摘 要: 文章通過(guò)對(duì)我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、風(fēng)電機(jī)組主要技術(shù)來(lái)源及存在問(wèn)題等內(nèi)容的分析, 經(jīng)比較和查閱國(guó)內(nèi)外專利和研究動(dòng)態(tài), 提出了我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)風(fēng)能開發(fā)利用核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù), 并對(duì)設(shè)備的專利技術(shù)趨勢(shì)進(jìn)行分析探討。
關(guān)鍵詞: 風(fēng)電設(shè)備制造; 核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù); 專利技術(shù)
1 我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
進(jìn)入21 世紀(jì), 特別是《可再生能源法》的頒布實(shí)施, 使我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)駛?cè)肓丝燔嚨馈Ｔ诳茖W(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下以及“十一五”節(jié)能減排目標(biāo)的制定,風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)也進(jìn)入了快速發(fā)展期, 大量國(guó)有企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)都開始進(jìn)入該領(lǐng)域。2001 年, 科技部將研制兆瓦級(jí)以上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)列入國(guó)家863 計(jì)劃。2005 年, 金風(fēng)科技公司試制出我國(guó)第一臺(tái)兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)—— 1. 2MW 直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī), 同年沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)自主研制出1MW 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
1. 1 國(guó)內(nèi)正在制造和生產(chǎn)的風(fēng)電機(jī)組主要技術(shù)來(lái)源
1. 1. 1 引進(jìn)國(guó)外的設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù), 或者是與國(guó)外設(shè)計(jì)技術(shù)公司聯(lián)合設(shè)計(jì), 在國(guó)內(nèi)進(jìn)行制造和生產(chǎn)。例如金風(fēng)科技引進(jìn)的1 200kW、1 500kW 風(fēng)電機(jī)組, 現(xiàn)在已在國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)和供貨。還有浙江華儀、廣東明陽(yáng)、國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力的1 500kW 機(jī)組, 重慶海裝、上海電氣的2 000kW 等公司都是采取這種方式引進(jìn)的,現(xiàn)在這些公司正在進(jìn)行樣機(jī)試制過(guò)程中。
1. 1. 2 購(gòu)買國(guó)外成熟的風(fēng)電技術(shù), 在國(guó)內(nèi)進(jìn)行許可生產(chǎn)。例如金風(fēng)科技的600kW、7 50kW, 浙江運(yùn)達(dá)的750kW、華銳風(fēng)電、東汽的1 500kW、風(fēng)電機(jī)組, 都在國(guó)內(nèi)成功生產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化, 這些機(jī)組是國(guó)內(nèi)的主力機(jī)型。還有重慶海裝850kW, 保定惠德、武漢國(guó)測(cè)、吳忠儀表的1 000kW, 上海電氣的1 250kW, 北重的2000kW 等公司都是采取這種方式引進(jìn)的, 現(xiàn)在這些公司正在進(jìn)行樣機(jī)試制過(guò)程中。
1. 2 國(guó)內(nèi)正在制造和生產(chǎn)的風(fēng)電機(jī)組主要技術(shù)特點(diǎn)
1. 2. 1 雙饋式變槳變速機(jī)型, 是目前大部分企業(yè)所采用的風(fēng)電技術(shù), 技術(shù)已成熟, 屬風(fēng)電行業(yè)主流的先進(jìn)技術(shù)。例如通用電氣、歌美颯、維斯塔斯、蘇司蘭、華銳、東汽、上海電氣、北重、沈陽(yáng)華創(chuàng)等公司就是采用的這種技術(shù)。
1. 2. 2 直驅(qū)永磁式變槳變速機(jī)型, 是近幾年發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)技術(shù), 技術(shù)也已成熟, 是未來(lái)風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展方向。例如金風(fēng)科技、湘電風(fēng)能、上海萬(wàn)德、廣西銀河、常州新譽(yù)等公司就是采用的這種技術(shù)。
1. 2. 3 失速型定槳定速機(jī)型, 不是目前市場(chǎng)的主流技術(shù), 但技術(shù)成熟, 運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)豐富, 設(shè)備性能和產(chǎn)能比較穩(wěn)定。如金風(fēng)科技和浙江運(yùn)達(dá)的600kW、7 50kW 機(jī)組等。
1. 2. 4 與國(guó)外公司合資, 引進(jìn)國(guó)外的成熟技術(shù)在國(guó)內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)。例如航天安迅能、恩德風(fēng)電的1 500kW, 在國(guó)內(nèi)已成功生產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。還有湘電風(fēng)能、瑞能北方的2 000kW 等公司都是采取這種方式引進(jìn)的, 現(xiàn)在這些公司正在進(jìn)行樣機(jī)試制過(guò)程中。
