中國農業機械工業協會風力機械分會 ■ 沈德昌
在改革開放初期,我國尚未掌握風電場的建設經驗和風電并網技術,也缺少適用的并網型風電機組。為了通過風電場建設來更好地開發利用風能,推動我國并網型風電機組的產業化發展,1983~1985年,山東省政府和航空工業部組織了相關學科的專家學者,對國際、國內風能的發展和利用狀況進行了廣泛、深入的考察和論證。在認真分析的基礎上,提出了“引進機組、學習經驗、旨在實用和便于推廣”的開發利用風能的基本戰略方針。這一方針的基本原則是:借鑒國外先進經驗,填補國內中型風力發電機實用化生產和應用的空白。

1984年,山東省計委、科委、電力局、能源研究所,以及航空部等20多人組成考察團,對美國、丹麥、西班牙、荷蘭等歐美國家進行了廣泛的風電應用和生產技術考察。考察團最終選擇了當時技術最先進成熟、機組容量最大的丹麥維斯塔斯公司的產品,購買了4臺V15-55/11kW風電機組作為國內首批示范風電機組。
這些風電機組結構的最大特點是具有柔性。發電機、傳動系統、塔架均為柔性結構設計;主軸采用雙列向心軸承,增速箱懸浮在主軸的被動端可以晃動,齒輪箱被動軸與發電機的聯接用了雙列萬向球聯軸器,塔架也柔性地對地聯接。“以柔克剛”可以抵抗疲勞破壞、延長風電機組的使用壽命。
在改革開放初期,國內還未建設風電場的經驗,也未制定風電項目的審批程序,甚至無可借鑒的先例。山東省榮成市是發展風電的好地方,因為榮成市三面環海,沿海富風地帶達400 km2,風能資源超過100萬kW。所以,選擇山東省榮成市馬蘭作為示范風電場不失為明智之舉。
馬蘭風電場是按科研項目“商業示范性”課題立項,《項目建議書》大綱由山東能源研究所編寫,建議書中的風能資源勘測與評估由山東氣象臺完成,項目預算、規劃和經濟評估則由榮成電業局測算、編制。
1985年11月20日,山東省政府派5人赴丹麥學習;1985年10月,引進的風電機組到岸并運抵馬蘭風電場;1986年3月,完成風電場的土建施工;同年4月20日開展大部件組裝,25日丹麥指導人員到達榮成市,26日開始總吊裝;5月1日總吊裝完成,安裝調試工作結束,所有風電機組全部并網發電。由于5月2-7日無風,風電場未運行,所以從5月8日起,馬蘭風電場按山東省和航空部的指示開展了為期1年的科研試驗。
1986年,我國第一座陸上風電場——馬蘭風電場在山東省榮成市成功并網發電,成為我國風電史上的里程碑,揭開了我國風電場從無到有的發展大幕。
馬蘭風電場隸屬于山東省榮成市電業局,坐落于膠東半島最東端的馬蘭灣畔,由山東省計委與原航空工業部投資59.7萬元興建。該風電場總裝機容量為165 kW,年平均發電量26萬kWh以上,最高年發電量達33萬kWh,最高日發電量為0.44萬kWh,年平均滿負荷工作小時數為1575~2000 h。2006年和2008年,各有1臺機組因為葉片故障而停運。2009年8月,山東榮成電業局邀請了維斯塔斯公司的技術專家共同對2臺風電機組進行了為期一周的大修,技術人員通過更換葉片、葉尖修理、銹蝕處理等使風電機組恢復了良好的運轉狀態,重放光彩。
截至2009年底,這座國內首個“引進機組、商業示范性”的風電場已成功運行23年,累計發電超過500萬kW。23年來,榮成電業局對這個標志性項目投入了大量的人力、物力,幫助馬蘭風電場成為了我國風電產業發展中的“活化石”。2009年后,馬蘭風電場又運行了6年,直至2015年,全部風電機組退役,累計共運行了29年。
馬蘭風電場是第一座將國外成熟風電技術引進我國的風電場,且已經大幅超出其額定運轉20周年的使用壽命,在我國風能開發歷史上具有劃時代的意義,其示范作用是轟動性的。馬蘭風電場建成后,先后接待過海南、內蒙古、廣東南澳等18個考察團隊;接待過37批高校、院所和科研機構的專家學者團組;接待過30多位國家部委、省、地級的領導。
該風電場獲得的若干資料,使我國技術人員清楚地認識到開發風能具有豐厚的經濟價值和長遠的環保意義。事實證明:風力發電無污染、占地少、投資省、建設周期短,這是火電、水電和核電所無法比擬的。
先進的技術使國內同行大受啟發,堅定了開發風電的信心。如果說,維斯塔斯的風電設備率先進入了中國的國門,那么馬蘭風電場的示范作用則確實推動我國風電產業邁出了卓有成效的關鍵一步。
馬蘭風電場還培養了數十名技術人才,積累了豐富的風能利用技術和實際應用經驗。
1986年6 月~1987年5月間,風電場協同科研院校,僅用不到1年的時間就完成了包括氣動力學、機械結構和功控等幾乎全部技術的消化吸收,總結出定槳矩、異步并網式風力發電機的實際應用價值和風力發電場選址、風電機組布置的基本綱要。
現在30多年過去了,當年曾去馬蘭風電場參觀學習的人,有些已經成為風電業內的專家。回過頭來看看來時的路,當時馬蘭風電場首次實現了國外商業化風電機組在我國的成功運行,用事實說明了并網風電可以進入商業化階段,可以作為電力工業的新興電源,為以后風電發展成為重要的“方面軍”奠定了基礎。
如今,我國風電產業已經位于世界前列,成為世界風電設備制造大國,累計裝機容量達到1.8億kW。但是再發展也不能忘記我們來時的路和起點,我國風電場建設開發的大幕正是從馬蘭風電場開始的,人們應該記住這個里程碑式的起點。感謝那些為馬蘭風電場建設、設備引進、運行管理、機組維護保養做出默默貢獻的人們。