內(nèi)蒙古風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位與目標分析研究

張捷 戈小龍

摘 ?要：發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)是內(nèi)蒙古自治區(qū)產(chǎn)業(yè)升級的方向，在當前的宏觀經(jīng)濟形勢下，應抓住機遇加快發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，尤其是內(nèi)蒙古自治區(qū)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)——風電產(chǎn)業(yè)。本文分析了內(nèi)蒙古風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體定位、目標及重點發(fā)展領(lǐng)域，并在此基礎(chǔ)上提出了促進內(nèi)蒙古風電發(fā)展的主要措施。

關(guān)鍵詞：內(nèi)蒙古風電產(chǎn)業(yè) ?戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè) ?風電場開發(fā)

一、內(nèi)蒙古風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體定位和目標分析

（一）發(fā)展思路

“十三五”期間，內(nèi)蒙古風電產(chǎn)業(yè)仍將在我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展中扮演重要角色，通過加快自治區(qū)風電技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級，促進可再生能源全方位、多元化、規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，加快推動能源體系從資源依賴型向技術(shù)推動型模式轉(zhuǎn)變，為提高可再生能源在能源生產(chǎn)和消費中的比重提供有力支撐。

支持風電技術(shù)應著重解決與自主創(chuàng)新能力相關(guān)的重大科技問題，構(gòu)建鏈式結(jié)構(gòu)緊湊，結(jié)構(gòu)合理的科技研發(fā)體系。它應該基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展共同技術(shù)發(fā)展的研究和開發(fā)，以及關(guān)鍵部件和配套設(shè)施相結(jié)合的技術(shù)。重點抓好設(shè)計和制造多個風力發(fā)電機組的關(guān)鍵技術(shù)，為風電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，形成自主知識產(chǎn)權(quán)，增強國際競爭力提供支持。

對于基礎(chǔ)技術(shù)和通用技術(shù)的研究內(nèi)容，有必要適當整合資源，實現(xiàn)結(jié)果共享，避免重復建設(shè)，資源分散和浪費。注重企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的主體地位，促進科研鏈的研究和利用的形成和健康發(fā)展，引領(lǐng)科技與市場的發(fā)展，促進科學和工業(yè)的進步。

總的來說，風電場規(guī)模的發(fā)展將促進風電產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，推動風電科技的進步，提高風電設(shè)備和風電場開發(fā)技術(shù)的本地化制造能力，提高風電場的管理水平，降低風電開發(fā)和發(fā)展的風險，增強風電市場競爭力。

（二）風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標

據(jù)研究，到2020年，全國風電裝機容量達到2億千瓦，無輸電成本的電價為0.357元/千瓦時，中國的風電采用陸上為主和海上示范的發(fā)展原則。在這種情況下，內(nèi)蒙古風電的發(fā)展布局是：蒙東基地約900萬千瓦，蒙西基地約3000萬千瓦。考慮到輸電線路成本，邊界上網(wǎng)電價約為0.493元/千瓦時。每個基地的總裝機容量為：蒙東基地約4100萬千瓦，蒙西基地約10000萬千瓦。考慮到現(xiàn)有電網(wǎng)條件和建設(shè)計劃以及未來電力需求，內(nèi)蒙古2020年風電發(fā)展布局具體為：蒙西基地4000萬千瓦，蒙東基地2000萬千瓦。

（三）風電科技研發(fā)目標

首先要克服制約風電發(fā)展的科學根本問題以滿足風電產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展的需求。掌握大型風電機組高可靠性設(shè)計技術(shù)，提升我國風電機組的可靠性、運行穩(wěn)定性和智能化水平。掌握風電系統(tǒng)空氣動力學實驗技術(shù)，建立翼型、葉片空氣動力特性和風電場流場模擬等風力發(fā)電技術(shù)相關(guān)的實驗平臺，為全面深入地開展風力發(fā)電空氣動力學研究提供技術(shù)支撐。掌握大型葉片安全性驗證試驗測試技術(shù)，建立大型葉片安全性驗證測試評價體系，建立適用于100m葉片模態(tài)測試、靜力測試、疲勞測試和防雷檢測等試驗檢測手段，為我國風力葉片提供第三方的研發(fā)、試驗和測試服務。掌握大型風電機組傳動鏈地面實驗技術(shù)，研究建立100MW級大型風電機組傳動鏈地面公共試驗系統(tǒng)，開展大型風電機組傳動鏈及關(guān)鍵零部件的地面測試，為我國風電行業(yè)提供第三方的研發(fā)、試驗和測試服務。掌握大型風電組數(shù)模混合實時仿真實驗技術(shù)，研制大型風電機組數(shù)模混合實時仿真實驗平臺，提升我國風電機組的實驗室研發(fā)實驗能力。掌握多尺度風電場數(shù)模混合實時仿真實驗技術(shù)，建立影響電網(wǎng)運行與保持特性的風電場關(guān)鍵部件物理模型，研制風電場數(shù)模混合實時仿真實驗平臺，探索大規(guī)模風電接入后系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律和運行特性，掌握資源評估與選址、控制配電網(wǎng)接入與智能監(jiān)控等分散式風力發(fā)電技術(shù)，建立分散式風電產(chǎn)業(yè)規(guī)范和技術(shù)標準，探索適合分散式風電發(fā)展的支持政策與運營模式，開展經(jīng)濟性分析與環(huán)境影響研究，完成典型系統(tǒng)工程示范及實證。以已運行風電基地的大量實際運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提出風電場海量數(shù)據(jù)挖掘、分析、處理方法，結(jié)合先進的模型和設(shè)備，分析研究大型風電基地的實際運行性能，對大型風電基地的規(guī)劃設(shè)計方法提出改進意見，推動相關(guān)研究成果用于“十四五”期間大型風電基地的統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計，為我國后續(xù)大型風電基地優(yōu)化布局和可靠運行提供技術(shù)支撐。

