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對我國風電技術(shù)的發(fā)展歷程進行了回顧和討論，分別從基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、整機研制、零部件配套等方面總結(jié)其取得的進展，同時對目前面臨的關(guān)鍵問題也進行了探討，并對未來我國風電技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了展望。

引言

風電是資源潛力巨大、技術(shù)較為成熟的可再生能源，在減排溫室氣體、應對氣候變化的新形勢下，越來越受到世界各國的重視，并已在全球大規(guī)模開發(fā)利用。“十一五”到“十二五”期間，我國風電經(jīng)歷了飛速發(fā)展的10年，成為國內(nèi)繼火電、水電之后的第三大電源。2015年我國風電新增裝機量達36萬kW，累計裝機量為101萬kW，排名從世界第5位躍升至第4位;截至2015年底，我國風電累計并網(wǎng)容量達1.45億kW，占全國發(fā)電裝機容量的9.6%。(備注：該文發(fā)表時間較早，故相關(guān)數(shù)據(jù)比較滯后。新官方數(shù)據(jù)顯示，截止到2017年底，我國風電并網(wǎng)容量已經(jīng)達到1.64億千瓦。)

隨著風電市場規(guī)模的迅速擴大，我國風電設(shè)備制造技術(shù)進一步提高，一個具有競爭力的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系已初步形成，涵蓋原材料加工、零部件制造、整機制造、開發(fā)建設(shè)、技術(shù)研發(fā)、標準和檢測認證體系等各個環(huán)節(jié)。風電機組設(shè)備制造基本上實現(xiàn)了系列化、標準化和型譜化，機型涵蓋雙饋、直驅(qū)和混合式，單機容量從1.5MW迅速發(fā)展到目前大的6MW級，并實現(xiàn)了從陸地風電到海上風電的跨域。

我國風電技術(shù)水平不斷提高，通過引進消化吸收和再創(chuàng)新，基本掌握了風電行業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)，并且在適合低風速風況和惡劣環(huán)境風電機組開發(fā)方面取得了突破性進展，處于全球領(lǐng)先地位，在大容量機組開發(fā)上也實現(xiàn)了與世界同步。這些成就，既保證了我國風電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，也為我國風電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)從大到強的跨越式發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

風電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國少數(shù)具有國際競爭力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，這也讓我國迎來歷史上難得的在風電領(lǐng)域與國際領(lǐng)先水平并駕齊驅(qū)的機會和形勢。在高速發(fā)展過程中，我國建立起了具有國際先進水平的風電產(chǎn)業(yè)體系，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)產(chǎn)品遠銷20多個國家和地區(qū)。此外，風電產(chǎn)業(yè)每年還吸引超過千億元的投資，提供近50萬個就業(yè)崗位，發(fā)揮著良好的社會綜合效益。

隨著“一帶一路”和“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略的實施，我國風電制造企業(yè)也加快了高端裝備制造“走出去”的步伐，為我國風電技術(shù)的廣泛應用開辟了更為廣闊的市場，帶來了良好的發(fā)展機遇。

1、我國風電技術(shù)的進展

1.1 發(fā)展歷程

我國開展風電技術(shù)研發(fā)已有40多年的歷史，特別是經(jīng)過近十年來的發(fā)展，快速走上了產(chǎn)業(yè)化的道路。早在20世紀80年代，我國就通過國家科技項目陸續(xù)支持研制過離網(wǎng)型和并網(wǎng)型風電機組，單機容量從15kW到200kW，但絕大部分未實現(xiàn)批量生產(chǎn)。

“九五”和“十五”期間，政府組織實施“乘風計劃”、國家科技攻關(guān)計劃，以及國債項目和風電特許權(quán)項目，支持建立了首批6家風電整機制造企業(yè)，進行風電技術(shù)的引進和消化吸收，其中部分企業(yè)掌握了600kW和750kW單機容量定槳距風電機組的總裝技術(shù)和關(guān)鍵部件設(shè)計制造技術(shù)，初步掌握了定槳距機組總體設(shè)計技術(shù)，實現(xiàn)了規(guī)�；�生產(chǎn)，邁出了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的步。特別需要說明的是，“十五”期間，通過對國家“863”計劃“兆瓦級變速恒頻風電機組”重大招標項目的支持，我國完成了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的1MW雙饋式變速恒頻風電機組和1.2MW直驅(qū)式變速恒頻風電機組的研制，并于2005年并網(wǎng)發(fā)電，成功實現(xiàn)了兆瓦級變速恒頻風電機組從無到有的重大突破，標志著我國風電技術(shù)跨入兆瓦級時代。

