科技動(dòng)態(tài) | 歐盟提出風(fēng)能技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新五大優(yōu)先主題領(lǐng)域
科技研發(fā) 2019-01-11 17:13:00
近日，歐洲風(fēng)能技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)（ETIPWind）發(fā)布《風(fēng)能戰(zhàn)略研究和創(chuàng)新議程2018》報(bào)告指出，伴隨技術(shù)進(jìn)步和成本下滑，風(fēng)能已經(jīng)逐漸發(fā)展成為歐洲主要的電力資源，到2030年歐洲的風(fēng)電裝機(jī)預(yù)計(jì)在當(dāng)前基礎(chǔ)上翻一番達(dá)到323 GW，屆時(shí)將滿足全歐近30%的電力需求。為了加速推進(jìn)歐洲風(fēng)能技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新，進(jìn)一步降低風(fēng)電的平準(zhǔn)化成本，促進(jìn)風(fēng)電的并網(wǎng)集成，維持歐洲風(fēng)電技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)地位，報(bào)告提出了風(fēng)能技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新需要優(yōu)先開展的五大主題領(lǐng)域，具體要點(diǎn)如下：
1、電網(wǎng)和并網(wǎng)集成
（1）開發(fā)能源系統(tǒng)的靈活性解決方案。開發(fā)增強(qiáng)型虛擬電廠和變電站，以改善風(fēng)電場(chǎng)的管理，應(yīng)對(duì)風(fēng)電隨機(jī)性、間歇性特性，對(duì)分布式風(fēng)能進(jìn)行聚合、優(yōu)化控制和管理，解決電力系統(tǒng)的發(fā)、供、用瞬時(shí)平衡特性（可再生能源發(fā)電出力往往跟用電負(fù)荷峰谷呈逆向分布），以解決高比例消納風(fēng)能給電力系統(tǒng)帶來的波動(dòng)性影響，確保電力系統(tǒng)供電平穩(wěn)。
（2）電網(wǎng)擴(kuò)張戰(zhàn)略和運(yùn)營規(guī)劃。制定電網(wǎng)擴(kuò)張計(jì)劃，以構(gòu)建覆蓋全歐的大電網(wǎng)促進(jìn)歐洲國家電力市場(chǎng)進(jìn)一步一體化，實(shí)現(xiàn)對(duì)歐洲不同區(qū)域風(fēng)電的有效整合，既可以增加風(fēng)能利用率，也能降低對(duì)進(jìn)口燃料的依賴。同時(shí)要為運(yùn)營制定合適的解決方案，以便有效地連接新設(shè)施，管理電網(wǎng)擁堵。
（3）改善儲(chǔ)能技術(shù)。發(fā)展更加高效、長壽命低成本的日間儲(chǔ)能技術(shù)，解決風(fēng)電并網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來的波動(dòng)性，提高電網(wǎng)的靈活性和經(jīng)濟(jì)性，保障電力系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。此外，還應(yīng)支持開發(fā)季節(jié)性儲(chǔ)能系統(tǒng)，并建設(shè)相應(yīng)系統(tǒng)的示范工程、業(yè)務(wù)模型和市場(chǎng)框架。
（4）發(fā)展混合能源系統(tǒng)。隨著風(fēng)能等分布式電源接入電網(wǎng)的份額日益增多，給整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了挑戰(zhàn)。因此亟需發(fā)展混合能源系統(tǒng)（如風(fēng)光混合、光儲(chǔ)混合、核能-可再生能源混合等系統(tǒng)）以充分利用不同能源的各自優(yōu)勢(shì)、克服劣勢(shì)，來保證新接入的分布式能源與電力系統(tǒng)兼容，維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2、風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)營和維護(hù)
（1）發(fā)展智能風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)營。利用先進(jìn)的傳感器和數(shù)據(jù)采集技術(shù)（如無人機(jī)）實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)的高效低成本采集；開發(fā)自適應(yīng)交互式大數(shù)據(jù)控制技術(shù)以改善能量輸出，優(yōu)化風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)營。隨著風(fēng)電數(shù)字化發(fā)展，潛在的網(wǎng)絡(luò)威脅日益增多，需要開發(fā)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)保障風(fēng)電場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全。
（2）風(fēng)電全生命周期管理。發(fā)展基于自動(dòng)化、大數(shù)據(jù)、人工智能的風(fēng)電全生命周期管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組、配置、組件對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目的適應(yīng)性高效分析，對(duì)不同階段的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目不同階段的風(fēng)險(xiǎn)有效管控。改進(jìn)數(shù)據(jù)聚類分析以更好地理解風(fēng)力渦輪機(jī)性能退化機(jī)制。