二、內(nèi)蒙古風電產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展領(lǐng)域

（一）風電設(shè)備制造

1.高可靠性、環(huán)境適應性好的風電機組設(shè)計技術(shù)

隨著經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，中國已成為能源生產(chǎn)和消費的大國。為了解決能源資源和環(huán)境挑戰(zhàn)，中國明確提出了低碳能源發(fā)展戰(zhàn)略和目標。風電是實現(xiàn)低碳能源戰(zhàn)略的主要能源技術(shù)之一。長遠看來，中國風電裝機總量巨大，風電機組的可靠性將會是制約風電可持續(xù)增長發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。可靠性的核心是設(shè)計，有必要持續(xù)深入地研究風電機組可靠性設(shè)計技術(shù)，從設(shè)計上避免先天不足的缺陷，從根本上提升機組的可靠性，是實現(xiàn)未來風電快速、健康、可持續(xù)發(fā)展的前提條件。

另一方面，風電發(fā)電機組作為高度集成化的大型發(fā)電設(shè)備，其自動化、智能化控制和管理是未來提升其性能和可靠性，降低運維成本的重要途徑，而隨著大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的不斷成熟，風電機組的智能化成為風電發(fā)電機組研發(fā)設(shè)計的重要方面。內(nèi)蒙古作為我國風資源最好的地區(qū)之一，其環(huán)境特點明顯，低溫、風沙等惡劣環(huán)境條件給風電開發(fā)提出了特殊要求，對于風電機組研發(fā)設(shè)計及相關(guān)測試提出了特殊要求。主要體現(xiàn)在以下三個方面：首先是可靠性。風電機組的高可靠性是制約風電能否大規(guī)模發(fā)展的先決條件，風電機組的可達性受到諸多主客觀因素的影響限制，使得風電的運維成本很高，必須針對風電的特殊性設(shè)計高可靠性的風電機組。其次是智能化。通過風電機組智能化控制技術(shù)研究，提升風電機組運行效率和可靠性。另外風電設(shè)備關(guān)鍵零部件的研發(fā)設(shè)計技術(shù)是提升風電機組整體設(shè)計、制造水平的重要基礎(chǔ)，提高零部件設(shè)計研發(fā)水平是保障產(chǎn)品性能和可靠性的重要途徑。

2.大型風電關(guān)鍵零部件可靠性與系統(tǒng)并網(wǎng)性能公共研發(fā)試驗平臺

“十二五”期間我國風電快速發(fā)展，風電制造企業(yè)逐步掌握了風電整機和關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計、研發(fā)和制造技術(shù)，較為完整的風電產(chǎn)業(yè)鏈基本形成，但仍存在自主創(chuàng)新能力不足、產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性有待提高、公共技術(shù)服務平臺不完善等問題，目前傳統(tǒng)的基于現(xiàn)場調(diào)試的風電機組研發(fā)手段已嚴重制約風電技術(shù)的快速發(fā)展。為實現(xiàn)國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》發(fā)展目標，確保風電機組整機及關(guān)鍵部件的設(shè)計制造技術(shù)達到國際先進水平，風電機組研發(fā)重點要解決大型化、精細化、高效化等問題，需建設(shè)大型風電公共研發(fā)實驗平臺，支撐風電技術(shù)水平的全面提升。

