2014年,我國風電規模再創新高,裝機容量居世界首位。然而,我國還遠不是風電技術強國,風機制造以及風機潤滑油遲遲無法實現國產化,長期依賴國外技術和產品使得風電成本居高不下,阻礙了產業的進一步發展。
“為保證我國風電產業的可持續發展,在未來20~40年內,必須著力提高風電科技的原始創新能力,真正形成風電技術的自主創新體系。”國家發改委能源研究所可再生能源發展中心主任任東明在2015奧吉娜首屆(北京)風電自主創新高峰論壇上表示。
風電大國到風電強國
風力發電是新一輪世界能源轉型的必爭之地。
國際能源署發布的《世界能源展望2010》中規劃,全球風氣化能源占全球能源的比例將從18.8%增加到2020年的20.3%。歐盟、美國在內的一些國家和地區也提出了相應的風電戰略規劃目標。
在我國能源生產消費革命的推動下,風電產業得到了迅猛的發展。據國家能源局數據顯示,截至2014年年底,全國風電并網裝機容量實現9581萬千瓦,同比增長26.1%。我國風電累計發電量達到1533.86億千瓦時,風電發電量占全社會用電量的2.78%。
經過近七八年的發展,我國風電經歷了引進技術、消化吸收、聯合設計、自主研發等多種形式的發展階段,已經基本具備兆瓦級風電機組的設計和制造能力。1.5~2.5、3兆瓦的風電機組已批量生產,在海上風電場中實際應用。5~6兆瓦風電機組也進入示范運行。
“但我國風電的技術創新能力還尤顯不足,特別是基礎研究工作相對薄弱,技術研發平臺跟國外差距很大,尤其是在海上風電技術方面。”任東明表示,“因此,真正掌握擁有自主知識產權的陸上和海上大型風力機設計與研發的關鍵技術是我國由風電大國走向風電強國的必由之路。”
但在行業眼中,他們不僅需要“高大上”的自主創新技術,更加需要能夠降低風電生產成本的實用技術。
潤滑油是“血液”
生產成本決定著風電行業的發展前景。當前,風電電價陸上為0.49~0.61元/度,近海為0.85元/度。
“在新能源方面,風電的價格要想能夠真正替代水電和火電,特別是火電,除了政府扶持,更多的需要這個行業自己強壯起來,實現市場競爭。”奧吉娜集團公司董事長魏國平博士解釋。
其中,風機“心臟”主齒輪箱若是出現故障,不僅影響發電效率,修復成本也高。而作為設備“血液”的潤滑油,原本可以降低這一運營成本。
“改善潤滑的意義,實際上是一個很吃驚的數字。”清華大學摩擦學國家重點實驗室副研究員張向軍說,機械零件80%失效的原因是磨損,潤滑技術可以彌補其中50%的能源消耗。日本名古屋鋼廠僅靠改善潤滑技術一項,就實現年增長經濟效益達20億日元,機械設備事故減少90%。
然而,我國風機技術引自國外,風電廠又多處于環境較為惡劣的地方,因此普通的礦物潤滑油根本不能滿足主齒輪箱的需求。一般,我國風機均需采用性能最佳的主力合成潤滑油——PAO潤滑油。據了解,美孚公司是該技術的原研者,但從不申請專利,所以該技術一直處于高度機密狀態。
魏國平介紹,如今奧吉娜所研發的風電增速箱齒輪油已于2009年獲西門子—弗蘭德技術認證,成為國內首家獲得弗蘭德認證的風電潤滑油。
“在自主創新里頭,如果有自己的企業標準,國外潤滑油的價格是絕對可以降下來的,不會被別人卡著脖子。”張向軍提出應該建立齒輪箱用油標準規范。
大數據監控 多領域合作
當前我國運行的風機約為7萬臺,按照新規劃,到2020年將達到12萬臺。
每一臺風機,每天都形成實時監控的數據流,其中有大量在線潤滑油分析數據和離線潤滑油分析數據。因此,如何利用大數據降低運營成本,是風電未來發展的一大方向。
同時由于主齒輪箱涉及多學科、多行業,因此需要多方合作才能確保主齒輪箱的可靠性,減少故障率。
因此魏國平建議,建立監控大數據鏈接中國風機主齒輪箱可靠性自主創新合作社(CGRC),形成匯集中國科學院校、材料科學工程師、主齒輪箱制造工程師、軸承制造廠、運維工程師等各方面資源的平臺,將碎片化的數據流進行整合,通過云計算系統的分析研究后實現共同利用。同時在大數據分析過程中找到風機存在的缺陷,實現對癥下藥,從而改善我國在風電基礎研究領域不足的現狀,提高風電自主創新能力。■