風電運輸方案范文

時間:2024-02-07 18:10:00

導語:如何才能寫好一篇風電運輸方案,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

風電運輸方案

篇1

【關鍵詞】電力調度; 運行;調度;安全風險

1 影響電力調度安全的主要因素

電力調度人員是保障電力調度安全的關鍵,電力調度人員是否掌握先進的調度技術,是否能夠對電力調度做出正確的判斷,都將對電力調度安全形成影響。因此為保障電網運行安全,就必須全面提高電力調度工作人員的整體素質,全面了解和掌握調度安全的影響因素,并采取有效措施加以防范。通常情況下影響電力調度安全的因素主要有:

1.1 調度工作人員缺乏足夠的電力調度安全技能

電力調度工作是一項高風險的系統工作,此項工作要求工作人員必須具備扎實的理論基礎,同時具備豐富的工作經驗。而目前仍然有一部分電力調度工作人員僅局限于日常倒閘、供電與放電等工作,對電力調度理論知識疏于學習,在工作總遇到問題不去仔細研究,遇到困難就回避,甚至在出現調度事故時,不知所措,拿不定注意,導致電力事故擴大化,對電力企業造成嚴重的損失,這些都源于調度工作人員的調度安全技能缺乏。

1.2 調度人員缺乏足夠的安全意識

電力調度工作需按流程造作,長時間枯燥乏味的工作,容易麻痹工作人員的安全意識,導致電力調度安全防范意識下降,對電力調度操作程序不夠重視,在進行電力調度時往往因為一時疏忽,就犯下嚴重錯誤,對電網安全運行帶來威脅。

1.3 電力調度工作人員心理素質較差

近年來隨著科學技術的不斷發展與完善,電力運行工作的不斷規范,電力系統運行大事故發生的機率也大大降低,調離調度過程中出現的故障也越來越少,因此工作人員在應對大的故障的機率也就大大降低,在日常工作中缺乏應對故障的心理準備,一旦故障發生,調度人員往往反映遲緩,這充分表明其心理素質水平不高。

1.4 電力調度管理更新換代較慢

我國電力系統隨著新科技新技術的運用,電力系統在不斷的發生著變化,電力調度工作人員對新事物缺乏了解,忙于應付日常工作,電力企業在引進新技術的同時對其造作規章制度沒有及時建立,這就導致了管理空當,操作過程中容易造成失誤,些都給電力調度人員工作帶來很大不便和潛在的安全隱患。

1.5 電力調度檢修不夠徹底,存在嚴重的安全隱患

電力系統在運行過程中可能會出現這樣那樣的問題,為此電力系統日常檢修工作必不可少,檢修工作意義重大,通過檢修可以發現系統存在的安全隱患,及時對隱患 進行處理,避免出現更大的安全事故。電力調度檢修工作作為檢修工作的一項重要內容,工作人員在檢修時,由于工作疏忽,檢修不到位或是檢修不徹底,極容易埋下安全隱患,影響到電力調度安全。隨著電力事業在發展的如火如荼,我國將建設世界上規模最大、電壓等級最高的特大型電網。在電力系統運行中,電力調度是電網運行管理和倒閘操作以及事故處理的主要機構,電力調度工作的核心是使電網中的每一個環節都在調度機構的統一領導指揮下,隨著用電情況的變化而協調運行,安全管理工作在電力調度中占有重要的地位。建立健全完善的電力安全管理制度和電力安全防護措施,以使電力調度工作能夠穩定有序地進行。

2 電力調度不安全因素分析

2.1 系統運行中的不安全因素

現在我國大部分地區使用電力調度的自動化模式,各個變電站里都運用了計算機參與監管。這省去了許多人力,而且還有許多先進的技術運用到變電站管理中,這為電網的安全穩定運行提供了良好的保障。但是這其中仍存在一些問題,主要有以下方面:(1)系統自身的問題包括因工程建設時的失誤和產品自身設計的不合理,而帶來的安全隱患,(2)系統受到許多沒用信息的影響而使得重要的信息被忽視,進而引發的安全問題;(3)由于相關設施設備老化使得系統運行效率降低;(4)所依賴的單通道或假雙通道運行模式會對系統通道帶來的影響,從而影響電力工作的正常運行;⑸因環境的影響而給設備安全運行帶來的隱患。環境因素通常說的是人機混雜,不能為設備運行創造一個良好的環境。

2.2 管理上的不安全因素

管理上的不安全因素主要包括人為因素和體制因素。在電力調度中,由于調度人員的安全意識欠缺,責任心不夠,易出現不安全隱患,主要表現在:(1)麻痹大意,交接班過程中容易出現遺漏等失誤;(2)在處理電網發生異常事故時容易因焦慮產生情緒波動,造成事故處理不順暢;(3)失去監護,違章下令;(4)不熟悉運行設備狀況,盲目下令操作,這都將會給電網、企業、社會帶來巨大損失。另外,在日常電力調度中工作中,如果工作人員一直在做同一重復工作時,隨著時間的延長,工作人員就會產生懈怠,工作效率降低,這就使得出現工作失誤的可能性大大提高。由于部分工作人員沒有強烈的責任感,在解決工作問題的過程中,有時候他們因對情況判斷不準確而出現主管臆斷,可能會因此傳遞一些錯誤的信息,這也將引發一些安全風險隱患。體制漏洞方面的因素主要指由于相關制度建立的不完善,而使得一些工作沒被很好的落實,可能會出現一些工作的管理力度不夠,而引發一些安全隱患。例如,因為相關制度的不完善,執行人員違章工作,使得一些電力檢修工作程序混亂,這就可能導致檢修過程中的某個程序出現漏洞,而引發安全隱患。因此建立健全建立完善電力調度體制,才能使電力調度工作穩定有序的進行。

3 安全風險防護策略

3.1 大力開展人員培訓

在電力調度中的安全管理主要是對工作人員的管理,為了使電力調度中的安全風險降到最低,相關部門應加強對調度專業工作人員的培訓,使電力調度工作人員樹立正確的意識觀念,提高員工的專業技能水平,提高員工對電網故障的分析、判斷能力以及事故異常處理能力,以此為電力調度中的安全管理工作提供良好的保障。

3.2 加大技術改革投入

在電網調度工作中涉及到許多大型電器設備的管理,相關部門應該制定相應的防范策略,以應對設備管理中出現的種種情況。在電力設備的管理中應積極引進先進的科學技術,對相關設備進行改良,彌補設備的缺陷。在相關電力設備買進方面,要特別注重所買設備的品質。采用新型的技術,為電力設備的運行創設良好環境,而且還要加強設備的檢查方面的管理環節,服務器等相對重要的電力設備采用冗余技術,數據備份、備件備品等都應該有相應的制度并嚴格實施。

3.3 強化電力調度誤操作規范誤

操作是調度人員在工作中習慣性違章所致,為了增強風險防范意識,必須定期進行教育培訓,在規范安全章程的同時,避免各種違規行為。在這過程中,必須認真審核工作票,讓工作票填寫規范 ;通過明確設備命令、編號、時間、內容、檢修要求、說明,對于合格的工作票進行批答。對于指令票,則根據資格證擬寫。調度人員要認真核對 SCADA 以及模擬盤運作,并且對設備現場進行核對,如 :接線形式、中性點、設備對系統的影響等。如果電網操作包含電力調度兩個或者以上的單位時,必須根據運行方式,對設備狀態進行切換,同時檢修復電、停電條件。在審核指令票的過程中,除了必須熟悉調度能力,還必須掌握調度接任,對操作命令進行規范,從而調整停電范圍、保護要求。同時,操作票必須在審核、擬寫完畢后,根據時間安排進行預發,在預發中,根據操作票內容、單位、編號、時間,對指令票進行調令。

4 結語

電力調度在電網的安全運行和管理中處于非常重要的地位,電力調度中的安全管理關系到企業和員工的安全和利益。只有不斷提高電網調度專業人員的業務素質,增強工作人員的安全風險防范意識,不斷地將先進技術引入到電力調度工作中,不斷地完善安全管理制度,降低電力調度中的安全風險,使電網系統安全有序的運行。

參考文獻:

[1]葉永忠.淺析電力系統中電網調度與自動化[J].東方企業文化,2011(14).

篇2

【關鍵詞】遠距離;風電閉鎖;采煤工作面;實施應用

0.概述

祁東煤礦井下條件復雜多變,采煤工作面常常遇到安裝、改造、拆除等情況。這些情況都需要安裝局扇,要安裝局扇風電閉鎖必不可少。根據《煤礦安全規程》第128條,第六款的規定:“使用局部通風機供風的地點必須使用風電閉鎖,保證停風后切斷停風區內全部非本質安全型電氣設備的電源?!?。這就是機電設備管理中通常所講的“三專兩閉鎖”中的風電閉鎖。近期3245(中)工作面回采結束,準備拆除,拆除前需要安裝局扇,等到工作面關門后,局扇必須保證正常通風。

1.井下現有條件現狀分析

要想實現風電閉鎖,并不像掘進巷道那么簡單,根據井下現實情況,3245中工作面的動力是從四采區變電所供電,根據四采區變電所的現實情況,局扇通風機不能從四采區變電所供電,必須從距3245(中)工作面最近的西翼變電所供電。局扇位置由通防科當時現場定位在四采區運輸巷膠帶機機尾處,但是從西翼變電所到局扇定位處大概有1600米的距離。根據“三專兩閉鎖”中的風電閉鎖要求及局扇供電設計靈敏度校驗的要求,局扇雙回路供電時,電纜需要3200米,且電纜截面不低于70mm2(現實情況電管工區庫存沒有那么多70mm2電纜),即使有那么多電纜,根據3245(中)工作面拆除需要15天左右,下電纜、放電纜、接四通及電纜吊掛需要很大的物力、人力的投入,且浪費很多時間,顯然上述方案的實施有相當大的難度。

2.方案優化

既然上述方案的實施存在諸多問題,必須另開途徑拿出一種切實可行的方案。我設想了一種方案:局扇雙回路供電還從西翼變電所供,局扇定位到西軌八聯巷(原局扇位置、現局扇位置及風筒吊掛如圖1所示)。西軌八聯巷到西翼變電所有750米左右,根據局扇供電設計靈敏度校驗,電纜截面也不需要截面70mm2電纜,只需截面25mm2或35mm2電纜就能達到要求。但根據這種方案設計,又遇到了一個難題,因為3245(中)工作面的動力在四采區變電所,局扇開關距動力饋電有650米左右,如何解決風電閉鎖成了難題。根據我查資料了解到,風電閉鎖最遠只有300米左右(一般掘進巷道動力饋電與局扇開關擺放在一起,最遠不超過100米),如果距離再遠,風電閉鎖就不起作用了。

