▲作者簡介
李建林博士，
中國科學院電工研究所副研究員，
碩士生導師，
中國可再生能源風能協會委員，
全國風力機械標準化技術委員會委員，
中國電氣大典可再生能源發電工程編委，
電工技術學會、
動力工程學會新能源專委會委員，
ieee會員。
由于我國風電產業仍處于發展初期，產業基礎薄弱、自主創新能力不足、產業體系不盡完善，這樣的“井噴式”發展在一定程度上會加劇風電產業發展的風險。如果我們沒有清醒的認識和足夠的抗風險能力，僅僅躺在“增長率”上盲目樂觀，必會影響風電產業的健康發展。隨著我國風電產業的高速發展，風電制造業的生產能力急速擴張，大批兆瓦級新型機組產品匆忙投入規?；a和野外運行，隨之而來的是產品質量問題越來越突出。有關調查結果顯示，我國風電整機制造和零部件生產企業的產品在試制和運行過程中均出現過不少質量問題，這些質量問題都對風電機組的運行可靠性造成了“致命的打擊”，大大降低了機組的可利用率，達不到95％的要求，加大了風電項目的技術和經濟風險。況且，我國風電設備制造業投資和產能結構很不平衡，國內眾多企業一擁而上集中于整機研制，而變流器、電控系統等關鍵零部件的研制配套投入和產能則明顯不足，導致產業上下游不協調。針對國內風電的現狀和我國風力發電發展總體戰略部署，風電領域的技術儲備、技術需求和科技需求概括如下：
風能資源詳查及風電輸出功率預測技術
我國有關部門將進行三次風能資源普查。2010年前，完成1億千瓦項目的風能資源量評估，評估的重點區域為：內蒙、張北和河北北部、黑龍江、吉林、甘肅寧夏河西走廊、山東半島、蘇滬沿海、浙江沿海、福建和廣東沿海。在完成全國1億千瓦風能資源評估后，繪制不同開發區域的1公里×1公里風能資源分布圖，制定1億千瓦項目布局規劃。近海風資源的詳查，更是三峽公司發展的重點，對海上風電場的建設積累經驗。另外，對于風電場輸出功率的預測更是一項核心技術，丹麥、荷蘭等國已經在這方面取得了系列成果，精確度也在逐步提高，而我國在這方面還未進行深入研究。根據國家發改委制訂的《可再生能源發展“十一五”規劃》，到2010年，全國風電總裝機容量達到1000萬千瓦，并在內蒙古、甘肅、新疆、河北和江蘇等風能資源豐富地區，建設６個千萬千瓦級風電基地。目前來看，這一目標可能仍然太低。2008年，我國新增風電裝機容量達到630萬千瓦，連續四年實現風電新增裝機容量翻番，達1221萬千瓦。盡管風電等可再生能源發展迅猛，但是調查結果顯示，目前國內許多電場投產后實際的年平均發電量比預測值低20%～30%，極少數電場甚至低達40%，導致該結果的一個重要原因就是風能資源的測量和評估存在問題。研究風能精細評估和風場微觀選址技術，確立我國在大型風場數值仿真領域的國際領先地位。
將數值模擬技術應用于風能資源評估是一個行之有效的方法。從基礎理論上講，建立在對邊界層大氣動力和熱力運動數學物理描述基礎上的數值模擬技術要優于僅僅依賴氣象站觀測數據的空間插值方法；從實際應用上來看，數值模擬方法可以得到較高分辨率的風能資源空間分布。海上風資源評估特點：由于水陸不同下墊面的摩擦作用對風速的影響很大，海(江)岸帶附近風速變化劇烈，是風能資源水平梯度最大的區域，但因現有的氣象站點分布有限，尤其是上海海岸帶以及近海海面上氣象觀測點稀少，僅靠氣象站觀測資料較難全面反映不同地域風能資源的分布差異；海上測風設備安裝困難、成本高，且難于管理和維護。灘涂測風，由于基準面為海水和陸地交替，風切變變化很大，更增加了測風數據的不確定性。為詳細了解這些區域的風能資源分布情況，以往經常采取在所關心區域布設臨時加密觀測點的方法，但這種方法需要耗費大量的人力物力，同時還要受到地形條件的限制。由于風電建設的風能數據不同于氣象意義上的風能數據，大多數地區氣象局提供的風能數據只能作為風電建設的參考數據并不能作為設計依據，為了進行風電建設必須重新增加當地的測風環節，增加了投入，延緩了建設時間，美國和歐洲一些國家自世紀年代初就已開始對其海上風能資源進行評估。我國沿海及海上風能資源評估雖已有一定工作基礎，但分析方法比較簡單，且缺乏系統性和完整性。
