要途径之一,“十二五”初期,自治区制定了《内蒙古风电发展及接入电网建设规划》,对内蒙古本地电网建设及跨省输送线路建设提出详细规划,建议对规划实施情况进行详细总结,进一步评估自治区电网建设现状,制定切实可行的电网建设推进计划和目标,有效规划“十四五”风电产业发展。
  (四)发展分散式接入风电
  分散式接入风电的优点是建设规模小,变电站接近,每千瓦投资少,分散到电网的风力发电机接近电力负荷,所发电量可就近消纳,减少电力传输损失。
  (五)加快风电标准体系建设
  结合内蒙古风电发展情况,总结经验,进一步完善风电并网标准和管理规定并对实施情况进行监督。引入风电设备进入质量保证,保修期要求和出质保相关行业管理规定,解决风电机组交付完成和尾款支付难题。规范风电主设备供货合同条款,限制下游企业垄断,促进行业均衡发展。
  (六)形成政府引导、企业为主体、产学研结合的有效机制
  在开展风电产业技术研究和应用过程中,推动形成政府引导、企业为主体、产学研相结合的科研投入机制,促进风电科技与工程示范、产业化应用紧密结合。
  内蒙古各级主管部门通过全面部署地方专项资金投入的同时,引导企业积极投入,促进相关企业进行单独立项或提供配套支持,进行新技术开发和工程示范。
  鼓励企业结合行业发展特点和关键问题,与科研院所、高校等结成创新战略联盟或产学研联合研发团队,投入人员和经费,开发一批领先或先进技术,开展一批工业规模示范,带动行业规模发展和水平提升。
  (七)建设科研平台
  在创新平台建设和人才培养方面,继续巩固、建立内蒙古区级实验室、研发平台和工程中心,推动建立一批企业科技研发机构,成立人才队伍培养基地,形成高水平的研发队伍。
  参考文献:
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  [5]游敏,吴建军.促进风电可持续发展[J].中国电力企业管理,2010,(3).
  (作者单位:1.内蒙古农业大学能源与交通工程学院;2.内蒙古国龙新能源开发有限公司)
   责任编辑:代建明
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