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1、11.建设中心的目的和意义1.1 本技术领域在行业发展中的地位和作用我国风能资源十分丰富，它是一种干净的可再生能源；风力发电产业发展前景非常广阔，它的优势不需要燃料、不占耕地、没有污染，运行成本低。我国陆地可开发和利用的风能资源容量约 2.5 亿千瓦，近海可开发和利用的风能资源容量约 7.5 亿千瓦，共计 10 亿千瓦。按照国家发改委风电发展规划目标：2012 年全国风电装机容量累计达到 3000 万千瓦，2020 年全国风电装机容量累计达到 10000 万千瓦；中国风电装机容量在未来 20 年内年平均增长将达到 27%左右。大型风力发电机组由叶片、主轴、增速齿轮箱、发电机、控制系统、塔筒等组
2、成，其中控制系统是风力发电的核心部分，保障机组的安全可靠运行。风电机组控制系统主要包含主控、变桨控制和变流控制三大部分。主控系统协调风电机组变桨变流控制，在保证传动系统柔性运行的前提下，实现风电机组在变化风况下的功率稳定输出，完成风机组运行状态转换控制和状态监测监视，以及事故状态下的风机组电气、机械保护功能。为了提高输出功率，叶片长度有变长趋势，长度变长后，叶片最高点与最低点的风速有相当大的差距，叶片因位置不同，最佳角度也不同，因此，从安全性和发电效率的角度考虑，风机必须采用变桨距；风机变桨距效果取决于变桨距控制系统，变桨距控制系统是根据风力发电机所处环境的风力状况，改变叶片朝向（角度）的装置
3、；目的是通过控制叶片角度，在风力较弱时提高转速，而当风力过强时则降低转速，从而以稳定的额定值发电。根据发改委风电发展规划要求，风电机组设备国产化率要达到 70以上，2因此，发展风电控制系统在风电开发及设备国产化中具有十分重要的地位和作用。1.2 建设中心的必要性1.2.1 发展风电是落实*省中长期科学和技术发展规划纲要的重要战略举措*省中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年） （以下简称纲要 ）提出：“围绕优先领域，攻克关键技术。改善能源结构、提高能源效率。大力开发先进煤炭清洁利用适用技术和热电联产集中供热技术；发展沼气技术、太阳能和风能利用技术，开发山区农村小水电利用技术，加速
4、农村生物质能利用技术的更新换代；研究和开发天然气、电能节约利用技术。 ”本项目将以落实纲要重点领域及其优先主题的任务为目标，以“2.0MW 及以上风力发电机组关键技术研究与产业化”为重点，结合风电场工程建设和风力发电机组重大装备开发，加强风力发电机组集成创新和引进消化吸收再创新，重点解决机组零部件和并网系统涉及的跨行业、跨学科的重大技术问题。1.2.2 发展风电是实现重大装备自主化的需要目前，针对国内外严峻的经济形势，国家启动了 2010 年前政府投资4 万亿的经济刺激计划，确定了当前进一步扩大内需、促进经济增长的十项措施，将集中加快建设一批基础设施项目，尤其是加大对能源开发的支持力度，大力倡
5、导自主创新和扶植国内相关企业，明确鼓励核心技术的自主化。3本项目致力于 2.0MW 及以上风力发电机组关键技术研究与产业化，通过*省重大科技专项扶持，有效提升我国风电领域重大装备的自主化水平。1.2.3 发展风电是拉动*省经济发展的需要风力发电是高新技术和新兴产业，快速发展的风力发电已成为一个新的经济增长点，可以有效拉动装备制造等相关产业的发展，对调整产业结构，促进经济增长方式转变，扩大就业，推进经济和社会的可持续发展意义重大。目前在风电机组整机产业快速发展的带动，以及风电装备国产化率政策的引导下，风电装备制造业日益壮大，生产供应体系联系更加紧密。不但涵盖叶片、齿轮箱、发电机、变桨偏航系统、轮
