風場要求發生變化！
—風機的性能與可靠性變得比以往更加重要
研究項目概要
benyanjiuzhuyaoyiyigequanqiuxingfengnengfadianxingyetiaozhazhongcanyuzhededajuanweijichu。yanjiuzhizaigenghaolejiefengjizhizaoshangheyunyingshangzaibianjiangkongzhifangmiandexuqiu。gaitiaozhatongguodianhuajinxing，bingdedao58個公司的參與及答複，其中風場運營商28家，風機製造商21家，其它9家企業多數為谘詢公司。同時也參考了另一個關於狀態監控的全球性調查，作為二級研究。
執行摘要
排除宏觀經濟影響的因素，風能源領域共有三種關鍵的趨勢將可能會在中期內影響風機的設計：
越來越多的新風場將位於氣候條件惡劣的偏遠地方。陸上與海上風場都有這種趨勢。
風力發電量占總供電量的比例將不斷增大，因而要求更準確的發電量預測以及滿足並網規範要求。
風機效率將變得更加重要，尤其在成熟市場。
這些趨勢將在以下幾方麵影響風機的技術規格和參數：
風機尺寸不斷增大要求風場運營商增加資金投入，一旦風機發生故障運營商的損失也更大。
因此，風場營運商最關注的焦點將是風機的可靠性。
風機尺寸增大、海上安裝以及偏遠荒蕪的地點可能將增加對狀態監控係統的使用。
隨著風機尺寸不斷增大，變槳控製係統的重要性可能也將增大，因為它們在滿足並網規範要求、提高風機效率、以及載荷控製方麵起著一定的作用。鑒於相同的原因，對獨立變槳控製技術的采用也可能增多。
在zai應ying對dui這zhe些xie問wen題ti的de同tong時shi保bao持chi快kuai速su的de增zeng長chang將jiang是shi巨ju大da的de挑tiao戰zhan。風feng機ji製zhi造zao商shang需xu要yao與yu關guan鍵jian的de係xi統tong供gong應ying商shang建jian立li起qi互hu惠hui互hu利li的de關guan係xi以yi提ti高gao效xiao績ji，擴kuo大da產chan能neng，同tong時shi擴kuo大da覆fu蓋gai的de地di域yu範fan圍wei。
將影響未來風機設計的三個主要趨勢
1） 新風場多位於氣候條件惡劣的偏遠地方
隨著風能日益重要，越來越多的新風場將位於環境條件惡劣且交通不便的偏遠地區。
上風電尤其構成艱巨挑戰
海上風場尤其如此。海上風力發電能力將增長迅速，2010年至2014年之間全球預計將安裝的新發電能力將達13,500 兆瓦。當前的海上風機已經能夠應對強風條件和高達一米以上海浪的挑戰。
隨著海上風場的數量不斷增加，其位置將極有可能處於距離海岸越來越遠的遠海地區。以英國為例，2005年至2009 年開工項目風機所在地點的平均最大水深為15.6米，而2010年至2014年間開工項目風機所在地點的平均最大水深預計將增加到27.1米。同樣，離岸距離預計也將從9.1公裏增加到19.8公裏。
陸上風場所在位置也日具挑戰性
陸上風場也有此趨勢，即越來越多的新風場位於氣候條件差的偏遠地區。以中國為例，中國已經宣布到2020年準備興建七個風力發電基地，每個基地的發電能力均達10千兆瓦以上。其中兩個基地位於內蒙古的東部和西部。內蒙古氣候惡劣，冬季時間長，溫度會降至零下23°C，且常爆發大風雪。而在短暫的夏季，則時常出現沙塵暴 。
2）風能發電量將占總供電量的一大部分
總供電量中風能發電量份額增長，尤其在歐洲
國際能源機構（IEA）在其基準情景中預期，假定能源政策不發生重大變化，則風能在全球發電總量中所占的比重將從2007年的0.9%上升到2020年的3.7%，到2030年則會達到4.5%。根據其450情景假定各國積極配合控製溫室氣體排放量，則風能所占比重到2020年將提高到5.1%，到2030年將達到9.3%。而歐洲風能所占比重將比世界平均值高出很多。IEA在其基準情景中預計，到2030年風能比例將提高到14.6%，而在其450情境中則預計歐盟範圍內的風能比重將升至20.1%。而且丹麥和西班牙的比重可能還高於此比例。
風場規模增大
風場規模也相應增大，50兆瓦以上規模的風場已經變得司空見慣，中國、美國和海上風電尤為如此。此外，在一個區域內出現風場群的現象也將更加普遍（如在中國）。隨著風場規模的增大，其對當地的影響力也相應提高，因為它們在該區域內的總發電量的比例也隨之增大。
風機尺寸越來越大
預計風機的尺寸也將進一步增大。2009年風機平均尺寸增加到1,599千瓦。這一數據可能還將進一步增大，因為在新的地點安裝的都是更大型的風機，而且歐洲的現有風機也正在由新的型號所取代。