圖1 原局扇位置、現局扇位置及風筒吊掛示意圖

3.方案實施應用

為解決遠距離風電閉鎖,我與電工進行了多次試驗。因3245(中)工作面現用的動力饋電是山西長治生產的KBZ-400/1140(660)礦用隔爆型真空饋電開關,局扇開關是濟源生產的QBZ-4×120/1140(660)SF礦用隔爆型雙電源雙風機組合式真空電磁啟動器。我用檢測線(型號:MHYV4×1×7/0.28)取紅藍兩根芯線,從局扇開關的風電閉鎖點,接到饋電開關上腔的輔助接點2#、3#線,通過反復試驗,多次改進,最終試驗成功,650多米的線路風電閉鎖照樣能起到作用。

3.1附風電閉鎖控制原理圖(其中一回路),如圖2

圖2 風電閉鎖控制原理圖

3.2原理說明

當局扇開關主回路有電時,控制變壓器一次側帶電,二次側兩端輸出36V交流電,使JDB得電,漏電檢測開始。當主回路對地絕緣電阻符合要求時,JDB內繼電器工作,常開點3、4接通,真空接觸器可以投入使用。按下啟動按鈕Q1,ZJ線圈吸合, ZJ的常開觸點閉合,使真空接觸器線圈KM(CKJ)吸合,此時KM的常開點閉合,這樣局扇開始工作。局扇開關的風電閉鎖取CKJ的常開點,此時風電閉鎖觸點閉合(從原理圖上看相當于F1、F2閉合);饋電開關風電閉鎖投入的是閉點動作(即F1、F2閉合時開關才能送上電,風電閉鎖點F1、F2斷開時開關送不上電),當饋電開關風電閉鎖點F1、F2閉合時饋電開關才能送上電。當局扇開關掉電停風時,局扇開關的風電閉鎖點變成常開,此時饋電開的風電閉鎖點(F1、F2)變為常開,饋電開關掉電,從而實現風電閉鎖。

篇3

關鍵詞:沿海灘涂 風電場 道路設計 施工

中圖分類號:U41文獻標識碼: A 文章編號:

一、灘涂風電場場內道路設計

1.1場內道路的土方填筑

新修道路土方填筑質量關鍵在于道路土體的壓實效果。上體的壓實與含水量的關系如下:在低含水量時,水被土顆粒吸附在上粒表面,土顆粒因無毛細管作用而互相聯結很弱,恢復至相關等級的防護要求),如何確定道路施工完成后的頂高程是關鍵。選擇合適的潮位高程,施工過程中遇到惡劣天氣(大雨、大風、大浪)時,海水會基本淹沒路面,并對新修道路淘毀嚴重,臨時防護措施(如簡單的土粒在受到夯擊等沖擊作用下容易分敞而難干獲得較高的密實度;在高含水量時,土中多余的水分在夯擊時很難快速排出而在十孔隙中形成水團,削弱了土顆粒間的聯結,使土粒而變得易于移動,夯擊或碾壓時容易出現類似彈性變形的“橡皮土”現象(軟彈現象),失去夯擊效果,所以含水量太高或太低都得不到好的壓實效果。由于道路填筑土體含水量很高,故很難壓實。

對于新填筑道路,直接挖取臨近灘涂土體進行分層堆筑,由于此土體一般含水量都較高.在堆筑初期很難大幅降低其含水量,加之分層壓實效果不可能太好,土體會在自重壓力以及非自重和附加壓力下發生大量的沉降。此時在條件允許的

情況下,可暫停施工一段時問,利用水分的揮發使土體中的含水量降低,或者將此分層的土層進行翻曬.降低一定的含水量,再進行壓實,可有效提高填筑土方的壓實效果。

1.2 場內道路橫向排水

場內道路施工過程中,路面結構層(二灰土基層、石灰土碎石面層)還未施工,遇連續陰雨天氣,道路如有大面積積水,土體為濕陷性黃土.長時間積水后,其水分很難迅速、大量排出,會保留在土體中一段時間。如碰上施工高峰期,車輛通行密度較大,經反復碾壓,會使道路泥濘不堪,還會對已完成的施工部分造成損毀,并且泥濘路面需經較長時間才能恢復正常路況。道路施工時可設置單向坡排水.施工比較簡單,具體坡度視現場情況確定。

1.3 場內道路的臨時護坡和永久護坡

場內道路施工過程中,會遇到連續陰雨、大浪、位等惡劣天氣,對場內道路的影響較大。路面結構層鋪設施工前,可對道路進行臨時護坡防護,會有效降低大潮、大浪等對道路土方的淘毀,盡可能降低工程經濟損失(詳見圖6)。臨

時護坡可以每1km施工一次,利用每月的小潮位分段、分時施工,錯開施工高峰期等。利用較合理的施工組織管理,可以使臨時護坡發揮其最大作用。

1.4 路面結構

灘涂風電場道路可根據風電場施工期、運行管理期場內道路的不同階段要求,施工期按施工要求設置,做好道路路基的壓、穩工作,待風機施工吊裝完畢,大型起重設備離場后,再鋪設路面做永久道路。灘涂風電場路面等級不高,一般采用水泥混凝土路面或泥結石路面、級配碎石路面。

水泥混凝土路面:

采用30 cm厚紅土底基層加30 cm厚碎石混合料基層分層壓實,重型設備退場后再用5 cm碎石混合料進行局部修復找平,達到壓實度要求后即可鋪設20

cm厚水泥}昆凝土路面。

2)泥結石路面:泥結石路面設計,面層厚12 em,基層為30 cm厚紅土底基層加30 cm厚碎石}昆合料。

3)級配碎石路面:素土分層壓實,壓實系數為0.95,上鋪30 cm手擺塊石加20 cm級配碎石面層。

1.5 灘涂風電場道路路基防護

由于灘涂風電場道路路基濱臨海岸,容易受到海水侵蝕,影響路基穩定性,道路設計時應考慮合理的路基防護措施。路基防護措施包括石砌護坡、植物護坡、土工織物護坡。

石砌護坡。路堤填筑時,位以下拋填10~100 kg塊石,并于路堤外側坡腳處設棱體,棱體頂面高程等于常水位。位以上填不宜風化的碎塊石,填石尺寸不大于150 mm。拋石全部高出海水面后,進行重型機械碾壓密實。

植物護坡。種草防護:適用于邊坡穩定,坡面受雨水沖刷輕微,且易于草類生長的路堤與路塹邊坡。選用根系發達、葉莖低矮、多年生長且適宜于當地土壤和氣候條件的草種,植于40 cm(無熟土時,表土厚度t>20 em)表土層。播種方法有撒播法、噴播法和行播法。當前推廣使用的兩種新方法是濕式噴播技術和客土噴播技術。植灌木:與種草、鋪草皮配合使用,使坡面形成良好的防護層,適用于土質邊坡和膨脹土邊坡,但對鹽漬土經常浸水、經常干旱的邊坡及粉質土邊坡不宜采用。

土工織物防護。土工織物復合植被防護坡面綜合了土工織物和植被兩類防護的優點,其典型形式是三維土網(墊)植草防護,主要適用于邊坡坡度緩于1:1,邊坡高度小于3 m的土質邊坡。

沿海灘涂風電場道路施工方案

2.1 構筑永久性道路方案

在輻射沙洲上構筑永久性道路,筑路材料運輸距離遠,一次性投入較大,道路施工周期較長,永久道路及構筑施工過程對灘涂濕地的生態環境影響較大。但可采取相應的技術措施減少投入,當前技術成熟的可用于在灘涂上構筑永久性道路的工程措施為:直接對作為道路地基的灘涂采用化學固化處理,以便形成道路基礎,并對直接取于灘涂的構筑路堤的材料進行化學改性,使其適應需要。同時,利用土工合成材料對地基和路堤進行排水及加固處理,提高其在灘涂軟基上的穩定性。采取構筑永久性道路方案的灘涂風電場后期運行維護進入方式和陸上風電場相同。

2.2 構筑臨時通道方案

構筑臨時性通道是根據灘涂風電場內風機建設位置變化的需要,利用可撤收重復使用的土工材料和通道器材構筑臨時通道。構筑臨時通道一次性投入較小,通道施工周期較短,工程完成后通道構筑器材即可撤收完畢,對灘涂濕地的生態環境影響較小。

其工程措施為:當灘涂承載能力較低時,利用可撤收重復使用的土工材料直接鋪設在灘涂地基上對通道基礎進行加強,再使用由合成材料或金屬材料制造的具有一定強度和剛度的專用通道器材在經加強的地基上構筑臨時通道。也可直接使用強度和剛度較高的專用通道器材在灘涂上鋪設構筑通道。當一個風機點建設完畢,即可撤收向新的作業點重新構筑。以構筑I臨時通道方案建設的灘涂風電場,在后期運行維護進入方式上,需要采用具有灘涂越野能力的特種車輛進入方案。

專用灘涂通道器材的通道模塊由具有一定強度和剛度的箱形鋼結構模塊組成,模塊能夠縱向連接接長,橫向連接加寬,可用于構筑多車道通道及軟基上的工作平臺。為了方便通道器材的運輸及鋪設作業,可將多個通道模塊預先連接成通道單元。臨時通道的構筑作業如圖1所示,通道構筑作業從硬岸至軟基灘涂進行,通道構筑由通道單元運輸車輛及作業吊車配合作業,作業時根據要求對通道單元進行連接接長及橫向加寬作業。

2.3 土工合成材料器材臨時通道

土工合成材料具有優良的工程特性,廣泛地應用于軟基處理。此類通道器材是以土工合成材料專門設計制造的結構物,具有重量輕、強度高、運輸鋪設施工方便的特點。土工合成材料具有隔泥透水的作用,適用于在潮水浸泡的海岸灘涂及有泥、有水的軟基上構筑通道。土工合成材料韌性大,經利用碳素纖維等構件加強后在軟基上的承載能力大大提高,可用于構筑海岸灘涂風電場建設的重載通

道。

2.4 作業點臨時施工平臺方案

根據作業點灘涂的承載力的情況,利用通道器材構筑擴大的臨時基礎施工及風機吊裝作業平臺,平臺與道路或臨時通道相連接。

3、結語:

能源是經濟發展的重要動力和基礎,沿海灘涂風力發電已然成為世界各國開發研究可再生能源之一。而做好沿海灘涂風電場道路的設計與施工將為開發風能清潔可再生能源提供了必要的保障。相信在廣大施工單位和技術人員的配合下,我國的沿海灘涂風電場道路定會為我國的灘涂風電資源開發保駕護航。

參考文獻:

篇4

目前,風能在全球發電能源中所占的比重日益提高,發展也越來越快。新疆金風科技股份有限公司(以下簡稱金風科技)全球裝機超過15,000臺機組,約400多個風電場,但企業的服務管理和投資管理,特別是對零配件更換及維修業務的管理,大部分仍依靠手工作業,難以滿足業務快速擴張的需求。金風科技一直致力于為客戶提供整體解決方案,關注風電機組全生命周期的可靠運行。因此,可靠的服務記錄和準確的成本跟蹤對其服務流程和業務運營至關重要。

中國惠普有限公司軟件集團日前宣布與金風科技達成合作,通過惠普服務與組合管理軟件和解決方案(HP Service & Portfolio Management,SPM)幫助金風科技建立統一的風電場全生命周期管理體系,實現業務流程標準化,加速業務拓展,并不斷提高運營效率。

