江蘇要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，必須構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。其中，把握世界風(fēng)電技術(shù)前沿及發(fā)展趨勢(shì)，打造自主可控風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)侵饕窂街弧?br />
從上世紀(jì)80、90年代開始，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到了飛速發(fā)展并逐漸成熟。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)憑借自身的優(yōu)點(diǎn)在世界范圍迅速發(fā)展，2011-2020年，全世界風(fēng)電總裝機(jī)容量從2.37億千瓦增加到7.5億千瓦。據(jù)估計(jì), 2030年全球風(fēng)電裝機(jī)將超過20億千瓦。

世界風(fēng)電技術(shù)前沿及發(fā)展趨勢(shì)

世界風(fēng)電技術(shù)前沿及發(fā)展趨勢(shì)，可以從工程技術(shù)和工程管理兩個(gè)視角來分析。從工程技術(shù)角度看，世界風(fēng)電技術(shù)前沿體現(xiàn)在“大功率”“超遠(yuǎn)程”“信息化”三個(gè)方面。從工程管理角度看，表現(xiàn)為“智能化”“物聯(lián)化”“標(biāo)準(zhǔn)化”三個(gè)層面。

大功率、高塔架、大葉片風(fēng)電機(jī)組成為發(fā)展趨勢(shì)。大功率發(fā)電機(jī)組已經(jīng)成為重要發(fā)展方向，西方主要風(fēng)電機(jī)組正向海上風(fēng)場(chǎng)10MW以上方向發(fā)展，西門子8-10MW風(fēng)電機(jī)組、通用電氣12MW風(fēng)電機(jī)組乃至更大功率電機(jī)已經(jīng)投入使用。高塔架可以獲得更高的發(fā)電量，國(guó)外140-170米塔架已規(guī)?；瘧?yīng)用。不斷通過技術(shù)手段降低塔架重量也是風(fēng)電行業(yè)的重要趨勢(shì)。發(fā)展直徑200米及以上大型葉輪，運(yùn)用激光和人工智能技術(shù)開展塔架凈空監(jiān)控作業(yè)，推進(jìn)葉片的輕量化、柔性化、可折疊成為方向。

發(fā)展深遠(yuǎn)海、大漠、高原相適應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)是重要方向。海上風(fēng)電雖然起步較晚，但是憑借海風(fēng)資源的穩(wěn)定性和大發(fā)電功率的特點(diǎn)，海上風(fēng)電近年來正在世界各地飛速發(fā)展。它具有高度依賴技術(shù)驅(qū)動(dòng)的特質(zhì)，已經(jīng)具備了作為核心電源來推動(dòng)未來全球低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的條件。2020年，英國(guó)是世界上最大的海上風(fēng)電市場(chǎng)，裝機(jī)容量占全球的近36%，其次是德國(guó)，占29%。中國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)量占全球裝機(jī)量的11%，躍居第三，當(dāng)年新增海上風(fēng)電裝機(jī)量世界第一。此外，為了充分利用風(fēng)力資源，在大漠、高原建立風(fēng)電場(chǎng)，其裝機(jī)量在風(fēng)力發(fā)電中的比重也越來越大。

智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、集群化融入風(fēng)電運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)。目前，世界風(fēng)電場(chǎng)智能化運(yùn)維技術(shù)正在向著信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、集群化的方向發(fā)展。主要技術(shù)有：風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)綜合智能化傳感技術(shù)，風(fēng)電大數(shù)據(jù)收集、傳輸、存儲(chǔ)、整合及快速搜索提取技術(shù)；建立風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)信息模型及風(fēng)電機(jī)組間通信兼容解決方案；大型風(fēng)電場(chǎng)群遠(yuǎn)程通信技術(shù)，開發(fā)風(fēng)電場(chǎng)間通信協(xié)議及數(shù)據(jù)可視化展示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)信息的無縫集成等。通過智能控制技術(shù)、先進(jìn)傳感技術(shù)以及高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的深度融合，綜合分析風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)及工況條件，對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，確保風(fēng)電設(shè)備的高效、高可靠性運(yùn)行。

