三、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和需求
在風(fēng)電發(fā)展方面，我國(guó)將繼續(xù)落實(shí)陸上大型基地建設(shè)、陸上分散式并網(wǎng)開(kāi)發(fā)和海上風(fēng)電基地建設(shè),并結(jié)合我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的國(guó)家戰(zhàn)略，積極推動(dòng)整機(jī)設(shè)備和零部件出口。風(fēng)電機(jī)組出于充分利用風(fēng)能資源和降低度電成本的目的，不斷向大型化、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，而具體技術(shù)突破則更多地借助信息化、集群化以及多學(xué)科的交叉融合。
（一）大型風(fēng)電機(jī)組整機(jī)設(shè)計(jì)與制造發(fā)展趨勢(shì)和需求
1.大型風(fēng)電機(jī)組的開(kāi)發(fā)
隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增加及我國(guó)風(fēng)電開(kāi)發(fā)的不斷深入，利用智能控制技術(shù)，通過(guò)先進(jìn)傳感技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(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，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備的高效、高可靠性運(yùn)行，是未來(lái)風(fēng)電設(shè)備智能化研究的趨勢(shì)。大型風(fēng)電機(jī)組整機(jī)技術(shù)需求主要包括：大功率風(fēng)電機(jī)組整機(jī)一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)及輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)，大功率機(jī)組葉片、載荷與先進(jìn)傳感控制集成一體化降載優(yōu)化技術(shù)，大功率風(fēng)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)智能診斷、故障自恢復(fù)免維護(hù)技術(shù)，以及大功率陸上風(fēng)電機(jī)組及關(guān)鍵部件綠色制造技術(shù)。
我國(guó)海床的構(gòu)成特征確定了我國(guó)海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)段的工程成本將高于歐洲，而我國(guó)海域的夏季臺(tái)風(fēng)則對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這就促使我國(guó)海上風(fēng)電市場(chǎng)更需要設(shè)備具有大容量和高可靠性。
海上風(fēng)電機(jī)組技術(shù)需求主要包括：適用于我國(guó)的近海、遠(yuǎn)海風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)輸、吊裝關(guān)鍵技術(shù)；適合我國(guó)海況和海上風(fēng)能資源特點(diǎn)的風(fēng)電機(jī)組精確化建模和仿真計(jì)算技術(shù)；10MW級(jí)及以上海上風(fēng)電機(jī)組整機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，包括風(fēng)電機(jī)組、塔架、基礎(chǔ)一體化設(shè)計(jì)技術(shù)，以及考慮極限載荷、疲勞載荷、整機(jī)可靠性的設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)；高可靠性傳動(dòng)鏈及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試技術(shù)以及大功率風(fēng)電機(jī)組冷卻技術(shù)；自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海上風(fēng)電機(jī)組及其軸承和發(fā)電機(jī)等關(guān)鍵部件；對(duì)于惡劣海洋環(huán)境對(duì)機(jī)組內(nèi)部機(jī)械部件、電控部件以及對(duì)外部結(jié)構(gòu)腐蝕的影響；臺(tái)風(fēng)、鹽霧、高溫、高濕度海洋環(huán)境下的風(fēng)電機(jī)組內(nèi)環(huán)境智能自適應(yīng)性系統(tǒng)。
2.零部件配套
在風(fēng)電機(jī)組大型化的同時(shí)，結(jié)構(gòu)性問(wèn)題的重要性也越來(lái)越凸顯，一些新型的技術(shù)方案，如分段式葉片、全鋼分瓣式柔性塔架、低成本的輔助控制小型激光雷達(dá)、海上機(jī)組用的高度生物可降解油品等我國(guó)尚未完全掌握。
葉片大型化和柔性化帶來(lái)一些新的問(wèn)題,如葉片的一階扭轉(zhuǎn)頻率越來(lái)越低，葉片氣彈發(fā)散以及顫振穩(wěn)定性邊界逐漸降低，甚至威脅風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行，因此葉片氣彈穩(wěn)定性分析將是未來(lái)大型葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要內(nèi)容,通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高葉片的氣彈穩(wěn)定性具有重要意義[6]。
3.風(fēng)電試驗(yàn)平臺(tái)
國(guó)內(nèi)廠商進(jìn)行產(chǎn)品性能試驗(yàn)時(shí)，多出于產(chǎn)品認(rèn)證和市場(chǎng)準(zhǔn)入的需要，而整機(jī)廠商和零部件廠商出于自身技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品優(yōu)化需要而開(kāi)發(fā)的試驗(yàn)平臺(tái)或者制訂的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)則一直比較缺乏。由于試驗(yàn)平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)涉及的上下游廠商較多，關(guān)系到從理論到實(shí)踐的成果轉(zhuǎn)化，需要行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)歸口單位組織眾多廠商深入論證，并積極開(kāi)展實(shí)質(zhì)性的協(xié)作，真正推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)成長(zhǎng)。
（二）數(shù)字化風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和需求
1.風(fēng)電智能監(jiān)控
風(fēng)電場(chǎng)智能化監(jiān)控可以帶來(lái)非常大的商業(yè)價(jià)值，具體需求主要包括：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)；風(fēng)電場(chǎng)中不同制造商風(fēng)電機(jī)組間通信兼容解決方案，建立風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)信息模型；大型風(fēng)電場(chǎng)群遠(yuǎn)程通信技術(shù)，開(kāi)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(wú)縫集成等。
2.風(fēng)電智能運(yùn)維
風(fēng)電場(chǎng)智能化運(yùn)維技術(shù)正在向著信息化、集群化的方向發(fā)展。通過(guò)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，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備的高效、高可靠性運(yùn)行。
風(fēng)電運(yùn)維與信息技術(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(guò)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；以可靠性為中心的風(fēng)電場(chǎng)維修理論，按照以最少的維修資源消耗保持設(shè)備固有可靠性和安全性的原則，應(yīng)用邏輯決斷的方法確定裝備預(yù)防性維修要求的過(guò)程；基于云計(jì)算平臺(tái)的風(fēng)電大數(shù)據(jù)挖掘及智能診斷技術(shù)，將數(shù)據(jù)分析范圍覆蓋風(fēng)場(chǎng)從設(shè)計(jì)建設(shè)到狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)的全流程等方面。
3.風(fēng)電機(jī)組故障智能診斷和預(yù)警
當(dāng)前風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維主要采用定期檢修和故障后維修的“被動(dòng)”維修方式，需要改變風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)方式，充分利用風(fēng)電狀態(tài)監(jiān)控，開(kāi)展預(yù)警相關(guān)研究，變風(fēng)電機(jī)組“被動(dòng)”維修為“主動(dòng)”維修，提高風(fēng)電運(yùn)維效率，增加風(fēng)電開(kāi)發(fā)收益。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)；2010年以來(lái)，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(kāi)展風(fēng)電狀態(tài)監(jiān)控及智能預(yù)警研究已具備開(kāi)展條件。結(jié)合機(jī)組主控制系統(tǒng)、SCADA數(shù)據(jù)和CMS數(shù)據(jù)，開(kāi)展風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)預(yù)測(cè)與故障診斷方法研究，開(kāi)展振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)與分析研究，對(duì)風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件故障進(jìn)行特征提取與精確定位，并結(jié)合疲勞載荷分析和智能控制技術(shù)，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)成為各個(gè)廠商都在積極投入的技術(shù)方向。
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