“風能產業的發展蒸蒸日上,金風科技須對其資源進行高效、綜合的管理,抓住行業快速發展的機遇。”惠普軟件集團專業服務部大中華區總經理楊磊表示,“通過在風電場全生命周期資產管理上的合作,惠普軟件將幫助金風科技全面了解其運維服務的歷史記錄并為客戶提供無縫、優質的運維服務,并為未來進一步的業務轉型提供強有力的支撐?!?/p>

解決方案

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惠普項目與組合管理軟件(HP Project and Portfolio Management,PPM):能夠標準化管理并捕獲項目和運營活動的執行情況,提供實時的關鍵信息,幫助金風科技統一管理風電場在建設期和運營維護期相關的所有業務,提供包括制定項目計劃、跟蹤項目執行情況、風電設備運輸安裝、人員管理、建設材料管理、工程進度管理、建設成本管理等服務。

惠普配置管理系統服務 (CMS):可以用來收集、存儲、管理、更新并展示與 IT 服務配置項目(包括軟件和基礎設施)及其相互關系的數據。惠普配置管理系統包括 HP Universal Discovery (UD) 和聯合配置管理數據庫 (UCMDB),二者與可信源無縫集成,支持 IT 管理團隊制定高效的決策,并有效控制變更事宜。

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篇5

近年來,隨著社會經濟的不斷增長,國家對新能源的需求不斷增加,2014年全國風電產業繼續保持強勁增長勢頭,全年風電新增裝機容量1981萬kW,新增裝機容量創歷史新高,累計并網裝機容量達到9637萬kW,預計2020年風電規劃裝機容量將達到2億kW[1]。筆者根據以往的設計經驗,遵循安全可靠、技術先進、投資合理、運行高效的設計原則,總結了風電場升壓站的幾點優化方案,供大家參考[2]。

1工程概括

皇華某風電場工程位于山東省諸城市皇華鎮東南部,風電場裝機容量99MW,單臺風力發電機容量1500kW。分兩期建設,風電場配套建設一座110kV升壓站。皇華某風電場風機單機容量1.5MW,風機出口電壓為690V,每臺風機配置1座35kV箱式變電站。根據風電場裝機規模及接入系統電壓等級,風電場輸變電系統采取二級升壓方式。風電場按6回集電線路考慮,每回線路分別連接9~12臺風機通過架空線路接至110kV升壓站35kV配電裝置。升壓站設1臺100MVA變壓器。110kV側最終建成進線1回、出線1回,采用變壓器-線路組接線,本期全部建成。35kV側最終建成進線5~6回、出線1回,采用單母線接線。升壓站生產綜合樓一層設0.4kV站用電室一間,安裝5個低壓配電屏和一臺35/0.4kV站用變壓器。

2110kV升壓站布置的優化設計

皇華某風電場海拔高度為130~350m,工程場區為低山丘陵地貌,升壓站海拔標高140m,屬暖溫帶大陸性季風區半濕潤氣候,四季分明,冷暖宜人,升壓站采用GIS布置方案。原方案中升壓站圍墻尺寸為110m×70m,經過以下優化設計后升壓站圍墻尺寸為100m×62.2m,減少了征地面積,降低了工程造價。

2.1電氣優化設計

為提高場地使用效益,節約用地,方便生產及運行人員生活及工作,電氣優化設計應滿足電氣的功能和使用要求,與周圍環境及建筑相協調統一。總體思路是:結合GIS電氣設備布置和當地的氣候條件,將生產綜合樓置于升壓站場區中部,無功補償設備置于場地東側;主要的生活及辦公用房布置在生產綜合樓西側,靠近升壓站大門;35kV配電裝置室、站用變室、工具室等布置在綜合樓一層;中控室、電子設備室布置在二層,內設高度為250mm的防靜電地板;110kVGIS設備布置在中控室上方,綜合樓屋頂戶外布置,無需另外占用土地,也能較好地滿足使用要求;主變壓器緊靠生產綜合樓南側,戶外布置。

2.2建筑布置優化

根據升壓站工藝要求,升壓站平面采用“一”字形布置,生活區和生產區相對獨立,同時,將所有功能都整合在一棟建筑內。所有功能區集中設置,保證節約用地。綜合樓可利用面積大,建筑體型系數小,節能效果好。其功能布局如下:平面劃分為生產區、辦公生活區兩個部分。生產區主要包括35kV配電裝置室、站用變室、電子設備室、中控室、SVG動態無功補償裝置室、主變設備、主變構架等。35kV配電裝置室和站用變室設在綜合樓一層,層高為4.9m;電子設備室和中控室設在綜合樓二層,層高3.6m;110kVGIS設備布置在中控室和電子設備間屋頂上方。綜合樓建筑總高度為9.7m,室內外高差為600mm。綜合樓內各功能房間均設置兩個出口,用于設備運輸及人員疏散。辦公區與生活區集中設置,一層設置辦公室、活動室、工具室、廚房、餐廳等,二層設置會議室、辦公室、宿舍、財務室、資料室等。宿舍內設置獨立衛生間,活動室可為工作人員提供休閑娛樂。

2.3總圖優化設計

本工程新建升壓站選址于一片坡地,坡度在10%~15%,且用地面積只有6220m2。用地較經濟,升壓站內采取緊湊布置的總平面布置形式,在建筑物設消防環路,爭取最大的可綠化面積。

3結語

篇6

風電技術比較成熟,成本不斷下降,是目前應用規模最大的新能源發電方式,遍布100多個國家和地區。發展風電已成為許多國家推進能源轉型的核心內容和應對氣候變化的重要途徑,也是我國深入推進能源生產和消費革命、促進大氣污染防治的重要手段。

根據全球風能理事會最新的數據, 2016年全球風電市場新增容量超過54.6GW,截至報告期末,全球累計容量達到486.7GW,其中中國2016年新增風機容量仍居首位,占全球新增裝機容量的42.7%,排名第二、第三的分別為美國和德國,占全球裝機的比例分別為15%和10%。

但是近幾年,國內“棄風”限電現象愈演愈烈,特別是東北、華北和西北地區。2017年1月,國家能源局了《2016年風電并網運行情況》,全年“棄風”電量497億千瓦時,超過三峽全年發電量的一半,全國平均“棄風”率達到17%。2016年,全國棄風較為嚴重的地區是甘肅(棄風率43%、棄風電量104億千瓦時)、新疆(棄風率38%、棄風電量137億千瓦時)、吉林(棄風率30%、棄風電量29億千瓦時)、內蒙古(棄風率21%、棄風電量124億千瓦時)。

2016年全國91%的棄風電量集中在“三北地區”,其中西北占52%,內蒙25%,東北14%,上述地區占國內風電并網容量的比例合計為56%。今年一季度全國“棄風”電量135億千瓦時,全國平均“棄風”率16%。

其實嚴重“棄風”并非偶發事件,電力規劃設計總院的專家表示,2011年全國“棄風”電量就已達到123億千瓦時,“棄風”率約為16%,此后“棄風”成為能源和電力行業的心腹之疾。7年間,全國累計“棄風”電量達到1500億千瓦時,直接經濟損失800億元以上。國外雖然也偶有“棄風”,但如此大面積、長時間的嚴重“棄風”,唯有國內存在。

今年2月,國家能源局了《關于2017年度風電投資監測預警結果的通知》,明確內蒙古、黑龍江、吉林、寧夏、甘肅、新疆(含兵團)等6省區被列為2017年風電開發建設紅色預警區域,其余省區均為綠色。

根據政策,這6個紅色預警?。▍^)不得核準建設新的風電項目,并要采取有效措施著力解決棄風問題。電網企業不得受理紅色預警省區風電項目的新增并網申請(含在建、已核準和納入規劃的項目),派出機構不再對紅色預警的?。▍^)新建風電項目發放新的發電業務許可。

另一方面,《通知》要求綠色預警的地區把握好風電項目建設的節奏,在落實消納市場等建設條件的基礎上自主確定年度建設規模和項目清單,統籌考慮建設和使用的銜接,避免出現新的限電情況。

一邊是局部產能過剩,供需錯配,電力體制不適應“新物種”,風電消納受限;一邊是為實現2020年和2030年非化石能源占一次能源消費比重15%和20%的目標,促進能源轉型,我國必須加快推動風電等可再生能源產業發展。尷尬的風電如何走出困境?除了電力市場化改革和技術產業創新,下一個風電開發建設的風口在哪里?如何發掘風電市場新機遇?

中東部成為風電開發主戰場

我國“三北”地區是風能較為豐富的地域,但是普遍存在就地消納能力不足,風電外送渠道受阻等問題。反觀中東部和南方地區,經濟比較發達,能源需求旺盛,良好的消納能力可以促進風電產業的健康和高速發展。在“三北”地區持續棄風限電的背景下,開發中東部和南方地區的低風速風電資源是必然趨勢。

2016年我國風電新增裝機區域繼續向低風速地區轉移。根據中國風能協會的數據,我國華東以及中南部等低風速地區新增裝機占比繼續提高。與2015年相比,華東地區占比由13%增長到20%,中南地區占比由9%增長到13%;西南地區占比維持不變。西北地區和東北地區均出現減少,其中西北地區占比由38%下降至26%,|北地區由6%下降到3%。

隨著中國低風速風電技術的進步,中東部和南方第 IV 類資源區的風電已經步入規模化發展,未來低風速或超低風速風電場,將成為建設重點。

國家《風電發展“十三五”規劃》(以下簡稱“規劃”)提出,按照 “就近接入、本地消納”的原則,在做好環境保護、水土保持和植被恢復工作的基礎上,加快中東部和南方地區陸上風能資源規模化開發。結合電網布局和農村改造升級,考慮資源、土地、交通運輸以及施工安裝等建設條件,因地制宜推動接入低壓配電網的分散式風電開發建設,推動風電與其它分布式能源融合發展。

到2020年,中東部和南方地區陸上風電新增并網裝機容量4200萬千瓦以上,累計并網裝機容量達到7000萬千瓦以上。在確保消納的基礎上,鼓勵各?。▍^、市)進一步擴大風電發展規模,鼓勵風電占比較低、運行情況良好的地區積極接受外來風電。

去年11月16日,中國國電集團所屬國電聯合動力技術有限公司第10000臺風機――2兆瓦-121超低風速風電機組在河北保定下線。“萬臺設備的面世意味著一個行業的成熟”――這被業內專家看來是對中國風電發展乃至全球新能源發展具有里程碑意義的事件。

“下一步,國電集團將加大中、東、南部地區風電市場開拓力度,加快開發年平均風速低于每秒6.5米的低風速風電市場和海上風電市場?!敝袊鴩娂瘓F黨組成員、副總經理謝長軍表示。

據了解,“十三五”期間,作為全球最大風電運營商的國電集團風電發展目標為每年新增300萬千瓦左右,到2020年達到3800萬千瓦。

海上風電迎來發展新契機

根據全球風能理事會的《全球風電統計數據 2016》顯示,2016年,全球海上風電新增裝機2,219MW,累計裝機容量達到 14,384MW。中國2016年海上新增裝機容量超越丹麥,躋身全球前三。