6、毂、塔架等主要零部件，还将推动其他相关行业的大力发展。本项目的实施将直接培育、拉动本省的机械、电力、运输、工程服务等相关产业发展，间接带动我省的机械加工、复合材料、电缆、箱体结构、断路器、隔离开关、运输物流等相关行业的发展，形成*省风电产业集群。1.3 建设本工程技术研究中心的可行性1.3.1 发展风电装备得到国家强有力的政策支持能源是社会经济发展的基础。改革开放以来，中国经济快速发展，综合国力日益增强。但是，在取得取得巨大成就的同时，还面临着能源、环境约束加剧，产业结构不合理，东西部区域发展不平衡等诸多问题。进入21 世纪，我国的能源问题变得日益严重，成为制约经济发展的主要因素。风力发电作为
7、最有产业化潜力的清洁能源，经过 30 多年的发展，已经成4为了能源结构中的重要组成部分。目前，风力发电已成为国家实施能源战略和振兴装备制造业的重点方向，对于促进全国能源资源的优化配置，提高能源资源使用效率、支撑经济社会可持续发展具有十分重要的意义。 国家中长期科学和技术发展规划纲要 、 国家“十一五”科学技术发展规划 、 加快振兴装备制造业的若干意见及*省中长期科学和技术发展规划纲要等都将风力发电列为重点支持领域和优先发展主题。国家好的产业政策无疑给风电产业技术的研究开发和产业化提供了千载难逢的发展机遇。1.3.2 风电装备有巨大的发展空间风力发电是当今新能源开发中技术最成熟、最具有商业化发展
8、前景的发电方式，未来的 3-5 年将是我国风电快速发展期，预计年增速将高达30-40%，国内风电设备制造业面临巨大发展契机。“十一五”规划期间，国家发改委提出了风电发展中长期规划，制定了风电装机容量 2010 年达到 500 万千瓦，2015 年达到 1500 万千瓦，2020年达到 3000 万千瓦的发展目标。以上充分说明，国内风电装备市场将具有广阔的发展空间。1.3.3*省有雄厚的风电产业基础*省委省政府高瞻远瞩，审时度势，分别在许昌、*建设中原电气谷和*动力谷。中原电气谷核心区的风电产业园于 2009 年 4 月份开工建设，产业园占地 2 平方公里，其中*风力发电研发生产项目首期占地 6
9、00 多亩，将通过加强国内外合作,整合技术、品牌、人才等要素5资源, 提升风电装备国际竞争力,促进风电制造业的振兴。2009 年 5 月，*省风电产业技术创新战略联盟签约仪式在许昌学院隆重举行。*集团有限公司、*集团、*科技大学、*研究所等 12 家企业、高校、科研院所的负责人共同签订协议成立“*省风电产业技术创新战略联盟” 。这对于中原电气谷的建设和风电产业的发展具有重大意义。面对风电装备制造业难得的发展机遇，*省风电产业技术创新战略联盟将通过集合成员单位的科技资源，加强产学研紧密结合，共同致力于风电装备制造的共性、关键和前沿技术，发挥风电产业链集群竞争优势，共同打造“*风电”品牌，整体提升
10、*风电产业自主创新能力和国际竞争力，积极推动*风电装备制造业的蓬勃发展。*集团有限公司对*省的风电产业链进行了详细调研，省内有20 多家公司从事 MW 级风机主要零部件的研发和生产，其中风机三大部件：发电机、齿轮箱和叶片分别由*、郑机所和*正在开展研究开发工作。全国有 20 多家公司从事并网设备的研发和生产，其中大多为电气常规产品，*集团正在研发风电场专用箱变和风电 STATCOM。可以说我省的风电产业几乎涵盖了从叶片到电网接入所有的风电场机械和电气设备。*集团有行业内最专业的电气技术工程师，风机控制系统研发中心以及并网领域的专业技术人员，构建了包含 15 名博士、10 名海归及 30余名硕士
11、在内的 100 多名技术人才梯队；另外我们聘请了华锐、明阳、华仪、常牵、一拖等一批资深专家加入我们的队伍，除此之外，我们还从行业协会、清华大学、沈阳工业大学等外部聘请战略、商务和技术三个层面的高级顾问,关注国家政策、市场及技术的变化，及时为项目实施出谋划6策。项目研发过程中*坚持走产学研相结合的道路。国际方面，先后与 AMSC 公司、Windtec 公司、WIKOV 公司、LS 公司建立了广泛的技术联系，通过请进来、派出去、引进技术等方式，跟踪国际上技术的最新发展。国内方面，先后与五大发电集团公司、上海电气集团、南京高速齿轮箱有限公司、中复连众复合材料有限公司、中航惠滕风电设备有限公司、清华大
