重磅 | 《能源技術革命重點創新行動路線圖》之風電（附11項大型風電技術創新行動）

　　大型風電技術創新路線圖

　　　大型風電技術創新

　　一、戰略方向
　　1.大型風電關鍵設備。 重點 10MW 級及以上風電機組， 以及100 米級及以上風電葉片、 10MW 級及以上風電機組變流器和高可靠、 低成本大容量超導風力發電機等方面開展研發與攻關。
　　2.遠海大型風電系統建設。 重點在遠海大型風電場設計建設、適用于深水區的大容量風電機組漂浮式基礎、 遠海風電場輸電， 以及海上風力發電運輸、 施工、 運維成套設備等方面開展研發與攻關。
　　3.基于大數據和云計算的風電場集群運控并網系統。 重點在典型風資源特性研究與評估、 基于大數據大型海上風電基地群控、 風電場群優化協調控制和智能化運維、 海上風電場實時監測及智能診斷技術裝備等方面開展研發與攻關。
　　4.廢棄風電設備無害化處理與循環利用。 重點在風電設備無害化回收處理、 風電磁體和葉片的無害化回收處理等方面開展研發與攻關。
　　二、創新目標
　　1.2020 年目標。 形成 200~300 米高空風力發電成套技術。 掌握自主知識產權的 10MW 級以下大型風電機組及關鍵部件的設計制造技術， 形成國際競爭力； 突破近海風電場設計和建設成套關鍵技術， 形成海上風電工程技術標準。 掌握復雜條件下的風資源特性及各區域風電資源時空互補性， 評估風資源可獲得性， 進行風電場優化布局； 建立風電場群控制與運維體系， 支撐區域風電規模并網。
　　2.2030 年目標。200~300米高空風力發電獲得實際應用并推廣。突破 10MW 級及以上大型風電機組關鍵部件設計制造技術，建立符合海況的遠海風電場設計建設標準和運維規范； 掌握風電場集群的多效利用、 風電場群發電功率優化調度運行控制技術； 掌握廢棄風電機組材料的無害化處理與循環利用技術， 支撐風電可持續發展；成為風電技術創新和產業發展強國。
　　3.2050 年展望。 突破 30MW 級超大型風電機組關鍵技術， 掌握不同海域規模化風電開發成套技術與裝備， 形成完整的風能利用自主創新體系和產業體系， 風能成為我國主要能源之一。
　　三、創新行動
　　1.100 米級及以上葉片設計制造技術。 研究 100 米級及以上葉片三維設計方法與設計體系、 葉片載荷與破壞機理和優化校核方法， 以及基于高效葉片氣彈、 輕量化結構、 和新材料技術相結合的一體化設計技術； 研究 100 米級及以上葉片結構輕量化設計技術、葉片碳-玻材料混雜及鋪層優化設計技術； 研制 100 米級及以上大型海上風電機組葉片， 研究大型葉片測試技術， 推動具有自主知識產權的系列化風電葉片產業化。
　　2.大功率陸上風電機組及部件設計與優化關鍵技術。 研究大功率風電機組整機一體化優化設計及輕量化設計技術；開展大功率機組葉片、 載荷與先進傳感控制集成一體化降載優化技術， 大功率風電機組電氣控制系統智能診斷、 故障自恢復免維護技術， 以及大功率陸上風電機組及關鍵部件綠色制造技術研發。
　　3.陸上不同類型風電場運行優化及運維技術。 研究風電機組和風電場綜合智能化傳感技術、 風電大數據收集及分析技術； 研究復雜地形、 特殊環境條件下風電場與大型并網風電場的設計優化方法及基于大數據的風電場運行優化技術； 研究基于物聯網、 云計算和大數據綜合應用的陸上不同類型風電場智能化運維關鍵技術， 以及適合接入配電網的風電場優化協調控制、 實時監測和電網適應性等關鍵技術。