1. 2. 5 國(guó)外的風(fēng)電機(jī)組制造公司在國(guó)內(nèi)建立獨(dú)資企業(yè), 將其成熟的設(shè)計(jì)制造技術(shù)帶來(lái), 在國(guó)內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)。例如歌美颯風(fēng)電的850kW、蘇司蘭的1 250kW、通用電氣的1 500kW、維斯塔斯的2 000kW 機(jī)組都是采取這種方式進(jìn)行生產(chǎn)的, 目前已逐漸開始批量生產(chǎn)。
1. 2. 6 利用國(guó)內(nèi)大學(xué)和公司自行設(shè)計(jì)的風(fēng)電機(jī)組,進(jìn)行生產(chǎn)。例如沈陽(yáng)華創(chuàng)、江蘇新譽(yù)、浙江運(yùn)達(dá)的1 500kW機(jī)組, 上海萬(wàn)德的1 000kW、南通鍇煉的2 000kW等公司都是采取這種方式進(jìn)行生產(chǎn)的。
2 我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)存在的問(wèn)題
目前, 我國(guó)大約有60 個(gè)風(fēng)機(jī)制造廠家, 風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)雖然發(fā)展迅猛, 但也存在許多問(wèn)題, 主要表現(xiàn)在以下幾方面:
2. 1 依靠國(guó)外的技術(shù)生產(chǎn)風(fēng)機(jī)不適合我國(guó)的地域特點(diǎn)
目前, 能夠具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并切合中國(guó)實(shí)際的風(fēng)電整機(jī)設(shè)計(jì)、制造企業(yè)很少, 這個(gè)實(shí)際是指中國(guó)風(fēng)資源情況、電網(wǎng)情況、地域情況等。僅依靠國(guó)外風(fēng)機(jī)機(jī)型的生產(chǎn)許可證生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī), 其原型是按照該國(guó)的氣候、地域、電網(wǎng)等條件設(shè)計(jì)的, 應(yīng)用到中國(guó)就會(huì)出現(xiàn)“水土不服”的問(wèn)題, 因此完全依靠它,遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的需求。
2. 2 按照科學(xué)發(fā)展觀, 堅(jiān)持保證風(fēng)機(jī)設(shè)備的制造質(zhì)量
我國(guó)多數(shù)風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè), 進(jìn)入風(fēng)電設(shè)備制造領(lǐng)域時(shí)間很短, 大多只有3 年左右的時(shí)間, 經(jīng)驗(yàn)不足, 在目前風(fēng)電大發(fā)展的形勢(shì)下, 有些急于求成, 有的樣機(jī)還沒有試運(yùn)轉(zhuǎn)就已經(jīng)拿到不少訂單, 這樣就不能保證質(zhì)量, 質(zhì)量無(wú)法保證的話, 那么風(fēng)電場(chǎng)將無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另外, 配套的關(guān)鍵部件( 包括齒輪箱、軸承等) 存在著質(zhì)量不穩(wěn)定、數(shù)量供應(yīng)不上的問(wèn)題, 這樣也會(huì)使整機(jī)容易出問(wèn)題。因此有必要考察在我國(guó)獨(dú)資建廠生產(chǎn)風(fēng)電整機(jī)的外企企業(yè), 如維斯塔、Gamesa、S uzlon 公司以及生產(chǎn)關(guān)鍵零部件的ABB、LM 公司等是如何看待質(zhì)量問(wèn)題, 他們是如何嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)的, 向他們學(xué)習(xí), 切實(shí)保障產(chǎn)品質(zhì)量。
2. 3 國(guó)內(nèi)風(fēng)電設(shè)備零部件企業(yè), 沒有形成專業(yè)化的有效分工以及取得并應(yīng)用國(guó)外技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)零部件的專業(yè)化生產(chǎn)是提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和降低整機(jī)生產(chǎn)成本的有效方式。這一點(diǎn)值得我們認(rèn)真研究、學(xué)習(xí)。
2. 4 風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)的體制建設(shè)
我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)在制度化的體制建設(shè)方面存在漏洞, 也就是說(shuō)缺乏完整的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)、認(rèn)證體系, 無(wú)法保證風(fēng)電產(chǎn)品能夠達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量。
2. 5 人才培養(yǎng)的力度有待加強(qiáng)
在人才培養(yǎng)方面, 缺乏高中級(jí)的人才, 比如設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試人才和風(fēng)電設(shè)備維修人才, 亟需通過(guò)各種政策加大人才培養(yǎng)力度。
2. 6 扶植政策還需要改進(jìn)
比如上網(wǎng)電價(jià)定的太低、稅收方面過(guò)高都會(huì)影響風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)的健康發(fā)展。電價(jià)制定應(yīng)該靈活,例如如果原料物價(jià)上漲, 若還按照以前風(fēng)電上網(wǎng)的電價(jià)執(zhí)行, 那么風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者將難以為繼, 這樣就很難保障風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造業(yè)的健康發(fā)展。
2. 7 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造者應(yīng)該具備立足國(guó)內(nèi)、放眼世界的前瞻性技術(shù)開發(fā)思維