具備自主知識產權的關鍵零部件——控制系統、變流器、變槳距核心技術
葉片、齒輪箱、發電機、控制系統、變流器、變槳距系統等均為風電系統的核心零部件。其中，葉片已有保定惠騰、中復連眾、上玻院等企業已經具備批量化生產能力；齒輪箱已經有重齒、南高齒等企業，均已能夠產業化，并且還有部分出口；發電機更是有蘭州電機、永濟電機廠等一批生產廠商，基本具備了大規模生產能力。
而控制系統、變流器、變槳距系統等作為風電系統的“大腦”，其技術更是核心中的“核心”。作為mw級風電機組關鍵的核心部件，我國基本擁有了自主知識產權的國產化控制系統，并逐步替代了進口產品，成本可以大幅度下降。同時，國產化控制系統便于風電場運行人員的操作與運行維護，降低了維護成本。從而將有效降低風電機組的整機成本，經濟效益顯著。同時，在mw級風電機組控制系統產業化后，利用我們產品的價格優勢，可以大幅度提高國產風電機組的市場競爭力，還可以部分出口。
風電與電網建設協調發展技術
如何協調電源、電網、負荷三者之間的關系，是保證規劃好、建設好和運行好一個電力系統重要環節。特別是在電力體制改制后，電廠與電網分屬不同的集團公司，電廠與電網之間的協調顯得更為重要。為了規范和加強電廠接入系統的前期工作，國家電網公司已先后制定了《國家電網公司電廠接入系統前期工作管理辦法》。
近年來，國外電網運營商對風力發電系統提出了新的要求，在電網電壓跌落期間要求風力發電系統能夠保持和電力系統之間的連接，并且根據電壓跌落的幅度向電網提供不同的無功功率。因此，國外電網運營商制定了一系列標準對此進行了規定，其中德國的e.on標準是影響最大的標準之一。雖說我國目前還沒有出臺類似于德國e.on標準的風力發電系統運行規范，但隨著風力發電占我國電力能源比例的不斷增大，可以預期我國也會在不久的將來制訂出我國的風力發電運行標準。
風電與其他能源互補與蓄能等技術
風電與其它發電技術組成的互補系統，以及風電與大規模蓄能裝置的配套應用，也是風電應用的重要技術途徑?；パa系統可以并網或離網運行，特別在我國，小型風電機組及與其它能源，如光伏發電組成的互補發電系統在無電有風地區得到了很好的應用。對于三北地區風能資源豐富、電網較薄弱的地區，在風電場的附近提供互補系統運行，可使得風電場也能夠成為電網中一個穩定輸出負荷的電源，并且在一定程度上能夠參與電網的調度運行。在這些地區發展風水、風氣互補系統，作為解決風能間歇式發電缺陷的重要技術措施，也是風電技術發展的一個重要方面。
風電的非并網應用
歐洲，特別是北歐，分布式發電是風電開發的主要模式，在我國也有較好的應用前景。分布式發電主要劃分為分布式小型風電場分散上網、風電直接為高能耗企業供電等分布式應用，以及風電場與相應規模的蓄電裝置組合等模式。在我國東部和內陸土地資源比較緊缺的地區，沒有大規模開發的條件，宜于開發分布式小型風電場。風電直接應用于高能耗的企業，并與大規模蓄電（特別是液流蓄電）相結合以提高供電質量和調峰能力，也是風電非并網運行的一個新方向。對于某些用電負荷較大，同時對電力質量要求不高的企業，如海水淡化、金屬冶煉等，可以大量減少用電成本，產生顯著的經濟效益，在我國某些地區具有發展潛力。風電還可和大規模蓄電裝置配合，組成分布式電站，為分散的村鎮提供生活和生產用電，但目前要解決的主要技術問題是風電機組和蓄電裝置的可靠性。
結論
為確保我國風電有序、健康發展，逐步理清我國風電發展中急需解決、滿足的技術、科技需求，是保障風電發展的有效途徑。無論是風能資源詳查及風電輸出功率預測技術、具備自主知識產權的關鍵零部件核心技術，還是風電與電網建設協調發展技術、風電與其他能源互補與蓄能等技術以及風電的非并網應用等方面，均應引起科研人員以及國家層面的普遍關注。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