（3）開發(fā)數(shù)據(jù)分析、診斷技術(shù)和運(yùn)維策略。利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)分析來確定導(dǎo)致風(fēng)電設(shè)備故障（如停機(jī)事件）事件的根本原因，改善風(fēng)電維護(hù)策略。
（4）風(fēng)力渦輪機(jī)壽命優(yōu)化。開發(fā)性能老化測(cè)試技術(shù)以獲取風(fēng)力渦輪機(jī)性能老化、剩余壽命和失效機(jī)制的相關(guān)數(shù)據(jù)，延長設(shè)備運(yùn)行壽命，降低風(fēng)電渦輪機(jī)組件的維護(hù)成本。
3、下一代風(fēng)電技術(shù)
（1）研究開發(fā)全新的風(fēng)電技術(shù)。包括：智能轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和電力系統(tǒng)等，以進(jìn)一步降低風(fēng)電的平準(zhǔn)化成本，推動(dòng)風(fēng)電技術(shù)發(fā)展。
（2）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化。利用安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)上的眾多先進(jìn)傳感器，收集風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)營情況數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析工具實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合分析，更好了解外部環(huán)境、風(fēng)電架構(gòu)對(duì)風(fēng)電運(yùn)行效能的影響，以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化，提升運(yùn)營效能。
（3）優(yōu)化材料和結(jié)構(gòu)。研發(fā)新材料，以制備更加輕質(zhì)、更高強(qiáng)度、更耐用、更經(jīng)濟(jì)的葉片，以延長渦輪機(jī)壽命，降低制造成本。
（4）風(fēng)電場(chǎng)高精度建模。利用新的傳感技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)入流及其變化過程進(jìn)行建模，從而研究單臺(tái)機(jī)組和整個(gè)風(fēng)場(chǎng)與場(chǎng)內(nèi)大氣運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，建立高精度的模型，并對(duì)模型進(jìn)行校驗(yàn)和驗(yàn)證。
4、海上風(fēng)電輔助設(shè)施
（1）開發(fā)更加高效的集成并網(wǎng)技術(shù)和動(dòng)態(tài)模型。針對(duì)當(dāng)前海上風(fēng)電并網(wǎng)存在的技術(shù)難題進(jìn)行攻關(guān)，評(píng)估直流并網(wǎng)技術(shù)的成本，開發(fā)最優(yōu)的并網(wǎng)集成技術(shù)方案、高精度動(dòng)態(tài)模型以更好地了解風(fēng)速、風(fēng)電機(jī)組架構(gòu)、組件對(duì)風(fēng)電運(yùn)行性能的影響，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化。
（2）創(chuàng)新的風(fēng)電塔筒和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。開發(fā)全新的塔筒和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，將海上風(fēng)電的成本降至與陸上風(fēng)電項(xiàng)目相當(dāng)，促進(jìn)其發(fā)展。
（3）創(chuàng)新的海上變電站和電纜。創(chuàng)新優(yōu)化海上風(fēng)電的電力基礎(chǔ)設(shè)施（包括變電站、電纜等），如為海底電纜開發(fā)萬向接頭、開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的變電站設(shè)計(jì)和布局方案等，以降低海上風(fēng)電場(chǎng)的成本。
（4）場(chǎng)址選取。由于海上風(fēng)電場(chǎng)外部條件要比陸上復(fù)雜得多，風(fēng)力資源、建設(shè)條件、施工及運(yùn)營環(huán)境和陸上的都不相同，因此要開發(fā)相關(guān)的環(huán)境和海洋氣象模型以充分分析海洋氣象條件（如氣象、風(fēng)速）和環(huán)境條件（水流、地質(zhì)）的因素，以指導(dǎo)海上風(fēng)電場(chǎng)的選址。
5、浮動(dòng)式海上風(fēng)電技術(shù)
（1）加大浮動(dòng)式海上風(fēng)電系統(tǒng)的研發(fā)，提高海上風(fēng)電場(chǎng)的建造效率。
（2）探索全新的海底電纜設(shè)計(jì)和安裝方案，以提高安裝效率降低成本。
（3）根據(jù)海水深度和經(jīng)濟(jì)性考慮，加速探索浮動(dòng)式深海風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)和應(yīng)用。