2006年，我國政府實施了《可再生能源法》，風電正式進入大規(guī)模開發(fā)應用的階段。“十一五”期間，科技部針對我國風電整機技術(shù)水平低、自主研制能力差、產(chǎn)業(yè)不完整、可持續(xù)發(fā)展能力弱等亟待解決的重大問題，在已有1.0MW雙饋式和1.2MW直驅(qū)式兩種機型大功率風電機組設(shè)計、制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，由國家科技支撐計劃立項，支持了“大功率風電機組研制與示范”重大項目，規(guī)劃了風電整機成套設(shè)備、關(guān)鍵零部件、海上風電、標準規(guī)范體系等4個主要研究方向，由全國23家單位共同承擔，基本囊括了當時行業(yè)內(nèi)的骨干企業(yè)和科研單位。項目直接推動了中國風電配套產(chǎn)業(yè)鏈及其產(chǎn)品創(chuàng)新機制的建立、發(fā)展和完善。

隨著國家陸續(xù)制定出臺了促進風電等可再生能源發(fā)展的相關(guān)法規(guī)和扶持政策，眾多國內(nèi)外企業(yè)大舉投入中國風電制造業(yè)，大多瞄準了風電整機制造，通過引進生產(chǎn)許可證、建立合資企業(yè)、開展自主研發(fā)或聯(lián)合研發(fā)等手段，研制兆瓦級以上風電機組產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計，在2008年，進入風電整機制造業(yè)的國內(nèi)企業(yè)一度多達80家，其中包含大量國有或國有控股的制造企業(yè)，涉及電力設(shè)備、航空航天和重工機械設(shè)備制造企業(yè)。這些大型企業(yè)利用自身相關(guān)技術(shù)和工業(yè)基礎(chǔ)，通過聯(lián)合設(shè)計或引入戰(zhàn)略合作方從事發(fā)展風電機組的整機設(shè)計和制造。代表企業(yè)(產(chǎn)品)有：金風(1.5MW/750kW)、運達風電(1.5MW)、東方 電氣(1.5MW)、華銳(1.5MW)、國電聯(lián)合動力(1.5MW)、廣東明陽(1.5MW)、上海電氣(1.25MW)等。

經(jīng)過一定時期的風電機組技術(shù)引進和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，國內(nèi)風電整機制造企業(yè)對風電技術(shù)的復雜性和對產(chǎn)品研發(fā)挑戰(zhàn)的認識日益深入，越來越多的企業(yè)形成了“在技術(shù)引進的基礎(chǔ)上加快消化吸收進程、增強自主研發(fā)能力”的共識，這些企業(yè)大部分在引進的基礎(chǔ)上進行了國產(chǎn)化的工作，并針對我國風資源的特點進行了適應性開發(fā)。另外，積極引進Bladed等國外先進的風電機組輔助計算設(shè)計工具，更多地采用聯(lián)合設(shè)計和自主研制開發(fā)新產(chǎn)品。代表企業(yè)(產(chǎn)品)有：金風(1.5MW直驅(qū))、浙江運達(1.5MW雙饋)、上海電氣(2MW雙饋)、重慶海裝(2MW雙饋)、華銳(3MW雙饋)等。

國有大型企業(yè)和民營企業(yè)與國內(nèi)大學和研究機構(gòu)合作自主研發(fā)機型，也取得了豐碩的成果。大學研究機構(gòu)把依托國家科研項目形成的科研成果轉(zhuǎn)讓給企業(yè)，并為企業(yè)提供持續(xù)的研發(fā)和技術(shù)支持，形成的風電產(chǎn)—學—研聯(lián)合發(fā)展機制。如沈陽華創(chuàng)依托沈陽工業(yè)大學風能技術(shù)研究所的技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)，在1MW機組研制的基礎(chǔ)上研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機組，包括1.5～7MW之間的三大系列數(shù)十種系列化機組產(chǎn)品。