與陸上風電相比,海上風電具有風力資源豐富、不占用土地、發電利用小時數高、適宜大規模開發等諸多優勢。在煤炭、石油、光伏,以及陸上風電等一次能源出現過剩的情況下,海上風電成為我國“十三五”新能源發展重點,發展速度明顯加快,正從“項目示范”向“積極穩妥推進”階段轉折。

中國風能協會的數據顯示,2016年我國海上風電新增裝機154臺,新增裝機容量為59萬千瓦,超過“十二五”時期任何一年,同比增長64%;截至2016年底,我國海上風電累計裝機容量達到163萬千瓦。

按照規劃提出的總量目標,到2020年底,風電累計并網裝機容量確保達到2.1億千瓦以上,其中海上風電并網裝機容量要達到500 萬千瓦以上;風電年發電量確保達到4200億千瓦時,約占全國總發電量的6%。

規劃指出,重點推動江蘇、浙江、福建、廣東等省的海上風電建設,到2020年四省海上風電開工建設規模均達到百萬千瓦以上。積極推動天津、河北、上海、海南等?。ㄊ校┑娘L電建設。探索性推進遼寧、山東、廣西等?。?區)的海上風電項目。到2020年,全國海上風電開工建設規模達到1000萬千瓦。

廣東省一方面是能源需求大省,另一方面坐擁豐富的風力資源,在發展風電方面熱情高漲。就在廣東省的陸上風電發展如火如荼之際,優越的環境條件也帶動了海上風電產業的崛起。廣東省能源局新能源處有關負責人就曾表示,“廣東省近海海上風電資源豐富,僅5米-30米水深的近海淺水范圍的海上風電可開發資源,就有1071萬千瓦的裝機容量,年發電量近290億千瓦時”。于是乎,廣東省的新能源開發又有了新領域。

2016年9月,廣東省首個海上風電試點工程“珠海桂山海上風電場示范項目”正式開工,也標志著該省海上風電項目開發翻開了新的篇章。該項目建設規模達到了120兆瓦,總投資26.83億元,預計今年12月全部建成投產。屆時,該風電場每年大約可發電2.66億千瓦時。截至目前,東澳島和桂山島海島智能電網已基本建成,在不久的將來,萬山島、東澳島、桂山島三個島嶼的電網也將與珠海陸上主電網連接起來,實現海島聯網供電。除了珠海桂山海上風電場,廣東韶關南雄犁牛坪風電場25臺2兆瓦風機2016年12月已經全部實現并網發電。這個總投資4.5億元的海上風電項目今年第一季度數據監測顯示,其累計發電共計4000萬千瓦時。

據了解,國家電投在揭陽市的能源布局也新增了海上風電項目建設,項目計劃投資150億元。國家電投前詹港電公司副總經理陳旭東介B說,風電項目已經與市政府簽訂了有關合作協議,計劃于2019年底前陸續投產。此外,惠州市也開始重視海上風電建設,近日的《惠州市能源發展“十三五”規劃》中就明確指出,該市將打造沿海風電帶,啟動港口海上風電建設,走規?;l展道路。

近日,唐山市樂亭菩提島海上風電場300兆瓦示范工程風機基礎土建施工正式開始,標志著我國北方首個海上風電項目主體工程順利實現開工,也標志著河北將迎來“海上風電時代”。

該工程裝機容量為300兆瓦,選用了75臺4兆瓦海上風電機組,葉輪直徑為130米,采用海底電纜接入陸上電網。工程動態投資約56億元,設計年上網電量為7.6億千瓦時。與相同發電量的火電項目相比,該項目每年可節約標煤約24.4萬噸,減少二氧化硫排放4202.47噸、一氧化碳排放56.9噸、二氧化碳排放62.57萬噸,節約用水22.5萬噸。該項目的建設,將對河北省增加可再生能源比例、改善能源結構、緩解環境壓力發揮重要的示范作用。

不過,業內人士指出,能否把海上風電開發成本降低到市場可以承受的程度,是實現“十三五”規劃目標的關鍵。

由于海上風電環境特殊,對于風電機組、輸變電設施、運行維護都有特殊要求,而且起步又比較晚,自主設計能力相對較弱,大直徑單樁設計缺少數據支撐、打樁分析過分依賴國外單一軟件、嵌巖技術滯后等諸多問題,導致中國海上風電無論風機設備還是運維成本都要高于陸上價格。

據彭博財經數據統計,中國現有大部分海上風電項目的度電成本約為0.98―1.41元/千瓦時,遠高于煤電、氣電和陸上風電的度電成本,也高于國家發改委規定的海上風電上網電價。

對此,上海東海風電場場長榮立人曾指出,“海上風電的建設成本通常是陸上的兩倍以上。以上海東海大橋風電場為例,僅一期投資額為23億元,共34臺3兆瓦機組,平均每臺投資額逾6000萬元。五年質保期滿后,運行維護的年費大概是設備價格的1%左右?!?/p>

而在國網能源研究院新能源研究所所長李瓊慧看來,隨著海上風電項目逐步向更遠的外海轉移以及選址的復雜性,海上風電項目的初始投資成本將進一步提高。

中國海上風電行業缺乏協同也是成本居高不下的一個主要原因。負責三峽集團海上風電技術的專業總工程師翟恩地博士認為,中國海上風電產業鏈中的開發商、整機廠、設計院、施工單位各自分段獨立扮演角色,相互交流不充分,可能造成設計中載荷重復計算、安全系數冗余,且各方從維護自己利益的角度考慮問題,各個環節都存在增加投資成本的可能。

另一方面,項目審批難也導致了海上風電項目進展緩慢。與陸地風電通常建設在人煙稀少的丘陵地帶不同,海上風電常建于潮間帶和近海,海洋、海事、環保等眾多部門均對此有不同程度的管轄權,現在還沒有一個十分規范的審批流程和規范。

風電后服務市場異軍突起

隨著近年來國內風電裝機容量的快速增長,風電運行維護市場需求越來越大。市場上每年都有數萬臺風機臨近質保期,而且早期安裝的風電機組經過多年運行,故障率相對較高,這些機組的運行維護問題正在推向市場,業主、風電整機廠商、第三方運維企業均在參與運維服務市場競爭。三足鼎立的運維格局下,未來風電整機制造商將占據高端運維市場,最具發展潛力。

根據彭博新能源財經的研究報告預計,到2022年,中國風電場運維費用將增至30億美元/每年,2015~2022 年間,中國風電場運維支出總計或達160億美元。發展前景廣闊。

金風科技是國內最早和目前規模最大的風電技術設備研發和制造企業。根據中國風能協會統計數據,金風科技2016年度國內新增裝機超過6.34GW,市場占有率27.1%,連續六年國擾琶第一。根據彭博新能源財經的2016年全球風電整機制造商市場份額報告,金風科技排名全球第三。截至2016年底,金風科技全球累計裝機超過38GW,其中中國累計裝機超過37GW、共25258臺,國際累計裝機超過1GW、共604臺。

面對風電行業的發展趨勢和競爭格局,金風科技加快向更具發展增值空間的成熟風電價值鏈環節滲透,為客戶提供包括風電裝備制造、智慧能源服務、清潔電力等在內的風電整體解決方案。去年金風科技推出了風電全生命周期整體解決方案及相關創新產品,包括EPC整體解決方案、新型鋼混式風電塔架產品、數字化運維解決方案等。

金風科技EPC建設模式通過專業化管理,輔以創新的產品、技術以及融資方案,可實現電力建設投資控制的最小化和質量控制的最大化,成為眾多客戶的首選;公司力推的新型鋼混式風電塔架,不僅在防水、降噪、運輸等方面具有明顯優勢,同時有助于降低成本,提升項目經濟性。

金風智慧運維解決方案GW SES A Series于2016年8月正式,包含SES A100-600共計6種可拆解、可定制的服務組合,包括智慧后臺、聯合運維、智慧運維、無憂保障、發電量擔保及客戶定制,能夠為客戶提供靈活、專業、高效的定制化服務。

同時,公司推出GO PLUS風電場移動運維平臺,方便運營管理者、現場運維工程師實時獲取風機運行數據、氣象數據、預警及KPI指標完成情況反饋等,有助于將金風的后臺專家與運營管理者、現場運維工程師緊密聯系在一起,第一時間獲取各項資源的支持并獲得運行效果分析,提升機組運行水平。

截止到2016年末,金風科技運維服務團隊為全球超過2.5萬臺機組、700多個風電場提供建設、運維等服務和技術支持,17000余臺機組接入金風科技全球監控中心,其中國際項目包括美國、澳洲、泰國、羅馬尼亞、厄瓜多爾及巴基斯坦共計502臺機組。全年實現風電服務收入124,908.08萬元。

公司全資子公司北京天源科創風電技術有限公司申報的“智能化風電場群運行監控系統產業化項目”被列入2015年度國家火炬計劃項目,并確定為產業化示范項目,也是風電運維行業唯一入圍項目。

未來,技術領先、服務完備的企業在行業競爭中的優勢則更為突出,風電整機制造企業的市場份額漸趨于集中,行業集中度將進一步提高。根據可再生能源學會風能專業委員會統計數據,排名前五的風電機組制造企業市場份額已由2013年的54.1%增加至2016年的60.1%。

客戶需求的不斷變化對于行業競爭的模式也產生一定的影響??蛻粲少|量、價格等單一機組需求向項目資源、風資源預測、全壽命周期資產增值管理服務、風電場整體解決方案轉變,行業的競爭方式也由單一產品的競爭向綜合能力競爭轉變。

篇7

【關鍵詞】:棄風對策管理技術

中圖分類號:D912.6文獻標識碼: A

【引言】:風能作為可再生清潔能源在國內得到了突飛猛進的發展,全國風電裝機容量逐年快速遞增。然而與風電快速發展相伴隨,各別地區出現風電消納困難的狀況,限電棄風越發頻現。在考慮市場消納能力和確保電網安全運行的前提下,科學安排風電資源開發時序及建設進度,風電項目開發與電網工程同步規劃、同步核準、加以改進生產。本文主要以棄風現象在風電資源存在的普遍問題為例,簡要分析了棄風現象產生的主要原因,并對各種應對措施進行了探討,以便尋求最佳的解決之道。

一.棄風原因及分析

電能供給與需求的不平衡,是導致棄風的最主要原因。以河北紅松風力發電為例從局部和整體的不同視角來分析電能供給與需求的不平衡問題。適度棄風有利于我國風電的發展風電的出力特性決定了風電機組達到滿出力的時間很短,且風電多具有低谷時段反調峰特性,因此負荷低谷時段適度棄風不僅能夠提高電網接納風電并網能力也能夠減少常規火電降出力運行的壓力,提高整個電力系統運行的經濟性。有研究報告表明,低谷風電棄風百分之三到百分之五,可增加到百分之三十到百分之五十的風電并網容量的。