歐洲的成熟市場如丹麥、西(xi)班(ban)牙(ya)和(he)德(de)國(guo)對(dui)原(yuan)有(you)老(lao)舊(jiu)的(de)較(jiao)小(xiao)型(xing)風(feng)機(ji)進(jin)行(xing)增(zeng)容(rong)改(gai)造(zao)以(yi)提(ti)高(gao)優(you)質(zhi)風(feng)場(chang)的(de)發(fa)電(dian)量(liang)，這(zhe)將(jiang)加(jia)強(qiang)此(ci)趨(qu)勢(shi)的(de)發(fa)展(zhan)。參(can)與(yu)調(tiao)查(zha)的(de)作(zuo)答(da)者(zhe)普(pu)遍(bian)同(tong)意(yi)，風(feng)機(ji)的(de)增(zeng)容(rong)改(gai)造(zao)將(jiang)在(zai)歐(ou)洲(zhou)變(bian)得(de)日(ri)益(yi)重(zhong)要(yao)。
“有些風場幾乎已經運作了10年，因此我們在接下來的10年內將看到其中很多開展增容改造工作。丹麥和德國目前已經開始了小規模改造項目。”（歐洲風機製造商）
“在歐洲，土地有限，而且很多發電廠已經老舊，因而不得不被取代（美國風機製造商）
準確的發電量預測以及滿足並網規範要求重要將日益突顯
體排放量，則風能所占比重到2020年將提高到5.1%，到2030年將達到9.3%。而歐洲風能所占比重將比世界平均值高出很多。IEA在其基準情景中預計，到2030年風能比例將提高到14.6%，而在其450情境中則預計歐盟範圍內的風能比重將升至20.1%。而(er)且(qie)丹(dan)麥(mai)和(he)西(xi)班(ban)牙(ya)的(de)比(bi)重(zhong)可(ke)能(neng)還(hai)高(gao)於(yu)此(ci)比(bi)例(li)。準(zhun)確(que)的(de)發(fa)電(dian)量(liang)預(yu)測(ce)以(yi)及(ji)滿(man)足(zu)並(bing)網(wang)規(gui)範(fan)要(yao)求(qiu)重(zhong)要(yao)將(jiang)日(ri)益(yi)突(tu)顯(xian)隨(sui)著(zhe)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)量(liang)在(zai)總(zong)發(fa)電(dian)量(liang)中(zhong)所(suo)占(zhan)份(fen)額(e)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，將(jiang)要(yao)求(qiu)進(jin)行(xing)準(zhun)確(que)的(de)發(fa)電(dian)量(liang)預(yu)測(ce)以(yi)使(shi)係(xi)統(tong)營(ying)運(yun)商(shang)能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)規(gui)劃(hua)其(qi)它(ta)發(fa)電(dian)資(zi)源(yuan)的(de)操(cao)作(zuo)。這(zhe)一(yi)要(yao)求(qiu)在(zai)風(feng)能(neng)裝(zhuang)機(ji)容(rong)量(liang)份(fen)額(e)達(da)到(dao)5% 時會變得更加重要，而份額達到10%時則會變得不可或缺。當風能份額日益增大時，滿足並網規範要求的重要性也日益凸顯。關鍵領域包括：
容差：這要求風場在最大和最低電壓限製之間運行。
無功功率控製：一個風場可能被要求在發電時以固定的功率因數運行，或者調節其反應式功率消耗量或發電量，以將電壓控製在設定點。
有功功率控製：這zhe通tong常chang要yao求qiu將jiang一yi個ge風feng場chang或huo風feng場chang群qun的de總zong發fa電dian量liang保bao持chi在zai一yi定ding水shui平ping以yi下xia。風feng場chang也ye可ke能neng需xu要yao控kong製zhi斜xie率lv或huo輸shu出chu功gong率lv升sheng高gao率lv。有you時shi還hai要yao求qiu進jin行xing頻pin率lv控kong製zhi，即ji在zai頻pin率lv較jiao低di時shi增zeng加jia輸shu出chu，在zai頻pin率lv較jiao高gao時shi減jian小xiao輸shu出chu。
