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李永東:風力發電核心技術變換器發展趨勢

2012-01-13 來源:慧聰網 瀏覽數:2210

  主要看有哪些核心技術,因為我們要掌握核心技術才有高端利潤,都搞勞動、機械密集型產品,核心技術被人家掌握,大部分電流其比如70%80%變流器用國外的,高端利潤人家拿走了。核心技術一個是風輪機,其次是發電機,最后是整個電控系統。前一些年搞定漿鋸失速控制,發電機我們國家目前做的比較多。主要是控制系統,包括這幾方面技術,一個是風輪機控制,另外發電方式控制,還有不同類型的易變器控制,還有MPPT,MEPT,儲能控制等,控制屬于核心技術。真正的核心控制器尤其變流器大部分是國外的。
  變流器屬于核心部件,目前國產化率比較低的,被國外巨頭壟斷,最近幾年國內產業企業界在這方面投入巨大資金,包括國家十一五公關計劃有長足進步。有這么幾個類型,一個是高速型的發電機功率非常小,但是需要一個齒輪箱,因為風的速度本來比較低,其次是低速型全功率的,這個不要齒輪箱,齒輪箱經常是故障來源,但是發電機體積非常大,最近研究中速型的,發電機的體積相對小一些,綜合兩種的優缺點。 
   這是一個典型的目前用的最多的雙饋發電機系統,核心是電子設備,變頻器是背靠背的,雙向的,容量是發電機容量的1/3到1/2,所以成本比較低。好處是完全可控,不管風速大小可以捕獲功率。問題就是低電壓傳閱,這是我們國家標準要求必須解決的問題,就是電網故障發電機不能脫網,目前國家標準要求必須具有這個能力,很多需要改造。
  永磁發電機有點是低電壓穿越問題稍微好一些,而且低速的時候可以省掉齒輪箱,但是問題成本高,包括所有的傳輸功率要通過它,另外漲價了。有一些不同控制,主要問題成本比較高,體積比較大。
  另外含風電場的電力系統,剛才我們說風電是一個隨機能源,電力系統不太喜歡,還要加備用電站,太大影響整個系統穩定性控制起來比較麻煩,所以現在在研究注入多大風力發電對系統穩定性產生影響,很多國內外的企業和大學也都在研究,進一步研究數額預測,不確定情況下怎么建模,電網故障情況下怎么解決穿越問題,課題非常多。這實際是一個核心技術,假如這個突破之后才能占領高端,我們現在很多企業打拼的很累,因為利潤比較低,做一個東西很多人一擁而上,核心技術做的人很少,需要大量人才。
  這是前面講的趨勢,在2030年以前的預測是占10%,可能現在要超前。在這個情況下假如全用國外的成本非常高,因此需要加速核心技術國產化,要發展大型離岸風力發電,進一步成本降低。現在國家搞的大陸上三峽,發完之后輸不出來,沒有很多用戶,都是離最近用戶蘭州還1000公里,比如北京上海,這是問題,將來國家建超高壓的直流輸電。
  十一五進展情況,目前國內有不少廠家掌握了變流器核心技術,有生產能力,這是其中一些合作廠家的生產車間,離岸風力發電功率更大。直驅為什么說未來可能會越來越多的發展?雖然它的成本比較高,但是省去了故障源,在海上這么大功率維修一次非常不容易,維修出動一次,比如調車可能十幾萬二十萬比變流器還貴,前段時間聽說弄不好掉下來把人砸死。希望把齒輪箱省掉,有優勢,所以未來增長快。這是變流器市場規模,我們可以看出來,產值每年增長比較快,30%40%,我們過去說風電過了,國家限制整機廠,不是說限制變流器,變流器真正的核心技術我們并沒有完全掌握。目前到2014年還有這么大缺口,其中全功率變流器到2014年還有幾千臺缺口,需要量上萬臺。雙饋變流器也有缺口,現在在解決。主要廠家有這幾個。國內已經有很多了,包括一些上市公司也在做,這是我們不完全統計有這么多廠家。
  實際真正做到比如高性能含有低電源穿越的也不多,此外風由于隨機性,不能隨時需要調度,沒風怎么辦,研究儲能技術,將來這個技術發展起來也會解決不少問題。比如說我們可以在用電低谷的時候把能量儲存起來,或者風發的多用不了儲存起來,白天需要用起來。過去用壓縮空氣和蓄電池,最近一些年發展快超導等等新技術,超導研究比較多,雖然效率非常高,主要問題是系統非常復雜,這個我們實驗室做了,這是液氮的超導罐,液氮罐非常貴。最近發展比較多是超級電容,有很大優越性,它的壽命比較長,非常快,比電池要快的儲存能量。電池快速儲能也得半小時,幾十分鐘。目前在電動汽車、地鐵、輕軌上已經得到廣泛應用。進一步發展飛輪,是一個大的機械儲能裝置和高速有關,高速電機帶著一個飛輪,最高有3萬甚至10萬轉飛輪,這個飛輪技術非常高,真空狀態,否則摩擦很大,這是一個具體飛輪結構圖,機械上也非常復雜。

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