目前，我國整機制造能力經(jīng)過10年來的快速發(fā)展，開發(fā)出若干具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機型，并得到風場的大規(guī)模應用和長時間的驗證;3MW及以下兆瓦級機組總體設(shè)計及零部件制造技術(shù)已經(jīng)成熟，正在開發(fā)更大單機容量的系列化產(chǎn)品。1.5MW、2MW風電機組的供應能力充足，3MW風電機組已批量運行，5～6MW風電機組也已投入運行。

上海電氣3.6MW、湘電風能5MW、東方 電氣5.5MW、海裝風電5MW、太原重工5MW等海上風電機組陸續(xù)下線安裝。在國家“863”計劃支持下，華創(chuàng)7MW和運達5MW海上風電機組研發(fā)進入新階段。截至2015年底，我國海上風電機組供應商達到10家，累計裝機容量達到100MW以上的機組制造商有上海電氣、華銳風電、遠景能源、金風科技。目前我國單機容量大的是6MW機組，除了原有聯(lián)合動力和明陽風電的產(chǎn)品，金風科技也在2015年新增吊裝一臺6MW機組。

1.2技術(shù)研發(fā)

1.2.1基礎(chǔ)研究

近年來，國家各類科技計劃和基金項目對風電技術(shù)的基礎(chǔ)研究給予了較多資助，表1為國家“973”計劃、國家“863”計劃和國家科技支撐計劃資助的風電研發(fā)項目和課題的部分統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(“973”計劃)迄今共立項資助了4個以風電研究為主題的項目。其中，“大型風電機組的空氣動力學基礎(chǔ)研究”項目，針對兆瓦級風電機組葉片在空氣動力學、氣動彈性、氣動噪聲等基礎(chǔ)方面的科學問題進行了探索，形成了兆瓦級風電機組葉片的自主設(shè)計能力。“大型風電機組的關(guān)鍵力學問題研究及設(shè)計實現(xiàn)”項目，針對多兆瓦級風電機組整機在氣動載荷、非線性氣動彈性、海上風電機組水動載荷與支撐結(jié)構(gòu)等方面開展了研究，形成了多兆瓦級海上大型風電機組整機的自主設(shè)計能力。“大規(guī)模風力發(fā)電并網(wǎng)基礎(chǔ)科學問題研究”項目，針對大規(guī)模風電的電力系統(tǒng)，開展遠距離、大規(guī)模、高集中度的風電并網(wǎng)問題的基礎(chǔ)理論和核心技術(shù)研究。國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”計劃)在風電機組專用翼型設(shè)計、整機和關(guān)鍵部件開發(fā)、風電場電氣控制、海上風電場建設(shè)、海上風電場送電與并網(wǎng)等方面對多個課題給予了資助。

據(jù)不完全統(tǒng)計，自2005年以來，國家自然科學基金資助的風能相關(guān)項目為370項，研究內(nèi)容涵蓋了風能利用的各個領(lǐng)域和方面。從項目年度分布來看(見圖1)，2010～2014年的資助項目占2005～2014年資助總項目數(shù)的81%，說明風能利用的科學和技術(shù)基礎(chǔ)研究近年來得到了極大的重視。

從學術(shù)期刊論文的發(fā)表情況看，我國研究人員在風電機組性能計算、葉片設(shè)計、風特性分析、載荷分析、結(jié)構(gòu)動力學分析、噪聲分析、運行控制、傳動鏈、變電和并網(wǎng)、發(fā)電量預測、儲能技術(shù)、風場微觀選址、海上固定式基礎(chǔ)和浮式平臺等多個方面發(fā)表了大量學術(shù)論文，研究主題幾乎涵蓋了風能利用技術(shù)的各個方面。

在我國風電產(chǎn)業(yè)大規(guī)模快速發(fā)展的背景下，風能利用研究受到國家和各科研機構(gòu)的更多關(guān)注和支持，研究隊伍逐年壯大，且形成了各自相對穩(wěn)定的研究方向。南京航空航天大學、華北電力大學、汕頭大學、中科院工程熱物理所、中科院電工所、中國電力科學研究院、清華大學、西北工業(yè)大學、中國空氣動力研究與發(fā)展中心、上�？碧皆O(shè)計研究院、上海交通大學、浙江大學、蘭州理工大學、華中科技大學、河海大學、沈陽工業(yè)大學、南京工業(yè)大學、內(nèi)蒙古工業(yè)大學、長沙理工大學等多家科研機構(gòu)形成了自己的風能研究方向和人才隊伍。

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