3）更多焦點集中於改進成熟市場內的風機效率
與2003年的23% 相比，2008年最大15個風場運營商的風力發電量占總風力發電量的35%。而其中的9個是公用事業公司。由於公用事業公司的現金充足，而且不像開發商那樣麵對財政限製，其風力發電量的份額將繼續增長。
公(gong)用(yong)事(shi)業(ye)公(gong)司(si)發(fa)揮(hui)的(de)作(zuo)用(yong)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)，使(shi)得(de)其(qi)將(jiang)更(geng)多(duo)焦(jiao)點(dian)集(ji)中(zhong)在(zai)改(gai)進(jin)風(feng)機(ji)效(xiao)率(lv)上(shang)。他(ta)們(men)將(jiang)需(xu)要(yao)更(geng)加(jia)可(ke)靠(kao)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，並(bing)將(jiang)焦(jiao)點(dian)集(ji)中(zhong)在(zai)風(feng)機(ji)效(xiao)率(lv)、正常運行時間以及成本管理等方麵。
參與調查的作答者普遍同意，營運商正在擴大風力發電的規模，因而需要更高級別的操作效率。
“大的能源供應商將成為主要的風場營運商。這也意味著對質量和效率的要求將更加嚴苛。”（歐洲谘詢公司）
“經營的大電廠越多，他們越關注發電效率問題。”（歐洲風機製造商）
影響 – 可靠性、狀態監控和變槳控製將變得更加重要
這些趨勢可能會改變風場運營商管理和考核效績時所考量的因素，進而影響其采購風機時所看重的性能屬性。
A-可靠性將越來越重要
可靠性將成為采購決策中一個重要的影響因素
參與調查的作答者普遍同意，可靠性已經成為越來越重要的影響營運商采購決策的因素。
“運營商希望獲得更大的產能，因而風機係統有向更大規格發展的趨勢。不過，係統越大（因而產能越高），當係統出現故障時所蒙受的損失也越大。換句話說，可靠性和正常運行時間極為重要。”（歐洲谘詢公司）
“技術可用性更加重要，即使（風機的）價格更高也在所不惜。我們的合約保證技術可用性和實際的性能。如果未達到這些要求，我們提供補救整改和/或賠償。”（美國風機製造商） “它（可靠性）變得更加重要。發電廠已經改進，可用性得到提高，因而，營運商的期望也相應提高。”（歐洲風機製造商） 
對於海上風場，可靠性尤為重要
在參與調查的作答者看來，可靠性對海上風機尤為重要，因為一旦發生故障，這些地點較難接近，而且花費高昂。“我wo們men主zhu要yao經jing營ying海hai上shang風feng場chang，那na裏li可ke靠kao性xing極ji其qi重zhong要yao。與yu陸lu上shang風feng場chang相xiang比bi，海hai上shang風feng場chang更geng難nan接jie近jin，因yin而er使shi停ting機ji時shi間jian及ji更geng換huan維wei修xiu成cheng為wei比bi實shi際ji備bei件jian的de成cheng本ben更geng關guan鍵jian的de考kao慮lv因yin素su。”（歐洲風場運營商）
“海上係統需要更具抵抗力（防腐），並配備可靠的備用係統，以打造100%正常運行/發電輸送的無故障係統。同樣，因為從物流保障角度來說，海上係統的維護和修理更加困難。”（歐洲風場運營商）
B-狀態監控係統將變得更加普遍
於以下若幹原因，通常用來對齒輪箱、zhouchenghefadianjijinxingjianshidezhuangtaijiankongxitongjiangjiyoukenengzaiweilaibeiguangfancaiyong。shouxian，fengjichicunbuduanzengdashiyingyunshangzaiyidanfashengguzhangshimengshoujudadesunshibingzhifuangguidexiulifeiyong。yingyunshangyincigengyuanyitouzijiankongxitongyibianzaizaoqijiunengjiancedaorenheqianzaidewenti，jinxingyufangxingweihu，congerzuidachengdujianshaotingjiyiwaidefasheng。