例如:據風電能源發展總體的規劃,結合區域風電資源的實際情況,來綜合考慮區域及?。▍^)電網消納風電能力、負荷特性、電網及其他電源規劃,合理制定出統一的風電規劃。堅持電網規劃與風電資源的發展規劃相結合原則,高度重視配套電網規劃和論證,保證風電資源送出和消納。堅持集中開發與分布式發展相結合,在開發建設大型風電基地的同時,積極建設中小型風電項目接入配電網就地消納。完善和落實風電基地跨省區輸電規劃方案及調頻調峰電源配套方案與風電基地同步建設;加快風電項目、輸電工程的配套核準建設;

加快風電富集地區送出通道建設,改善現有網架結構,加強省間、區域間的電網聯絡線建設,提高電網輸送能力和消納能力。

二.建立起合理棄風政策與管理機制

充分利用經濟激勵機制制定靈活的低谷電價,例如:一些風電大國為了減少棄風現象,甚至采取了低谷風電負電價交易制度,降低低谷風電電價是減少低谷風電棄風現象的最有效途徑之一。將允許合理棄風作為風電并網的前提條件。又如:一些地區受到電網接納能力的限制在該地區輸電設施升級完成之前,都要接受風電場有功功率的管理。根據風電場技術性能實行差異化棄風管理,具根據并入同一電網的不同風電場出力的隨機性、波動性的特點,研究其出力規律加強風功率預測,從而實行差異化的棄風策略,盡可能做到因地制宜,合理棄風,改善棄風,使用電網內的風電場綜合出力最大。

減少棄風的對策機制要提高綜合規劃和管理水平,當前要改善我國風電限電棄風的現狀,風電項目與電網項目審批脫節,從擴大風電消納范圍來看風電基地消納方向不明確,風電開發規劃與電網規劃不協調等特殊原因,那就要加強風電規劃與電網規劃工作的相互協調,擴大風電消納范圍,加強跨區跨省電網互聯,風電基地要明確風電消納市場,明確的配套電網送出方案,制定風電場的建設、運行配套的相關規范、標準、嚴格的風電并網準入制度,淘汰技術落后的風電機組保證并網機組運行的穩定性和電網的安全性。

三.風電發展政策的改革方向

部分地區政府還制定了一些與風電發展相關的規劃、方針。然而,這些法律法規尚在完善中,或者并不完全適應風電與電力市場的發展,還需在以下方面進一步改進。

(1)完善風電發展規劃。2010年底我國風電裝機容量比“十一五”規劃水平高出7倍以上,落后的發展規劃使得相應的并網投資滯后,繼而造成風電難以并網。因此,風電發展規劃亟待完善。

(2)允許電網合理棄風。風力發電具有間歇性,為了保障風電并網后電力系統的穩定性,電網必須為風電提供備用容量,而在高負荷時段系統勉強接受風電將給系統安全帶來隱患。因此,應給予電力公司一定范圍的決定權,允許其在特定情況下棄風。

(3)強化風電基礎研發。相關法律法規的制定與完善應更多考慮基礎研發的因素,可再生能源基金的管理應加大向基礎研發的投入,摒棄粗獷式的數量增長,優先縱深風電基礎研究,包括風速預測、關鍵零部件、大型風電裝機、海上風機的研發等。

(4)優化風電發展模式。很多傳統風電強國的風電效率顯著優于我國,除了其技術的先進,很重要的因素在于其風電分布規劃合理性。我國風電更傾向于建設大規模風電場,像這樣的風電項目在帶來規模效益的同時也增加了風力發電的不確定性,增加電網消納風電的難度。

四.有效合理的建設長距離送電通道輸出風電是解決棄風的根本途徑

棄風現象在風電資源存在問題并非如此悲觀,只要把幾大風電基地的電送入大電網,難題便迎刃而解,但是就涉及通道問題。其實今天棄風的真正原因還是送出通道建設滯后了。長時間以來,我國的電力建設就存在“重發輕送不管用”的缺點,如今這一缺點又帶到了風電等新能源領域,即重視風電場的建設,輕視送出通道的建設。因此,一定要加快電網建設步伐,把北部風電基地的電長距離輸送到沿海電力負荷中心區,棄風現象就能根本的得到解決了,電網要解決的問題就兩個字:平衡。用多少,發多少,生產和消費一次性實現,因為電無法庫存。如果風電基地的電就地無法平衡,只有兩條路,要么棄風,要么送到需要的地方,絕無第三條路可實行。而且新能源和火電不同,假如說建設坑口電站送電和運煤到負荷區建設電場還可以爭論哪種方式好的話,風電、太陽能則連爭論的余地都沒有,因為我們沒有辦法運輸風和陽光。因此加快建設長距離的特高壓送電通道是解決風電棄風問題的最重要手段。”

根據風電場技術性能,實行差異化棄風管理風電場技術性能不同,系統友好性也就存在差異。當出現電網阻塞需要棄風時,調節性能差的風電場的棄風電量要高于其應承擔的份額。如ERCOT通過調整分時發電限制來彌補快速響應風場在先前的調度中快速棄風帶來的發電損失。通過負電價引導風電場自愿棄風在電力市場成熟的國家或地區,實時電價信號可以對發電商發揮重要的引導作用。例:假設發電商繼續發電上網,那么就需要向電網支付費用,用戶將獲得用電收益。對于風電而言,假設政府補貼不足以抵消負電價,那么風電場業主會傾向于采取主動棄風行為。將系統備用容量與風電棄風掛鉤一些電網運營商已經把備用電源的情況和棄風聯系到了一起。當備用電源的使用達到了一定程度,風電需應要求棄發一定比例,降低發電出力。

【結束語】:棄風現象在風電資源存在普遍的解決問題,既要積極與電網企業銜接,又要加強風電并網消納。在風電項目前期工作階段,即主動與電網企業進行銜接,協助研究提出切實可行的發電項目送出和消納方案。同時,做好風電并網運行相關工作,確保安全穩定運行。不斷優化改進所屬風電項目的設計、建設與運行,配合做好風電并網后的低電壓穿越、電能質量提升和風電功率預測工作。加強風電安全工作的全過程管理,提升風電并網運行安全性、可靠性。

【參考文獻】

周建華,于嘉彥.《含風電場電力系統調峰對策綜述》[J]電網與清潔能源2010.2(6):1-4

【2】汪寧渤.《風電發展原因分析及應對措施研究》.中國能源.2010.3

【3】段長剛,張寧.《大規模風電場接入對電力系統調峰的影響》[J]電網技術.2010.34(1)152-158

篇8

風電具有可再生、無污染、能量大的特點,備受能源界關注。去年風電的投資規模首度超過火電,同時成為繼火電、水電之后的中國第三大主力電源。然而,風電產業發展并非一帆風順,并網難、成本和發電效率受自然因素影響嚴重等問題一直困擾著風電項目開發者。但是,互聯網技術和大數據踏著七彩祥云來解救風電君啦!(期待臉)現代的風電機飛天遁地,玩轉大數據,穿越互聯網,利用一切手段盡可能地節能、智能,連互聯網公司都來搶風機制造商的生意,刀刀見血地殺向發電成本~今天無所不能(caixinenergy)向大家介紹幾項酷炫風機技術。

Google X |飛天發電機,要不要這么拼?

用Google X實驗室負責人Astro Teller的話說,他們專門解決人類無法解決的問題。這個自稱為“登月工廠”的秘密實驗室每年至少使用谷歌70億美金的收益,持續不斷地開發未來科技。2013年,他們收購了風力發電創業公司Makani宣布涉足風電,開始制造發電風箏。如今這一腦洞大開的設想將在今年4月迎來正式上線的日子。

Google X的Makani風機

這個名為“Makani”的風力渦輪機看起來就像一架風箏飛在空中,通過高強超輕碳纖維繩索系在地面塔臺上。每架風箏約25.6米長,配有8個螺旋槳,發電容量為600 kW。當風箏飛上空中后,會以在空中繞大圓圈的形式來推動風力渦輪發電,風箏最高可上升至約426米的高度。

這個大風箏具體是如何發電的呢?風箏風電機主要靠帶動風力渦輪機葉片來產生電力,地面的固定臺利用類似于直升機螺旋槳的水平推動器放飛風箏風電機。當風箏飛到有穩定風速的海拔高度,風箏開始進行大直徑的盤旋??諝饬鲃油ㄟ^風力渦輪機葉片使之旋轉產生電力,然后通過繩索傳送到地面的固定臺及相連的電網。

Google X的Makani風機

風機要飛上天去發電,為什么要這么拼?Google X實驗室負責人Astro Teller表示,高海拔地區發展風力發電的條件最佳,因地表高度增加,氣流較穩定且風速也大,發電效果也較好,但一般固定式風機很難在高海拔地區建置,“發電風箏”也就成為另一個選項。不僅如此,迎風發電的Makani可以隨著風向選擇最合適的角度捕捉風能,為了發電而成為追風(箏)的發電機也是醉了。

傳統風機與發電風箏的產電量對比

據Makani+Google官網信息顯示,與傳統風機相比,發電風箏的制作成本大幅降低,所需材料僅為傳統風機的10%。不僅如此,若依照美國環境條件判斷,每個發電風箏所產生的能量比傳統風機還多50%。

發電風箏的構造、材料情況

那么今年4月份的這次飛行是否會成功呢?Astro Teller在SXSW大會上說,Google X成功的秘訣是失敗很快。然而到目前為止,26英尺長的原形風箏風電機測運行還沒有出現過一次失敗。這對于Teller來說有喜有憂,喜的是這項技術一旦商業化便能促進清潔能源的使用,是一次革命性的科技突破;憂的是成功意味著他們還沒有把現在擁有的技術做到極致。

此次Google X風箏風電機成功與否關乎是否能夠突破目前高空風電機所遇到的技術難題。譬如風箏同時作為風能采集器和保持系統穩定的平衡器是否能保持其持續性和穩定性;空中風電如何應對惡劣的天氣,如何進行有效的回收,如何防止地面塔臺因被牽引的雷電而毀壞。

不管結果如何,相信Google X的這一項發明必定會在風能行業掀起一陣新熱潮,在光能已經近乎飽和的現有狀態下開拓新的商業市場,改變現有的供電模式,帶來一場清潔能源的改革。

(本段圖片均來自Google公司官網)

GE |會“對話”的風機與工業互聯網擦出火花

今年年初,中國風電市場有史以來最大一筆訂單驚呆了諸位業內小伙伴,云南天峰山龍泉風電場項目訂購GE公司55組2.75-120低風速智慧型風機,總裝機容量為151MW。

傳說中的GE2.75-120低風速智慧型風機

實際上,云南不是風能資源大省,但是中國高風速地區棄風限電等情況尚難以解決,政府鼓勵風電開發商將重點放在云南、廣東等距離用電負荷中心近的低風速地區。在云南這樣的一些“空氣稀、海拔高、風速低”地區建設風電場,如何才能不賠錢...臣妾真是做不到啊...

但是!風電機發出的不僅僅是電力,還有海量的數據:風電機組的發電指標、收集葉片溫度和振動數據、風機所在地的氣象資料等等。如何將這些收集來的數據與風機之間產生及時互動成為節省成本的關鍵,龐大的風電場發電集群,更需要“協同作戰”的能力,嗒噠,智能風機閃亮登場惹。(?ω)?問題是,它如何智能?