傳動鏈對于風電機組整機性能優(yōu)劣十分重要。在已出風電事故的統(tǒng)計中，傳動鏈故障超過風電機組重大故障的50%以上，如輪轂裂紋、主軸問題、軸承問題、齒輪箱故障、發(fā)電機故障等，而風電機組傳動鏈故障導致的維修與更換工作耗時長、投資大，影響風電場的效益實現(xiàn)。提高風電機組傳動鏈部件的運行效率與可靠性水平是提升風電機組運行效率的有效手沒，需建立大型風電機組傳動鏈地面公共實驗平臺。依托公共實驗平臺開展傳動鏈地面測試，可以快速有效地對新技術(shù)、新設(shè)計、新產(chǎn)品進行試驗、測試和驗證，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題和安全隱患，達到降低技術(shù)風險、減少產(chǎn)品開發(fā)費用、縮短研發(fā)周期等目的。

目前風電機組正朝著電網(wǎng)友好型和智能化方向發(fā)展，將具有主動辨識電網(wǎng)故障并主動參與電網(wǎng)控制、對電網(wǎng)電壓與頻率提供支持等先進功能。風電機組與電網(wǎng)的交互作用與影響值得深入研究，需研發(fā)新型的風電機組數(shù)模混合仿真實驗技術(shù)，研制大型風電機組數(shù)模混合仿真公共實驗平臺，實現(xiàn)實驗室環(huán)境下快速、高效地開展大型風電機組運行性能試驗評估及電網(wǎng)交互影響研究，提前預警、發(fā)現(xiàn)和解決大型機組可能出現(xiàn)的運行與電網(wǎng)交互問題，整體提升我國風電機組的研發(fā)實驗能力。風電研發(fā)實驗平臺投資巨大，單獨的制造企業(yè)或科研機構(gòu)無法負擔，迫切需要建立國家級的公共研發(fā)實驗平臺，支撐風電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

（二）風電場開發(fā)

1.分散式風力發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及運營模式研究與示范

我國大規(guī)模集中式風電開發(fā)發(fā)展迅速，但遠距離消納和安全穩(wěn)定問題愈發(fā)突出。2011年7月，國家能源局發(fā)布《關(guān)于分散式接入風電開發(fā)的通知》，當年11月的“374號文件”進一步指出要“探索分散式風電開發(fā)的新模式”，這被業(yè)內(nèi)認為是我國風電從“規(guī)模化集中開發(fā)”轉(zhuǎn)向“集中規(guī)模化開發(fā)”與“分散式開發(fā)”并行探索的開始。

探索三年后，我國分散式風電的推進進展依舊緩慢。2014年4月中旬，能源局發(fā)布被視作行業(yè)風向的《做好2014年風電并網(wǎng)和消納工作》的通知，第一次迫切提出了“大力推動分散風能資源的開發(fā)建設(shè)”，且通知的五分之一篇幅都在圍繞“大力推動”分散式風能利用展開。

2.基于大數(shù)據(jù)分析的風電場相關(guān)技術(shù)

我國是世界上唯一開展大規(guī)模風電基地建設(shè)的國家，超大規(guī)模風電基地規(guī)劃建設(shè)是我國風能資源開發(fā)利用的特點，具備引領(lǐng)世界大規(guī)模風電基地設(shè)計、建設(shè)與運行的潛力。從我國已經(jīng)開發(fā)建設(shè)的大型風電基地的運行實踐來看，規(guī)劃設(shè)計中存在一些亟待解決的問題，有必要通過對現(xiàn)有運行風電場海量運行數(shù)據(jù)的挖掘分析，找出問題所在及解決辦法，進而改進風電基地的規(guī)劃設(shè)計方法，同時針對今后將要面對的越來越多的特殊地形風電場開發(fā)提出相應的設(shè)計方法。

3.智能電網(wǎng)及儲能技術(shù)

智能電網(wǎng)是基于集成的高速雙向通信網(wǎng)絡，通過新能源、新材料、新設(shè)備和先進傳感技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、儲能技術(shù)的整合成的新一代電力系統(tǒng)。通過十年的不懈發(fā)展，我國可再生能源發(fā)展已經(jīng)走在了世界前列，但隨著裝機規(guī)模的不斷增加，全國范圍內(nèi)棄風、棄光問題日益嚴重。2015年全國平均可利用小時數(shù)1728小時，同比下降172小時，平均棄風率15%，同比增加7個百分點。甘肅、新疆、吉林等省棄風率均超過30%。未來我國風電、光伏發(fā)電的發(fā)展空間巨大，預計2020年的發(fā)電裝機規(guī)模將達3億千瓦，是當前累計裝機容量的3倍，可再生能源并網(wǎng)消納瓶頸亟待突破。