“其qi它ta一yi個ge重zhong要yao的de因yin素su是shi風feng機ji的de尺chi寸cun。如ru果guo我wo擁yong有you一yi台tai價jia格ge二er百bai萬wan美mei元yuan的de機ji器qi，而er齒chi輪lun箱xiang就jiu花hua費fei五wu十shi萬wan美mei元yuan，那na麼me我wo一yi定ding想xiang使shi用yong狀zhuang態tai監jian控kong係xi統tong。”（美國風場運營商）
其qi次ci，運yun營ying商shang認ren為wei，狀zhuang態tai監jian控kong對dui海hai上shang風feng機ji比bi對dui陸lu上shang風feng機ji更geng為wei重zhong要yao，因yin為wei海hai上shang風feng機ji不bu易yi接jie近jin且qie維wei護hu成cheng本ben高gao。因yin而er海hai上shang風feng場chang的de增zeng加jia勢shi必bi將jiang帶dai動dong狀zhuang態tai監jian控kong係xi統tong的de增zeng長chang。
“其qi主zhu要yao目mu標biao是shi盡jin可ke能neng將jiang平ping均jun故gu障zhang間jian隔ge時shi間jian保bao持chi在zai最zui低di，尤you其qi是shi海hai上shang風feng機ji，因yin為wei海hai上shang風feng機ji的de維wei護hu需xu要yao花hua費fei更geng高gao費fei用yong並bing承cheng受shou更geng大da風feng險xian。因yin此ci，狀zhuang態tai監jian控kong至zhi關guan重zhong要yao，尤you其qi是shi不bu易yi接jie近jin的de海hai上shang風feng場chang。”（歐洲風場運營商）
第di三san，運yun營ying商shang們men認ren為wei位wei於yu惡e劣lie環huan境jing條tiao件jian下xia的de風feng機ji更geng需xu要yao狀zhuang態tai監jian控kong。如ru我wo們men前qian麵mian所suo看kan到dao的de，位wei於yu此ci等deng地di點dian的de風feng機ji數shu量liang可ke能neng隨sui著zhe時shi間jian的de發fa展zhan而er不bu斷duan增zeng加jia。
“如果風機位於風速極強的環境中，其發生故障的幾率較高，因此我們會在強風風場安裝狀態監控係統。”（歐洲風場運營商）
第四，保險公司越來越多地要求為海上風機安裝狀態監控係統，而且對於安裝此係統的陸上風機可能會提供較優惠的條款。
“保險公司在過去的兩到三年裏已經開始詢問狀態監控並更多要求健康監控，尤其針對海上機。”（美國風機製造商）
最zui後hou，大da型xing公gong用yong事shi業ye公gong司si更geng加jia願yuan意yi投tou資zi狀zhuang態tai監jian控kong係xi統tong，因yin為wei他ta們men在zai其qi它ta發fa電dian形xing式shi中zhong已yi經jing采cai用yong此ci類lei係xi統tong並bing清qing楚chu了le解jie該gai種zhong係xi統tong所suo提ti供gong的de價jia值zhi。
C-變槳控製係統也將日益重要
可能更加關注變槳控製係統
如(ru)前(qian)所(suo)述(shu)，準(zhun)確(que)預(yu)測(ce)能(neng)力(li)以(yi)及(ji)符(fu)合(he)並(bing)網(wang)規(gui)範(fan)要(yao)求(qiu)的(de)能(neng)力(li)將(jiang)隨(sui)著(zhe)風(feng)能(neng)發(fa)電(dian)量(liang)在(zai)總(zong)發(fa)電(dian)量(liang)中(zhong)份(fen)額(e)的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)大(da)而(er)日(ri)益(yi)重(zhong)要(yao)。