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| 编者按 发展可再生能源是能源发展的总体趋势，风力发电作为当前最成熟的绿色能源之一，将在未来几十年内不断发展。多年来，上海风电产业技术不断取得突破，形成了较为深厚的技术积累。而下一步技术突破点在哪里？ 一、国内风电发展现状 中国从2004年开始大规模发展风电，经过10年发展，至今已经成为世界上风电装机总量最大的国家，风电也成为继火电、水电之后的中国第三大发电方式。2016年国内新增装机2337万千瓦，全国装机总量达到16900万千瓦。近10年来新增装机容量如图所示。 图1 2006--2016年国内风机当年新增装机容量 在我国风电产业快速发展的同时，也存在诸多不足和问题，比如因机组设计、制造、安装、调试等工作中的遗留缺陷造成运行设备故障率偏高，风电场人员专业素质和管理能力尚处于积累阶段，提前预判设备缺陷的技术手段不足，运维工作缺乏规范和标准文件指导，运维计划制定粗放等，对风电场总体提升运行小时数和发电效益具有负面影响。 二、全球风电技术发展趋势 （1）大型海上风机 随着我国海上风电场规划开发的不断发展，滩涂及近岸风电场的开发与海洋综合利用的矛盾日趋突出，为了减少风电场占海面积，降低风电场开发与海域使用的矛盾，采用大容量海上风机是一个有效解决手段。 陆上风机经过几年来的实践，已从技术层面解决3.6-5MW大型风机的设计和工艺难题，陆上风机的发展为更大容量需求的海上风机提供了技术、工艺等方面的基础，同时对海上风机的整机设计提出了更高的系统集成开发要求。因此多兆瓦级（6-10MW）海上风电机组必将成为未来海上风电项目开发的主流机型，代表了未来海上风电场发展的方向（未来10年：永磁、超导等）。 （2）电网友好型风电机组 目前对于风电大规模接入电网问题的主要解决方式是让风电机组具备低电压穿越功能。但是，电网要求风力发电机组具备低电压穿越功能只是解决当前出现问题，不能从根本上解决风电的并网问题。解决风电并网问题的关键在于电网友好型风力发电机组技术的开发。电网友好型风电机组除了具备低电压穿越功能外，还应像常规电力，如火电一样的稳态和暂态过程，从而最大程度的摆脱风力波动对电网的影响。 （3）陆上低风速机型 要继续开发陆上剩余的平均风速在6.5米/秒的风资源，必须开发低风速机型，从而充分利用国内的风资源。 （4）智能运行维护 在风场建设高速发展的过程中，运维的问题也逐步凸显，得到了风电业内各方的高度关注。在跨越式的发展面前，如何对风电生产设备做到统一、及时、有效和可控的监控和管理显得愈发重要。目前落后的运维状态和高速发展的风电产业形成了鲜明的对比，成为风电市场发展的最大瓶颈，而破题的关键是构建起风场运作的信息化、智能化平台，打通风机运行、后台监控、运营维护单元节点，让风场自己“思考”、自我“管理”。 三、上海智能运维技术发展现状 上海风电已经累计装机超过4000台，具有智能运维服务系统的运行基础。 在风电智能控制系统方面，目前上海的风电机组基本上都是采用经典理论的控制技术，但其正在往智能化、信息化方向发展，今年来开始探索研究将先进控制技术应用到风电领域，以实现风电机组智能化。 在大型风电场智能化状态监控与运维调度系统研究方面，上海前期主要针对风电机组的机械部分，以振动监测为主。此外上海还针对风电场可靠性研究、功率预测系统、AGC/AVC优化、出力优化评估、发电成本及趋势分析等关键理论技术做了大量的研究。目前正在对风电场运维系统的故障诊断、可靠性分析、智能优化运行、智能维护和备品备件管理等功能进行讨论和研究。 在大型风电场智能化运行维护关键技术研究方面，上海此前对风力机在线状态监测与故障诊断方面进行了研究，下一步主要将这对机组可靠性分析、整机及传动链状态监测系统、数据采集系统、数据分析方法、故障诊断方法等方面开展研究。 四、对策建议 总体要求和目标： （1）搭建风电跨专业一体化设计平台，开发基于物联网的新型智能化风电机组； （2）研究开发基于风资源中尺度数据分析和自适应参数在线优化的智能发电技术，提升风电场发电可预测、故障可穿越、能量可调度、状态可监测的柔性接入电网能力； （3）研究风电机组的失效模型和故障相关性模型，实现工作过程中全局健康状态和关键部件健康状况的可视化； （4）通过智能算法评估运行风险和预测剩余寿命，从而实现在故障发生前通过及时的维护避免故障的发生； （5）开发基于大数据和云计算技术的“风云”数据平台，实现风电协同设计、智能制造、智能发电和智慧服务之间的信息共享。 基于技术集成创新的思路，建议如下： 一是开展面向智能制造的协同设计技术和智能风电机组研究。主要研究内容：设计与测试验证平台集成技术研究、基于载荷优化的风电整机设计研究、基于发电量提升的风电智能控制策略研究、基于物联网技术的风电智能测控系统研究。 二是开展面向智能电网的风力发电柔性技术研究。主要研究内容包括：电网友好型风电机组与风电场的技术体系架构、风电机组及场内可调装置的电压源控制环路设计及参数整定方法、电压源控制下风电机组的故障传播机理、特性及保护。 三是开展面向智慧服务的运维支撑性技术研究。主要研究内容包括：基于专家库和自学习机制的健康管理平台的研究、风场智能运维调度系统、基于人机融合的智能巡检系统及预测性维护系统的研究。 四是开展基于云技术的数据中心平台建设。主要研究内容包括：异构网络的数据采集通讯技术研究、基于云平台的数据中心建立及数据存储技术的研究、基于深度学习和传统技术的融合，研究视频和图像分析技术，以及语义处理系统，开发全新一代具有视觉和语言能力的智能监控系统。 |
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