例如, 在風(fēng)電機(jī)組與電網(wǎng)的關(guān)系方面, 目前電網(wǎng)從安全穩(wěn)定運(yùn)行的角度出發(fā), 對(duì)風(fēng)電機(jī)組提出了低電壓超越( LVRT) 、動(dòng)態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題; 大型發(fā)電廠建立后上網(wǎng)電量波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響以及適時(shí)調(diào)節(jié)上網(wǎng)電量對(duì)風(fēng)電設(shè)備提出的要求等問(wèn)題; 未來(lái)我國(guó)的海上風(fēng)電設(shè)備應(yīng)有什么特點(diǎn)等問(wèn)題。
3 我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)開發(fā)利用核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)及專利技術(shù)趨勢(shì)
3. 1 風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)開發(fā)利用核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)經(jīng)比較和查閱國(guó)內(nèi)外專利和研究動(dòng)態(tài), 我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)風(fēng)能開發(fā)利用核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)集中在以下幾方面:
3. 1. 1 大型兆瓦級(jí)的風(fēng)電機(jī)組構(gòu)件的研制與改進(jìn),適于海上和陸地風(fēng)場(chǎng)塔架組件: 塔筒/ 升降機(jī)等。
3. 1. 2 旨在降低風(fēng)電成本的技術(shù)和部件研制, 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制造成本在過(guò)去10 年中降低了50% , 關(guān)鍵環(huán)節(jié)是新技術(shù)和新材料, 更加輕盈和堅(jiān)硬的玻璃纖維等新型復(fù)合材料用于大功率葉片改進(jìn), 以及機(jī)艙罩的制造。
3. 1. 3 主動(dòng)失速、變槳距變轉(zhuǎn)速直接驅(qū)動(dòng)多極低速發(fā)電機(jī); 變槳距變轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)雙饋異步發(fā)電機(jī); 變速恒頻異步發(fā)電技術(shù)特別是雙饋異步風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。
3. 1. 4 兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的軟并網(wǎng)軟解列技術(shù);風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)用變流器。雙饋電機(jī)的無(wú)位置以及速度傳感器控制, 通過(guò)電機(jī)的電壓和電流實(shí)時(shí)計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速, 從而實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器控制。
3. 2 風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)專利趨勢(shì)分析
風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造業(yè)在發(fā)展中將不斷面臨新問(wèn)題, 這就要求我們用新思維、新技術(shù)去探索解決這些問(wèn)題。以下是對(duì)風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)發(fā)展的專利趨勢(shì)分析的一些探索。
3. 2. 1 齒輪箱、回轉(zhuǎn)支承的專利技術(shù)趨勢(shì)為緊密、輕盈的齒輪變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及低成本材料加工工藝。
3. 2. 2 剎車系統(tǒng)及聯(lián)軸器的專利技術(shù)趨勢(shì)為高強(qiáng)度、高機(jī)械性能的材料及其制作工藝。
3. 2. 3 塔架組件( 塔筒、升降機(jī)) 的專利技術(shù)趨勢(shì)為結(jié)構(gòu)和性能良好的構(gòu)件設(shè)計(jì)及材料加工工藝。
3. 2. 4 冷卻、潤(rùn)滑及防腐系統(tǒng)的專利技術(shù)趨勢(shì)為便于監(jiān)測(cè)、維護(hù)的冷卻循環(huán)系統(tǒng)及其冷卻介質(zhì); 機(jī)械及表面長(zhǎng)效防腐處理及其涂料; 長(zhǎng)效潤(rùn)滑介質(zhì)及其維護(hù)。
3. 2. 5 輪轂、鑄鍛件、法蘭、壓鑄件毛坯及加工的專利技術(shù)趨勢(shì)為大型構(gòu)件成型工藝及其設(shè)備研制。
3. 2. 6 機(jī)艙罩的專利技術(shù)趨勢(shì)為質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉、輕盈的復(fù)合替代材料的成型與應(yīng)用。
3. 2. 7 運(yùn)輸、安裝、維修服務(wù)及工具的專利技術(shù)趨勢(shì)為適于重點(diǎn)大型風(fēng)電設(shè)備運(yùn)輸、緊固的專用車輛及工具; 重型移動(dòng)安裝專用設(shè)備、升降操作平臺(tái); 大型專用維修的電動(dòng)工具等。
風(fēng)能是一種干凈的、儲(chǔ)量豐富、可再生的能源。由于利用簡(jiǎn)單, 且機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn), 成為新能源開發(fā)的重點(diǎn)方向。風(fēng)電需求的快速增長(zhǎng)及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的飛速發(fā)展, 成就了風(fēng)電設(shè)備行業(yè)發(fā)展壯大。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 企業(yè)創(chuàng)新意識(shí)逐漸增強(qiáng), 國(guó)內(nèi)企業(yè)在風(fēng)力發(fā)電方面表現(xiàn)出較大的潛力, 但產(chǎn)品擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)較少。風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)需要不斷提升創(chuàng)新能力, 在產(chǎn)品核心技術(shù)和規(guī)模化運(yùn)作方面要有所突破, 從而提高我國(guó)風(fēng)力發(fā)電及應(yīng)用的整體水平。
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