法寶一·智能風機會對話。低風速智慧型風機可以通過大數據和工業互聯網的應用讓風電場實現三個層面的交流。1.風機上安裝的傳感器與風機控制系統的對話;2.風機和風電場控制中心的對話;3.風機與風機之間的對話。

整個風場的智能控制,通過風況預測、風機之間的對話,提供更為高效的精確測算和運營維護,提升了設備運行穩定度和發電效率。這一款GE的風機還可以在保證可靠性和安全性的前提下選擇升級整場發電量的PowerUp技術。

GE 2.5-103位于羅馬尼亞的風電場

法寶二·風機遇上工業互聯網。說到Power Up技術就不得不提工業互聯網了。2015年,GE的工業互聯網產品Predix將面向所有公司開放,這是一個負責將各種工業資產設備和供應商相互連接并接入云端,并提供資產性能管理(APM)和運營優化服務的軟件平臺。

目前,GE每天監測和分析來自1000萬個傳感器的5000萬項元數據,這些數據涉及資產價值達到萬億美元。基于Predix平臺的APM可以幫助客戶將海量數據轉化為準確的決策,及時、主動地確保資產安全、幫助設備更好地運行、消耗更少的燃料、更高效地部署服務,并且最大限度地減少意外停機時間。

PowerUp正是GE的工業互聯網技術在風機上的一個軟件應用,它賦予了風機風力感知能力,幫助風電場實現實時的自我調節,以達到最佳運行狀態。能夠實時調整例如速度、扭矩、間距、空氣動力學和風機控制等因素。除提高效率并減少計劃外停機,該技術還大幅提升了性能——即發電能力提高了5%,相當于每個風機的利潤增加20%。

圖示PowerUp如何協作風機運轉的工作流程

【小案例】以德國大型電力企業意昂集團的數據為例,283臺風機通過配備GE的智能風驅軟件(Wind PowerUp)增加了4%的輸出電量。若考慮到環境和場地條件的影響,這一自定義軟件平臺可將風電場的輸出電量增加5%,這相當于每年增加40千兆瓦的發電量,足以提供大約4000個美國家庭一年的用電。PS.下圖為無所不能(caixinenergy)小編查找資料偶然發現的超美風機構造圖,雙手奉上。

(本段圖片均來自GE公司官網)

IBM |“大數據”預測風電和太陽能

IBM一直以數據處理見長。法寶一·HyRef解決方案|這個名為“混合可再生能源預測”(HyRef)的解決方案,可以利用天氣建模能力、先進的云成像技術和天空攝像頭、接近實時的跟蹤云的移動、并且通過風力渦輪機上的傳感器監測風速、溫度和方向。此外,HyRef可以通過整合這些當地的天氣預報情況,預測每個單獨的風力渦輪機的性能,進而估算可產生的發電量。

圖示Hybrid在自然環境與風機起協調作用

法寶二·Firestorm超級計算機。據了解,IBM還與丹麥維斯塔斯公司與合作開發了Firestorm超級計算機,用于進行風電數據的計算和分析,可以幫助風電投資者更高效的選擇風電場場址,還可以精確告訴投資者,應該如何設計風場,在某一點應該采用哪種類型的風機更合適。

IBM+維斯塔斯超級計算機的機房(圖片來源:網絡)

法寶三·IBM與氣象預測。就在上個月末,IBM宣布與天氣預測公司The Weather Company展開合作,為企業提供實時天氣分析信息,幫助企業靈活決策。根據協議,The Weather Company旗下子公司WSI將會把大部分天氣數據服務轉移到IBM的云服務中,這包括超過10萬個信息收集傳感器、飛行器和無人機,以及數百萬部智能手機,而這些數量龐大的數據服務每天可支持260多億氣象預測。

IBM認為,分析天氣數據和能源消費情況可以幫助我們節省能源。許多能源公司和公共事業單位認為70%的大停電是由天氣情況引起的。

法寶四·IBM進軍物聯網市場(少不了納入電網和其他能源設施)。同時,IBM還宣布成立物聯網事業部,并計劃在未來四年內投資30億美元進軍物聯網市場。物聯網事業部其實是IBM“智慧地球”概念的延伸。早在2008年11月,IBM的CEO彭明盛就提出“智慧地球”的概念,即利用傳感器將電網、交通設施(鐵路、公路、橋梁、隧道)供水系統、油氣管道等普遍連接,形成所謂的“物聯網”,再與現有的互聯網相結合,實現人類社會與物理系統的整合。雖然,IBM是在布局比風能數據監測更大的圖景,但由此可以看出,數據分析處理在未來給工業生產和人類生活帶來的無限可能不可小覷。

IBM與斯洛伐克電力公司合作開發智能公路,解決維也納與伯拉第斯拉瓦電動汽車高速公路充電問題(本段圖片除特殊標注均來自IBM公司)

Altaeros Energies|熱氣球一樣的風力發電機

雖然,這款風機稱不上智能風機,外形看起來也有些蠢萌(??ω??),但是千萬不要懷疑它的發電能力——高空風力大,其產生電能是在常規高度發電的兩倍,說不定也是下一代風力發電的發展方向。

這款名為飄浮式渦輪風力發電機(Buoyant Airborne Turbine,BAT)是由麻省理工學院下屬的清潔能源公司Altaeros Energies研發制造。它是一艘充滿氫氣的小型中空飛艇,其中心裝有一個巨大的風力渦輪機,能漂浮在304米的空中迎風發電,并將能量傳輸回地面。

萌萌的BAT君不怕暴雨也不會影響鳥類和飛機飛行。BAT的工程師將BAT設定為在遭遇時速100英里的大風和強降雨時自主停靠其地面站點,待暴雨結束后繼續產生電力。BAT的飛行高度被限制在600米以內,外殼還裝有輕便指示燈和一盞夜間警示燈以提醒附近的飛機。

BAT身上除了裝了一個巨大的風機還有富余的載荷能力,能搭載手機天線、VHFUHF對講機天線、無線互聯網、視頻和紅外攝像機、氣象設備等額外系統。

BAT還有一個巨大的優點就是“能干活,不能吃飯”。風力發電的第二大成本就是運輸安裝,而運輸BAT君無需大型起重機、塔吊或受限制的地面風電項目的基礎設施,比傳統風機節省了90%的安裝和運輸成本。更可怕的是,它產生的能量還是同類等級塔上架設的風力渦輪機的兩倍。傳統風電機們,顫抖吧!

(本段圖片來自altaerosenergies公司官網,視頻來自機械美學)

篇9

6月中旬是海上風電施工建設的有利時機。在如東的東凌沿海,江蘇海力風電設備科技有限公司(下稱海力風電)所屬的70畝專用碼頭上,工人們正在對一個海上風機單樁做除鋅;碼頭上還滿當當地放著已經施工完成的其他海上風電裝備。在潮水漲起來的時候,完工的裝備就可以直接通過船舶運送到相應的海上風機所在地。這個碼頭目前處于超負荷運轉的狀態,海力風電已決定在如東的另一個港口,新建一個更大的碼頭暨生產基地。

離東凌碼頭20多公里,坐落著海力風電25000平方米的廠房。廠房的旁邊,另一個面積略小的新廠房正在施工建設中。待廠房建設完畢,海力風電的產能就會進一步擴大。

創辦于2009年8月的海力風電,現已成為中國最大的海上風機塔架和海上風機基礎導管架承載平臺制造商。面對未來,海力風電的上上下下都卯足了勁――擴建廠房、興建碼頭和基地,只待海上風電的大爆發。

“前幾年賺的錢幾乎都拿來擴大生產了,希望海上風電產業能夠快速發展起來?!焙A︼L電董事長許世俊在匆忙趕會的途中對《能源》雜志記者意味深長地說。

盡管十二五時期海上風電裝機量只完成了不足兩成的目標,但這完全沒有影響業界對海上風電十三五實現快速增長的信心。相反,幾乎大家都認為,過去的緩慢發展已經為未來的大發展做好了充分的準備,海上風電已成為能源產業的投資風口。

但從現實來看,海上風電的政策法規以及相關標準等上層建筑遠未完善,個中缺失和漏洞何時補齊并沒有時間表;技術產能以及配套設施等經濟基礎亦是薄弱,海上風電產業鏈仍然是一個尚未強健的弱者。

這些都構成了海上風電投資風口之下涌動的暗流。如何看清暗流、避開暗流成為當前必須重視的問題。這些也都是海上風電爆發前必須解決的問題。

在《能源》雜志主辦的2016能源中國行尋找風能的潔凈世界暨“迎增長”海上風電發展與投資研討會上,海上風電的各界人士對此都提出了各自的看法;同時,我們還調研了海上風電產業的多方代表。至此,一個更加清晰的海上風電產業圖景呈現在了我們面前。

爆發的新“風口”

或許還沒來得及對未完成的十二五目標扼腕,海上風電產業就已快速進入了被照耀得光芒萬丈的十三五。

從東海大橋海上風電項目核準建設至今,我國海上風電的誕生至今歷時8年。到2015年底,全國海上風電并網容量僅75萬千瓦,沒有實現十二五規劃目標。

海上風電過去幾年的慢速發展,仿佛使得大家都憋著一口氣――未來要加快發展。 2015年底,國家能源局的《全國海上風電開發建設方案(2014―2016)》中,44個海上風電項目被列入建設方案,總容量超過1000萬千瓦。另據業內人士透露,正在編制的“十三五”規劃初步提出,海上風電發展目標是到2020年開工建設1000―1500萬千瓦。在龐大的規劃數字下,無論是業主,還是設備制造企業,都不約而同地制定了遠超過去的發展目標。

海上風電資源豐富、不占用土地、靠近電力負荷中心,兼具多重優勢。在煤炭、石油、光伏,以及陸上風電等一次能源出現過剩的情況下,海上風電猶如一個尚未開掘的寶藏,成為能源產業投資新“風口”。

近段時間以來的各種場合和相關活動里,海上風電“蓄勢待發”、“春天來臨”、“迎來拐點”、“飛躍式進步”等詞匯高頻率出現?!拔覀內ツ甑挠唵尉烷_始有較大增加。”某家海上風電零部件生產企業的銷售人員愉快地說,“現在全國各地都有我跑不過來的活動和市場?!?/p>

根據國家可再生能源中心的統計,2015年,我國新核準海上風容量約201萬kW,新增裝機容量約30萬kW??梢姡略鲅b機的速度已在加快。

作為最大的風電運營商,國電集團將海上風電作為了未來發展的重點。國電集團公司副總經理謝長軍近日透露說,國電集團已明確了以“上山、下海、進軍低風速”為核心的戰略轉型,加大經濟發達、送出條件好、消納能力強、電價水平高的中、東、南部地區風電市場開拓力度,加快開發海上風電市場。未來五年,國電集團將新增200萬千瓦海上風電項目。