其(qi)中(zhong)的(de)一(yi)些(xie)要(yao)求(qiu)可(ke)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)風(feng)場(chang)輸(shu)出(chu)來(lai)滿(man)足(zu)，而(er)如(ru)果(guo)風(feng)場(chang)使(shi)用(yong)變(bian)槳(jiang)控(kong)製(zhi)風(feng)機(ji)，實(shi)現(xian)此(ci)目(mu)的(de)則(ze)相(xiang)對(dui)容(rong)易(yi)一(yi)些(xie)。隨(sui)著(zhe)這(zhe)些(xie)要(yao)求(qiu)變(bian)得(de)日(ri)益(yi)嚴(yan)格(ge)，改(gai)進(jin)的(de)變(bian)槳(jiang)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)在(zai)滿(man)足(zu)這(zhe)些(xie)要(yao)求(qiu)方(fang)麵(mian)所(suo)起(qi)的(de)作(zuo)用(yong)可(ke)能(neng)將(jiang)會(hui)不(bu)斷(duan)增(zeng)大(da)。
對改善成熟市場中風機效率的日益關注也可能刺激對變槳係統的興趣，因為這些係統可通過減小摩擦和/或更好利用風能幫助改善風機操作。
此(ci)外(wai)，風(feng)機(ji)尺(chi)寸(cun)的(de)增(zeng)大(da)也(ye)將(jiang)會(hui)提(ti)高(gao)變(bian)槳(jiang)係(xi)統(tong)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)，因(yin)為(wei)變(bian)槳(jiang)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)可(ke)有(you)效(xiao)管(guan)理(li)載(zai)荷(he)，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)對(dui)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)磨(mo)損(sun)，同(tong)時(shi)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)縮(suo)短(duan)停(ting)機(ji)時(shi)間(jian)，並(bing)延(yan)長(chang)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。
也可能更多地采用獨立變槳控製（IPC）技術
獨(du)立(li)變(bian)槳(jiang)控(kong)製(zhi)可(ke)實(shi)時(shi)動(dong)態(tai)調(tiao)節(jie)每(mei)個(ge)葉(ye)片(pian)的(de)槳(jiang)距(ju)以(yi)優(you)化(hua)葉(ye)輪(lun)載(zai)荷(he)，因(yin)而(er)也(ye)可(ke)能(neng)在(zai)將(jiang)來(lai)得(de)到(dao)更(geng)廣(guang)泛(fan)采(cai)用(yong)。參(can)與(yu)調(tiao)查(zha)的(de)作(zuo)答(da)者(zhe)都(dou)對(dui)此(ci)項(xiang)新(xin)技(ji)術(shu)表(biao)示(shi)了(le)濃(nong)厚(hou)的(de)興(xing)趣(qu)。
“對IPC技術的采用將會顯著增長，尤其是在超大型風機中，因為槳葉尺寸越大，槳葉和塔架上的負荷越高。IPC允許對主軸上的負載更好地控製。”（歐洲谘詢公司）
“對風力條件的更精確反應將提高風機的使用壽命和收入，因此值得投資。”（日本風場）
結論
風機製造商須以經濟高效的方式應對風場營運商不斷變化的需求，從而保持在這個以雙位數增長市場中的競爭力。
風機製造商須應對的主要課題包括：
尋找可經濟高效地滿足對更高可靠性需求的解決方案。
變槳控製是需要更多關注的關鍵係統。
滿足對狀態監控係統日益增長的需求。
協助風場運營商滿足日益嚴格的並網規範要求。
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