運(yùn)用大數(shù)據(jù)開展風(fēng)電機(jī)組故障智能診斷和預(yù)警。風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)與信息技術(shù)的深入融合包括建立包含風(fēng)電場(chǎng)群運(yùn)行數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、電網(wǎng)信息、風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行信息的物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過多風(fēng)電場(chǎng)群協(xié)同控制和綜合分析，加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組智能控制和發(fā)電功率優(yōu)化。當(dāng)前在役風(fēng)電場(chǎng)均配有監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA），具備多年運(yùn)行積累的歷史數(shù)據(jù)；為監(jiān)測(cè)風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)，新增風(fēng)電機(jī)組都配有振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CMS），基于大數(shù)據(jù)技術(shù)開展風(fēng)電狀態(tài)監(jiān)控及智能預(yù)警技術(shù)，開展風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)預(yù)測(cè)與故障診斷。運(yùn)用大數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、壽命評(píng)估及自動(dòng)化處置已經(jīng)成為世界主要風(fēng)電廠商都在積極投入的技術(shù)方向。

風(fēng)電分散式應(yīng)用及柔性并網(wǎng)技術(shù)廣泛推廣應(yīng)用。歐美國(guó)家在風(fēng)電的分散式應(yīng)用和柔性并網(wǎng)技術(shù)日趨成熟，分散式接入和微網(wǎng)應(yīng)用正成為日益發(fā)展的趨勢(shì)，其技術(shù)方向和適用性非常值得我國(guó)參考，尤其是對(duì)分散式接入電源的故障穿越、頻率支持和孤島保護(hù)等先進(jìn)技術(shù)。此外，風(fēng)電電源和傳統(tǒng)電源、儲(chǔ)能、負(fù)荷、其它新能源、充電樁和智能配電保護(hù)系統(tǒng)等都會(huì)產(chǎn)生更多元和深入的互動(dòng)，在運(yùn)行控制、信息交互和安全方面必將有廣闊的技術(shù)發(fā)展空間。

我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)與國(guó)外風(fēng)電技術(shù)之間的差距

風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)與核心零部件受制于國(guó)外。我國(guó)風(fēng)電機(jī)組部件仍存在部分“卡脖子”技術(shù)，存在斷供風(fēng)險(xiǎn)，主要包括：一是變頻器和變槳系統(tǒng)中使用的IGBT/IGCT半導(dǎo)體功率器件及核心控制芯片，主要被英飛凌（德國(guó)）、三菱（日本）、賽米控（德國(guó)）壟斷。二是用于大型風(fēng)電機(jī)組的主軸軸承、齒輪箱和發(fā)電機(jī)中的高速軸軸承，主要被SKF（瑞典）、FAG（德國(guó)）、NSK（日本）等進(jìn)口品牌壟斷。三是用于設(shè)計(jì)研發(fā)類的工程分析軟件，被歐美長(zhǎng)期壟斷，還有一些短板技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距，主要包括風(fēng)電機(jī)組主控以及認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)用的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片，葉片的雙軸疲勞測(cè)試設(shè)備以及自動(dòng)化輔助生產(chǎn)設(shè)備。

風(fēng)電場(chǎng)智能化建設(shè)及試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)落后于西方國(guó)家。首先是數(shù)字化風(fēng)電技術(shù)。國(guó)外在自適應(yīng)控制、風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)群的尾流控制、數(shù)字化雙胞胎等方面處于示范應(yīng)用階段。國(guó)內(nèi)智能故障診斷預(yù)警尚沒有整套評(píng)估體系及成熟定量分析方法，陸上風(fēng)電運(yùn)維在精細(xì)化和信息化方面與國(guó)外存在差距，海上運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)缺乏，數(shù)字化與信息化亟待完善。其次是試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。公共試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)研究落后于先進(jìn)國(guó)家，尚沒有全尺度地面?zhèn)鲃?dòng)鏈測(cè)試系統(tǒng)以及海上風(fēng)電測(cè)試技術(shù)實(shí)證基地，未掌握相關(guān)測(cè)試技術(shù)，海上風(fēng)電檢測(cè)能力尚未系統(tǒng)形成，國(guó)外已具備完善的公共試驗(yàn)檢測(cè)能力。