曾經吃到了中國海上風電“第一個螃蟹”的華銳風電,現已將觸角從近海延伸至了深海。華銳風電總裁徐東福在尋找“最美風電場”的活動中表示,中國海上風電經過多年的沉淀和積累,蓄勢待發的機會即將來臨。華銳風電正在探索離岸型、漂浮式、深海海上風電機組。

除了整機商,以海力風電為代表的制造企業,也已開始厲兵秣馬。這幾年來,海上風機設備占海力風電集團全部收入的比重逐年提高,預計很快將超過其陸上風機設備的銷售收入。此外,海力風電還有延伸產業鏈的計劃,試圖在十三五期間能夠找到合適的風資源,自己成為海上風電的運營商。顯然,海上風電將成為海力集團未來發展的重點。

“增加產量、降低價格,才會有競爭力?!焙A︼L電董事長許世俊說,“我們計劃用兩年到三年的時間在小洋口港區新建一個深水港碼頭,通過擴大生產和提高運輸的能力,形成一個在行業內具有重大影響力的海上風電場產業鏈基地;我們要在現有生產能力的基礎上,擴大風電配套產品的種類,力爭使海力集團成為全國最大的海上風電場風機配套設備制造商。”

這些企業的情況都并不是個例,十三五期間的發展重點從陸上轉向海上是風電產業界普遍的戰略。而從海上風電的地域分布來看,江蘇占據最主要的位置。截至2015年底,江蘇省核準的海上風電電項目占我國海上風電核準總容量的64%,其中,如東是江蘇建設海上風電的大本營。

截止到去年年底,如東的近海和潮間帶的海上風電裝機是60萬千瓦。如東縣能源局局長張俊對《能源》雜志記者說,如東潮間帶的風電已經基本開發完畢,一些項目正在向近海10米水深進行開發。南通市的十三五規劃已有初步方案,計劃十三五期間, 如東暨整個南通地區的海上風電規劃總量為160-170萬千瓦的規模。目前,這一方案正在征求社會各界意見。

在江蘇之后,福建省則是海上風電發展的后起之秀,該省也對海上風電發展寄予厚望。福建省“十三五”規劃綱要中提出,要積極推進一批海上風電項目建設,力爭到2020年全省風電裝機規模比2015年翻一番。

不過,即使是全力推動海上風電發展的業內人士,也有不少對受到熱捧的海上風電可持續發展存在著憂慮。一位運營商的管理層人員謹慎地說,各地明確規劃的海上風電項目中有很多的前期工作都還存在不確定性。“十三五”期間想要實現這些項目的全部落地存在很大的困難,建議有關部門要盡早出臺后續項目規劃。

高成本硬傷

投資風口之下,是海上風電項目成本幾乎倒掛的事實。從業者們心里清楚,如何降低成本是擺在面前必須邁過的一道坎,否則所有的投資都將沒有意義。

國家發展改革委2014年6月印發的《關于海上風電上網電價政策的通知》(發改價格〔2014〕1216號),為海上風電上網電價定下了基調。該通知規定:2017年以前(不含2017年)投運的近海海上風電項目上網電價為0.85元/kWh,潮間帶風電項目上網電價為0.75元/kWh。

但在這樣的上網電價水平上,如果沒有地方的配套支持政策,海上風電項目的收益水平難以保證。

由于海上環境的特殊性,海上風電主機設備價格更高,單樁、導管架等風機基礎施工程序復雜,還需采購配備施工船舶、打樁錘等專業裝備,這些因素導致了海上風電建設成本遠高于陸上風電。以龍源如東海上風電場為例,潮間帶風電場每千瓦造價是同區域陸上風電的2倍,近海風電造價更高。

據國網能源研究院統計,海上風電的平均投資成本約為陸上風電的2.8倍。2015年,中國海上風電的平均投資成本約為2400美元/千瓦(折合人民幣14743元/千瓦)。另據彭博財經數據統計,中國現有大部分海上風電項目的度電成本約為0.16-0.23美元/千瓦時(折合人民幣0.98-1.41元/千瓦時),遠高于煤電、氣電和陸上風電的度電成本。也高于國家發改委規定的海上風電上網電價。

“隨著海上風電項目逐步向更遠的外海轉移以及選址的復雜性,海上風電項目的初始投資成本將進一步提高。”國網能源研究院新能源研究所所長李瓊慧說。

成本提高的同時,上網電價并沒有相應提高的趨勢。國家能源局新能源和可再生能源司副司長史立山近日透露,海上風電的電價政策是明確的,再提高電價不大可能。從目前來看,十三五期間保持電價水平不變是合理的。

既然上網電價難有提高的空間,海上風電自身降低成本則成為唯一的出路。業內達成共識的是:技術創新帶來的主機設備價格下降和施工成本下降將是海上風電降低成本的主要空間。

龍源江蘇海上風電有限公司黨委書記高宏飆在福建和江蘇的海上風電項目均有豐富的經驗。對于如何降低成本,他建議說,設備制造商應持續改善風機設計,做到所有重要零部件都能國產化,降低生產成本;對于海上風電開發商,建議持續強化施工技術創新,自主研發和引進更高效的專業施工裝備,根據不同海域的海況、地址條件差異,選擇適合的基礎形式和施工工藝,降低施工成本。

必維新能源部經理田磊接受《能源》雜志采訪時則表示,隨著技術的發展和經驗的積累,中國海上風電現在已經有很多降低成本、優化投資的空間,比如基礎和安裝方面,可采取更優化的方案和設備配置來降低成本。而施工、安裝成本在海上風電項目建設總成本中占比超過40%,如能較大幅度的降低施工、安裝成本,項目投資也就會有可觀的下降。

另一方面,以大數據分析、物聯網技術為代表的信息科技與海上風電的結合也是降低其成本的一條路徑?!癐T技術在降低海上風電項目全生命周期的成本方面是可以發揮作用的。”IBM大中華區能源與電力行業總經理余紅光對《能源》雜志記者說,“我們正在和一家海上風電運營商合作,整合其風機選址、運維的各項數據,包括氣象數據等,使之做到風機數字化,實現物理世界和虛擬世界的融合,以提高風機的出力。”

但不容樂觀的是,降低成本的過程可能并不會很快,未來十年的海上風電發展或許都將離不開補貼。按照目前的情況,有機構預計到2030年,海上風電才將普遍實現平價上網,度電成本比目前下降40%左右,達到約0.6元/千瓦時,開始具備較強的市場競爭力。

缺失的法規標準

如果說海上風電降低成本的路徑還算比較清晰的話,如何完善相關的法律法規以及行業標準規范,則是一項繁雜得多的工作,同時也是一項影響海上風電未來發展的關鍵因素。

海上風電前置審批手續復雜,涉及能源、海洋、海事、環保、軍事等多個管理部門,目前僅蘇北海上風電建設納入全國海洋主體功能區規劃,海域利用等問題溝通協調難度較大。

“現在還沒有一個十分規范的審批流程和規范,拿到項目的海上風電運營商可以說都是各顯神通,通過各種手段才拿到的。”說起海上風電的審批,一位地方政府的官員無奈地說道。

在海上風電開發前期,需要開展工程用海預審、海洋環境影響評價、海纜路由調查、接入系統設計、通航安全評估等多個專題報告,不僅涉及發改委、能源局,還涉及到海洋、漁業、環保、軍事等多個部門。盡管國家能源局會同國家海洋局制定了支持海上風電發展的有關管理制度和辦法,但在實際操作中,各地的管理標準不一,大大延長了前期工作的周期。

例如,中廣核如東150MW海上風電場項目于2007年獲得國家發改委批準“路條”。2007年至2013年, 中廣核花了六年時間才完成包括海域環評報告、用海預審,通航許可,海域路由審批等多項前期準備工作。2013年6月25日,該項目終于獲得國家發改委正式核準。

“海上風電項目海域使用論證獲取許可、通過海洋環評、通航安全論證的周期一般需要2年以上,延緩了海上風電前期工作進程。”高宏飆說,“希望相關部門能進一步明確海上風電審批的主責機構,理順審批流程,簡化審批程序,建立統一協調機制,使得項目在市場情況變化前能夠及時抓住機遇上馬,降低開發的風險?!?/p>

而作為直接主管部門的地方能源局,對于海上風電涉及面較廣的難題也是比較頭疼。張俊說,海上風電的開發既要服從當地的經濟建設,更要服從沿海港口開發的需求,不能因為海上風電的開發而影響江蘇港口的開發。從去年開始,如東海上風電開發的相關領域顯現出了一些矛盾,比如港口航道、海上漁業養殖區、海洋保護區、海上軍事設施(雷達)安全性等等。

為了解決這些問題,如東能源局已不遺余力。“我們委托南通水科院圍繞海上風電場區、海洋動力環境進行了專門的研究;我們還委托了國家交通部的安全研究所,就如何破解海上風機建成后對海事部門的雷達的影響等做了一些專門的研究。在長三角一帶,特別是在上海港兩側的主航道,交通航線的密度非常大,所以我們對海上風電開發對航道的影響也做了一些研究?!睆埧≌f。

面對這些問題,國家能源局方面也有計劃做出改進。史立山日前在一次會議上表態說,海上風電項目建設的管理體制是明確的,項目核準權在地方。未來海上風電管理的規章制度,程序會更加地清晰透明。

而除了前期的審批程序缺乏規范之外,海上風電的部分前期工作技術標準也還未形成完整的標準體系。工程基礎設計、海上升壓站設計、防腐設計、施工安裝、運行管理和維護等方面均缺乏技術規范,難以對海上風電場工程全過程實現有效指導。

從國際經驗來看,歐洲是當今世界海上風電開發的主戰場,規模和技術處于世界領先地位。根據中國風能協會的數據,截至去年底,英國海上風電裝機容量達到506.05萬千瓦,排在世界首位。

英國的蘇格蘭地區跟中國的如東地位相似,都是該國海上風電開發的主戰場。蘇格蘭國際發展局接受《能源》雜志記者采訪時表示,蘇格蘭的企業享受著具有足夠支持力的政策環境是海上風電發展成功的主因,比如,蘇格蘭設立了7個低碳企業專區,此外,政府還對海上風電提供了上億英鎊的基金支持。

“蘇格蘭政府極大地熱衷于發展可再生能源行業,且一直持續于為可再生能源提供協助。目前有不少中國企業都有意愿到蘇格蘭投資海上風電場,我個人觀點是,這些都是英國政府補貼資助資促成的項目?!碧K格蘭國際發展局能源與低碳技術部門的前瞻項目高級主任Ian McDonald對《能源》雜志記者說。

孱弱的產業鏈

其實,無論是成本、政策還是技術,歸納起來都可以說是一個問題――中國海上風電的產業鏈還不成熟。

與陸上風電相比,影響海上風電的發展因素更為復雜,也更加需要整個產業鏈的共同發展。從數字上看,海上風電投資成本構成中風機僅占一半左右, 建設安裝和并網成本占47%。必須要有整個產業鏈上下游的合作,才能實現整個海上風電產業的快速發展。