中國的能源資源和電力需求的空間分布各不相同，這決定了中國必須通過大規(guī)模的“西電東送”為大容量長途輸電技術(shù)的發(fā)展提供強有力的支持，以確保國家電力供應。與此同時，隨著可再生能源發(fā)展規(guī)模的擴大，其消費和配置范圍需要同時擴大。大容量遠程網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展將有助于跨區(qū)域和互補的可再生能源消費。

三、促進內(nèi)蒙古風電發(fā)展的主要措施

（一）加強行業(yè)管理，規(guī)范市場秩序

在規(guī)范市場秩序方面，積極落實《國家能源局關(guān)于規(guī)范風電設(shè)備市場秩序有關(guān)要求的通知》（國能新能[2014]412號），通過實施推動風電設(shè)備型式認證、建設(shè)風電設(shè)備運行監(jiān)測平臺等手段，依托行業(yè)協(xié)會等專業(yè)協(xié)會，建立風電場運行數(shù)據(jù)和測試報告監(jiān)測和披露制度，努力營造公平公正的市場競爭環(huán)境，確保風電開發(fā)企業(yè)能夠獨立選擇最具成本效益并適用于現(xiàn)場條件的動力設(shè)備。

（二）積極落實風電保障收購政策，緩解棄風限電

電網(wǎng)管理企業(yè)是風電發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建議在配額制度中強調(diào)電網(wǎng)運營商的責任和義務，并從機制上提高電網(wǎng)運營商接受風電的積極性。建立以風電和風電等效利用小時為主要指標的風電評估系統(tǒng)，削弱裝機容量評估，鼓勵風電開發(fā)企業(yè)注重提高風電開發(fā)質(zhì)量，轉(zhuǎn)變發(fā)展方向。

（三）積極推進電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃實施

風電外送是解決內(nèi)蒙古棄風限電的重要途徑之一，“十二五”初期，自治區(qū)制定了《內(nèi)蒙古風電發(fā)展及接入電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃》，對內(nèi)蒙古本地電網(wǎng)建設(shè)及跨省輸送線路建設(shè)提出詳細規(guī)劃，建議對規(guī)劃實施情況進行詳細總結(jié)，進一步評估自治區(qū)電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀，制定切實可行的電網(wǎng)建設(shè)推進計劃和目標，有效規(guī)劃“十四五”風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（四）發(fā)展分散式接入風電

分散式接入風電的優(yōu)點是建設(shè)規(guī)模小，變電站接近，每千瓦投資少，分散到電網(wǎng)的風力發(fā)電機接近電力負荷，所發(fā)電量可就近消納，減少電力傳輸損失。

（五）加快風電標準體系建設(shè)

結(jié)合內(nèi)蒙古風電發(fā)展情況，總結(jié)經(jīng)驗，進一步完善風電并網(wǎng)標準和管理規(guī)定并對實施情況進行監(jiān)督。引入風電設(shè)備進入質(zhì)量保證，保修期要求和出質(zhì)保相關(guān)行業(yè)管理規(guī)定，解決風電機組交付完成和尾款支付難題。規(guī)范風電主設(shè)備供貨合同條款，限制下游企業(yè)壟斷，促進行業(yè)均衡發(fā)展。

（六）形成政府引導、企業(yè)為主體、產(chǎn)學研結(jié)合的有效機制

在開展風電產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究和應用過程中，推動形成政府引導、企業(yè)為主體、產(chǎn)學研相結(jié)合的科研投入機制，促進風電科技與工程示范、產(chǎn)業(yè)化應用緊密結(jié)合。

內(nèi)蒙古各級主管部門通過全面部署地方專項資金投入的同時，引導企業(yè)積極投入，促進相關(guān)企業(yè)進行單獨立項或提供配套支持，進行新技術(shù)開發(fā)和工程示范。

鼓勵企業(yè)結(jié)合行業(yè)發(fā)展特點和關(guān)鍵問題，與科研院所、高校等結(jié)成創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟或產(chǎn)學研聯(lián)合研發(fā)團隊，投入人員和經(jīng)費，開發(fā)一批領(lǐng)先或先進技術(shù)，開展一批工業(yè)規(guī)模示范，帶動行業(yè)規(guī)模發(fā)展和水平提升。

（七）建設(shè)科研平臺

在創(chuàng)新平臺建設(shè)和人才培養(yǎng)方面，繼續(xù)鞏固、建立內(nèi)蒙古區(qū)級實驗室、研發(fā)平臺和工程中心，推動建立一批企業(yè)科技研發(fā)機構(gòu)，成立人才隊伍培養(yǎng)基地，形成高水平的研發(fā)隊伍。

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（作者單位：1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學能源與交通工程學院;2.內(nèi)蒙古國龍新能源開發(fā)有限公司）

責任編輯：代建明