超高塔架及深海施工建設(shè)技術(shù)與西方存在差距。首先，在施工建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)超高塔架技術(shù)處于起步階段，這方面需要結(jié)合我國(guó)市場(chǎng)需求及自然環(huán)境，提高線路設(shè)計(jì)與道路設(shè)計(jì)方案、地物識(shí)別算法，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)識(shí)別、運(yùn)輸狀態(tài)數(shù)字監(jiān)控與現(xiàn)場(chǎng)施工計(jì)劃于一體的三維可視化施工過程管理。海上施工技術(shù)需要建立海上載荷閉環(huán)設(shè)計(jì)技術(shù)；實(shí)現(xiàn)海上環(huán)境-支撐結(jié)構(gòu)-機(jī)組的共平臺(tái)整體迭代技術(shù)；支撐10MW及以上大型海上機(jī)組的施工及運(yùn)維技術(shù)。此外，國(guó)外近海風(fēng)電已規(guī)?；_發(fā)，遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)電示范運(yùn)行，國(guó)內(nèi)大功率海上漂浮式支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)差距較大。

江蘇打造風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的方向及對(duì)策

推動(dòng)智能化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化在風(fēng)電建設(shè)中的運(yùn)用。成立運(yùn)用大數(shù)據(jù)開展風(fēng)電機(jī)組故障智能診斷和預(yù)警示范企業(yè)，開展風(fēng)電設(shè)備及運(yùn)營(yíng)體系標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，提升江蘇在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)中的示范和引領(lǐng)作用。推動(dòng)開發(fā)大功率、超高塔技術(shù)，提供平價(jià)市場(chǎng)有競(jìng)爭(zhēng)力的超高塔（160米以上）解決方案，助力開發(fā)超高空風(fēng)資源市場(chǎng)，支撐整機(jī)在高切變市場(chǎng)保持塔架高度及成本的領(lǐng)先性。開展塔架凈空遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)和遠(yuǎn)海風(fēng)電運(yùn)營(yíng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用示范。

集中攻克面向深遠(yuǎn)海的超大型風(fēng)電機(jī)組及關(guān)鍵技術(shù)。集中力量攻克國(guó)內(nèi)大功率海上漂浮式支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)，重點(diǎn)突破100米及以上大型葉片的輕量化與先進(jìn)氣動(dòng)設(shè)計(jì)制造技術(shù)；重點(diǎn)突破10MW及以上海上風(fēng)電機(jī)組安裝運(yùn)維技術(shù)；海上環(huán)境-支撐結(jié)構(gòu)-機(jī)組的共平臺(tái)整體迭代優(yōu)化及10MW以上大型海上機(jī)組的施工及運(yùn)維技術(shù)；推進(jìn)大功率陸上風(fēng)電機(jī)組及關(guān)鍵部件綠色制造技術(shù)研發(fā)。重點(diǎn)研究海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)選址技術(shù)，提出適合江蘇遠(yuǎn)海深水區(qū)風(fēng)資源條件的風(fēng)電機(jī)組優(yōu)化布置方法。

建立大功率風(fēng)電機(jī)組全尺度地面?zhèn)鲃?dòng)鏈試驗(yàn)基地。建議以行業(yè)龍頭企業(yè)為核心，建立集機(jī)械、電氣、環(huán)境、并網(wǎng)、仿真為一體的大型風(fēng)電機(jī)組全尺寸整機(jī)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)基地，建立基于深遠(yuǎn)海的應(yīng)用場(chǎng)景來開展超大型風(fēng)電機(jī)組研制及測(cè)試基地。用以測(cè)試機(jī)組的主軸承系、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、變流、并網(wǎng)、主控等子系統(tǒng)性能。開展大型風(fēng)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、可靠性評(píng)估、故障模擬診斷、新技術(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等研究方向，突破風(fēng)電機(jī)組機(jī)電傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)規(guī)范和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

組建風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，有針對(duì)性開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。江蘇省風(fēng)電產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)企業(yè)已達(dá)150余家，組建以風(fēng)電核心企業(yè)為龍頭，風(fēng)電關(guān)聯(lián)企業(yè)為主體，產(chǎn)、學(xué)、研一體化的技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。聯(lián)盟瞄準(zhǔn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域國(guó)際先進(jìn)水平，組織風(fēng)電行業(yè)專家與聯(lián)盟企業(yè)，開展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研究、高端技術(shù)研究、關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)，引導(dǎo)企業(yè)通過技術(shù)的創(chuàng)新、機(jī)制的創(chuàng)新、管理的創(chuàng)新以及資源配置的創(chuàng)新，提升江蘇風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈層級(jí)，打造風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

（作者分別為江蘇省社會(huì)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)研究所所長(zhǎng)、研究員，江蘇省風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈專班成員；中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)）