　　4.典型風資源特性與風能吸收方法研究及資源評估。 研究陸上和海上復雜條件影響下的風特性并揭示脈動特性， 研究邊界層風垂直變化并分析不同海域的熱力穩定度。 根據海上典型風資源特征，探明多尺度葉片流場復雜特性和描述方法， 獲得不同尺度流場特征參數相互耦合的物理機制， 開展適合我國風資源特性的高性能大型風電機組的專用翼型族研究。 普查陸上和海上典型風資源并分析數據， 建立風資源評估數值模型， 開發自主知識產權的風資源評估系統。
　　5.10MW 級及以上海上風電機組及關鍵部件設計制造關鍵技術。 研究適合我國海況和海上風資源特點的風電機組精確化建模和仿真計算技術； 研究 10MW 級及以上海上風電機組整機設計技術，包括風電機組、 塔架、 基礎一體化設計技術， 以及考慮極限載荷、疲勞載荷、 整機可靠性的設計優化技術； 研究高可靠性傳動鏈及關鍵部件的設計、 制造、 測試技術， 以及大功率風電機組冷卻技術。研制自主知識產權的 10MW 級及以上海上風電機組及其軸承和發電機等關鍵部件。
　　6.10MW 級及以上海上風電機組控制系統與變流器關鍵技術。研究海上風電機組在風、 波浪、 洋流耦合下的運行特性； 研究風電機組智能化控制技術、 極端工況（ 覆冰、 臺風） 下的載荷安全控制技術。 研究風電機組變流器和變槳距控制系統等的模塊化設計技術， 以及中高壓變流技術、 新型變流器冷卻技術； 研制大型海上風電機組智能型整機控制系統、 變流器及變槳距控制裝備， 并推廣應用。
　　7.遠海風電場設計建設技術。 研究海上風電場建設選址技術，提出適合我國遠海深水區風資源條件的風電機組優化布置方法。 開展極端海洋環境荷載作用下海上風電機組結構的非線性荷載特性、遠海深水區極端海況條件下大容量海上風電機組基礎的荷載聯合作用計算方法等研究； 開發遠海風電機組施工與建造技術、 遠海風電場并網技術、 深水電纜鋪設及動態跟隨風電機組的柔性連接技術、 風能與海洋能綜合一體化互補利用技術與裝備。
　　8.大型海上風電機組基礎設計建設技術。 研究提出適用于我國遠海深水區大容量風電機組的海上基礎結構型式。 探索遠海深水區大容量海上風電機組基礎的疲勞發生機理與控制方法， 開展極端海洋環境荷載作用下的失效模式與分析方法研究， 提出其反應控制策略與防災減災對策。 研究大容量風電機組基礎設計制造技術， 研制遠海海洋環境荷載特點下滿足施工與制造要求的新型漂浮式基礎。
　　9.大型海上風電基地群控技術。 建立包含海上風電場群運行數據、 實測氣象數據以及數值天氣預報數據的大數據平臺， 研發基于大數據的海上大型風電基地運行優化技術、 風電場群發電功率一體化預測技術、 風電場群協同控制優化技術、 風電場及場群真實能效評估和優化策略。 研究海上風電場群電能的多效利用技術， 研究儲能系統的功率和容量選取以及混合儲能系統的協調控制問題。
　　10.海上風電場實時監測與運維技術。 分析影響海上風電場群運維安全及成本的因素， 研究海上風電場運維技術，開發基于壽命評估的動態智能運維管理系統； 研發海上風電場的運行維護專用檢測和作業裝備及健康模型與狀況評估、 運行風險評估、 剩余壽命預測和運維決策支持等技術。 研究海上機組的新型狀態監測系統裝備技術及智能故障預估的維護技術、 關鍵部件遠程網絡化監控與智能診斷技術。

　　11.風電設備無害化回收處理技術。 研究葉片無害化回收處理技術， 研究適合葉片性能要求和大尺度幾何結構的易回收或降解的樹脂體系及其成型技術； 研發不同類型風電葉片組成材料的高效分離回收技術及裝備， 以及不可回收材料無害化處理技術與裝備。 研發不同類型風電磁體回收與無害化處理關鍵技術與裝備； 研究不同組成材料的永磁體高效清潔分類回收技術與永磁材料再利用技術，并研制回收處理設備。