12、学、沈阳工业大学等国内著名的企业、大专院校、科研单位进行合作。*集团依托在电气、电力电子装备的产业基础、技术经验及试验设备，从 2005 年就开始和国务院三峡办合作，涉足风电设备配套。2008年 3 月组织专家召开*2 兆瓦 SG 机型研讨会；4 月签订 100 套 1.5MW风力发电机组控制系统供货合同，成为国内首家批量提供 MW 级风机组全套控制系统的企业，目前已供货 20 多套；5 月开始和风机部件厂家合作洽谈；7 月和部件厂家一起在欧洲确定风机方案；10 月与国际一流的风机设计公司签订 2.0MW 风力发电机组联合设计合同；12 月成立许昌市风力发电工程技术研究中心，主要从事风电控制系
13、统的研究开发工作。目前已完成金风科技 1.5MW 全功率变流器、湘电风电 2.0MW 全功率变流器试验配套项目。1.4 本中心对行业进步的带动作用经济效益与社会效益是衡量中心成功的主要标准，良好的经济效益将促进中心健康稳定地向前发展，从而保障组建技术中心的目标和任务的圆满实现，从组建形式上，中心以高新技术企业为主体，以科研机构、大专院校为技术依托，整合全省行业科技力量，使“产、学、研、用”结合更7加紧密，强化与国内外同行业的技术交流合作和沟通，充分体现出科学技术面向经济建设、领先经济建设的指导思想。根据国家风力发电发展中长期战略规划，为了更好地满足国家电力发展的需要，促进中原崛起，在我省打造又
14、一个国内大型风电产业基地，届时，将依靠*省风机控制工程技术研究中心的科研实力、创新机制、技术与品牌优势，建立风机控制系统设备国产化基地，有效促进*省风电产业的跨越发展。中心组建后，能够为全省电力系统风电控制设备制造行业的发展提供切实有效的技术支撑，能够确保以*集团有限公司为代表的省内行业保持技术上的领先，促进我省风电控制设备制造业迈上新的台阶。2.国内外发展趋势及国内、省内需求状况2.1 国内外技术发展水平与差距目前，风电机组正向大容量方向发展，世界主流机型为1.5MW3.0MW，如丹麦主流 2.0MW3.0MW。目前，世界最大的 5MW 机组已在 2005 年初投入运行，有资料报道英国正在研
15、制 10MW 的巨型风电机组。2007 年美国、德国风电机组平均单机容量分别为 1.65MW 和 1.89MW，表 1和表 2 分别给出了美国新增风电机组数量分布和德国新增风电机组数量分布，从美国和德国的风电机组单机容量发展情况来看，两国风电机组大容量趋势比较明显，但最近三年，单机容量经历缓慢提高。受风电场资源条件的限制和出于对风电场经济性考虑，预计美国、德国未来的风电机组单机容量将继续缓慢提高。8我国目前的风电机组仍以 0.75MW1.5MW 为主。截至 2006 年，我国风电机组 1MW 以下的机组占总装机量的 70%，1MW2MW 之间的风电机型只占 26%，2MW 以上机型占 4%，图
16、 1 给出了 2005 年2008 年国内风电机组市场装机容量占比情况。根据国家发改委规划，我国未来几年风电新增装机以 1.5MW、2.0MW、2.5MW 为主。借鉴美国风电机组平均单机容量的发展经验，结合国内风电机组的发展情况和风能资源条件，在未来的 34 年内，中国的风电发电机组单机容量将以 1.5MW 2.5MW 为主，1MW 以下机型所占比重将逐渐降低。因此，具备 1.5MW 以上机型生产能力的企业将具有更强的市场竞争力。表 1 美国新增风电机组数量分布199819992000200120022003200420052006 2007 2008 3Q0.5MW 以下 1.3% 0.4% 0.5