“一個產業健康發展的關鍵是生態系統的健全和高效協同。”IBM大中華區認知解決方案事業部能源與電力行業總監李國志認為,中國海上風電還需要有一個完善、成熟、全產業鏈協同創新的生態系統。其中,利用數字化技術整合風電行業價值鏈,提升客戶體驗和價值,是行業上下游企業共同面臨的挑戰。打通產業鏈的一個核心的技術是物聯網,同時有效結合大數據和認知計算技術。風機本身的智能化就會產生大量的數據,通過這些運維數據不僅可以幫助運營商優化風電場運行和維護,同時也可以幫助設備廠商優化產品設計和質量等。

目前整個海上風電產業鏈的薄弱,或將成為未來制約其大發展的根本因素。“2016年已過半,從現在的情況看,十三五規劃多半完成不了。”一位業內人士難掩焦慮,對海上風電產業鏈的現狀提出了多個問題,“你看看現在有幾個打樁錘,有幾條支腿船?4兆瓦以上風機配套葉片模具有幾副?配套產業跟不上,都將是未來的瓶頸。”

海纜是海上風電產的一個關鍵零部件,中廣核如東海上風電項目的海纜采用的是國內最長的110KV三芯海纜。在該項目的建設過程中,曾因為出現極端天氣,導致海纜鋪設可能出現毀滅性打擊?!澳莾商煳艺拚薜乃恢?,一顆心都吊著。”中廣核風電華東分公司副總經理徐成根回憶起來仍然心有余悸,“要是海纜出現大問題,整個項目都會遭遇致命的損失。”

曾參與起草海底電纜國家標準的東方電纜目前正在加緊研發更新的海纜技術和產品。東方電纜副總經理夏峰介紹說:“我們現在正在和合作伙伴一起研發300公里的直流輸電海纜,新的產品預計將在年底完成。在降低海底電纜的電流損耗方面,我們計劃在材料的改進和提升、工藝選型以及結構的選型上進行改進。另外,我們還在關注浮式動態直流發電海纜的研發,這也是為了滿足海上風電20年的發展規劃。海底電纜的發展趨勢,除了電壓等級的提升,更重要的應該是大長度的連續制造,以及動態環境下的應用。”

除了海纜之外,一些其他關鍵設備和施工產能都還有提高水平的空間。中廣核如東項目當初擬采用無過渡段單樁基礎,但選擇施工設備時遇到了難題:若采用國內大型浮吊打樁,樁的垂直度控制難度大;若采用支腿船打樁,國內僅有的兩艘支腿船吊重又不夠,且招標存在局限性。最終其利用試樁工程進行了新工藝的試驗,采用了搭設穩樁平臺控制沉樁的垂直度。

海上的特殊環境也是安全和造價不可控的一個因素。中廣核如東項目離岸距離較遠,最近距離25km,最遠距離30多km。為了確保安全,每次臺風來臨前海上所有施工船只(施工高峰期近30多艘船舶)都需撤場進港避風,2015年就有三個臺風造成項目施工船舶撤場。撤場一次將造成近千萬的損失。

徐成根說,目前我國的海上風電建設仍在起步階段,國內的設計、施工能力及現有的大型船機設備有限。如國內有5個以上項目的海上風電項目同時建設,施工設備的資源就會相對緊張。此外,部分新介入海上風電設計的單位技術能力也有待提升。

數字化技術也將在海上風電發展中扮演重要角色。作為海上風電發展的一個加速器,數字化可以降低海上風電的成本和風險,這一點在陸上風電的發展中已經得到了驗證。“在海上風電的啟動階段,海上風電自身的裝備、制造、設計、施工等技術進步將起到基礎和關鍵作用,但數字化技術的應用部署同樣需要得到重視?!盜BM大中華區能源與電力行業解決方案專家張永平說,“中國海上風電發展突破一定的技術門檻后,數字化技術的加速器作用將愈發明顯。”

篇10

關鍵詞:波特鉆石模型;酒泉風電產業;競爭力;分析

中圖分類號:F426.1 文獻標識碼:A 文章編號:1003-4161(2011)02-0047-04

目前,在煤炭、石油、天然氣等化石能源日益枯竭,環保壓力加大的情況下,如何因地制宜地發展污染小的新能源和可再生能源,實現可持續發展,已成為當代社會必須面對的一個問題。風能是一種永不枯竭、潔凈、無污染、可再生能源,合理開發利用風能資源是有效增加能源供應能力,實現能源可持續發展的重要措施。

2008年5月,酒泉市正式啟動了中國第一個千萬千瓦級風電基地的建設,總投資達1200多億元,遠期達到3565萬千瓦裝機,是繼西氣東輸、西油東送、西電東送、青藏鐵路之后西部大開發的又一標志性工程。本文利用波特的產業競爭力鉆石理論,通過對酒泉風電產業競爭力分析,深入解析酒泉風電產業所處的競爭環境、產業競爭的關鍵因素,為制定和調整產業政策、為政府決策提供理論依據。

一、波特鉆石模型涵義

波特鉆石模型(Michael Porter diamond Model),又稱鉆石理論、菱形理論、國家競爭優勢理論,是美國哈佛商學院著名戰略管理學家邁克爾?波特提出的用于分析特定產業國際競爭力的理論模型。該理論把決定一個國家、地區某種產業競爭力的因素細分為生產要素、需求條件、相關產業和支持產業的表現、企業自身因素(包括企業戰略、結構、競爭對手的表現)四大要素,以及政府與機會兩大變數。這些要素彼此雙向作用,形成鉆石體系。

其中,生產要素內部,包括天然資源、氣候、地理位置、非技術工人、資金等初級生產要素,隨著企業的發展壯大對企業競爭力的影響越來越小;而現代通訊、信息、交通等基礎設施,受過高等教育的人力、研究機構等高級生產要素,對獲得及提升競爭優勢具有越來越重要的影響力,特別像高級專業人才、專業研究機構、專用的軟、硬件設施等專業生產要素的精致程度,直接決定了企業或產業的競爭優勢、競爭力水平。

需求條件中,國內需求市場是影響產業競爭優勢的第二個關鍵要素,它不僅有助于發展規模經濟、提高效率,而且是產業發展的動力,會刺激企業改進和創新。

相關及支持產業是影響產業競爭力的第三個關鍵要素。優勢產業不是單獨存在的,而是與相關和支持性產業休戚與共,一個產業的潛在優勢在很大程度上決定了它的相關產業,尤其上游產業的競爭優勢?!爱a業集群”現象集中體現了相關產業優勢在提升競爭力中的作用。

特定的企業戰略、結構和同業競爭格局會影響企業發展走向。國內市場存在著強有力競爭對手,會刺激企業努力提升并保持自身特有的競爭優勢。一個企業隨著企業戰略、結構的優化,沖破同業競爭的擠壓后,就會確立起競爭力優勢地位。

機會是影響四大要素關系發生變化的重要因素。新的機會,比如科技發明創造的重大突破引發新技術的廣泛應用、生產成本突然改變(如石油危機)、金融市場或匯率的重大變化、市場需求的劇增、政府的重大決策甚至戰爭等,都會在影響特定產業原有發展格局的同時,催生新的發展機會。適應新變化,、滿足新需要的競爭者會利用新的機會獲得競爭優勢。

政府提供企業所需要的資源,創造新的機會和壓力,創造產業發展的環境,為企業發展提供了企業自身不能解決的外部環境或成本,是擴大鉆石體系張力的重要力量。

這些要素彼此環環相扣,相互影響,共同作用,形成一個產業動態系統,發展成產業簇群,達到最優競爭力;若只擁有其中的某一項,或擁有全部要素但缺乏有機結合,未必就會產生競爭優勢。

二、基于波特鉆石模型理論的酒泉風電產業競爭力分析

波特“鉆石模型”為深入剖析影響酒泉風電產業競爭力的各種因素,展望未來發展前景,提供了清晰的理論分析框架和思考問題的思路。

(一)生產要素

1.低級要素。一是地理位置優越。酒泉是古絲綢之路上的交通要道,也是甘肅、新疆、內蒙古、青海、五省區上的交通要沖,被譽為新隴海蘭線上的“金三角”和歐亞大陸橋上的交通樞紐,地理位置十分重要。

二是風能資源豐富。酒泉市是風能資源富集區,瓜州縣、玉門市荒漠地區、肅北馬鬃山地區素有“世界風庫”之稱,初步測定可開發利用的風能在4 000萬千瓦以上,特別是風力能量密度大,風能富集區年平均有效風功率密度在每平方米150瓦以上,風速年內、年際變化小,有效發電時數達6 000小時/年以上,滿負荷發電2 300小時/年左右,風能資源得天獨厚。

三是氣候環境良好。酒泉極限低溫不低于一30%,空氣濕度低,沒有鹽霧、冰凍等自然災害,有利于延長風機壽命。適于開發建設風電場的大都屬于荒漠戈壁區域,不占用耕地,并且臨近交通干支線,地勢平坦,投資成本低。區內黑河、疏勒河、哈爾滕河三大水系及配套的大中型水利工程,與風電形成互補。

四是基礎設施完善。酒泉工業園區風電產業園是省級風光電裝備制造特色產業基地,園區內道路、供排水、電力、通訊、公共交通等基礎設施完備,產、供、銷服務體系健全,滿足風電項目發展的需要。

五是運輸成本較低。風電機組因其特殊的組成結構,運輸成為最大的制約因素,特別是其中的風機葉片、塔筒等部件,遠距離運輸不但成本較高,而且容易造成損壞,影響使用壽命。酒泉境內鐵路、高速公路及城鄉公路網絡健全暢通,蘭新鐵路、敦煌鐵路、連霍高速公路和國道3 12線貫穿全市東西;酒泉風光電裝備制造產業基地距瓜州風場不到300公里,距玉門風場不到100公里。酒泉處于全國風能資源最豐富區域的中心點上,在酒泉發展風光電裝備制造產業既可滿足酒泉及省內風電建設的需要,還可以輻射內蒙古、新疆、青海等風能資源富集區,裝備產品運輸距離近,運輸成本低,能最大限度地減少損壞率,提高企業收益水平。

2.高級要素。目前我國已掌握兆瓦級以下風電機組的設計技術和制造技術,并正在自主研發兆瓦級風電機組,有些企業已生產出產品。但我國風電技術仍處于發展的初期階段,與國外相比,技術落后、產品質量低,很多關鍵原材料或零部件主要依靠進口。同時,風電產業是科技密集型和人才密集型產業,對人才的需求,特別是高素質人才的需求十分旺盛。從酒泉風電企業用工需求來看,預計到2015年將達到2萬人以上。目前,酒泉市風電產業高素質人才比較缺乏,現有的風電技術骨干大多是從其他行業轉入,高層次風電專業知識和技術儲備不足,具備創新、國際交往能力的復合型風電人才和優秀風電總設計師尤為短缺,從長遠來看,會制約風電產業的發展。

(二)需求條件

1.風電是全球能源發展新的增長點。出于能源安全的考慮和應對氣候變化的壓力,大力發展風電產業已成為世界能源發展的大趨勢。歐洲風能研究會有報告指出,最近6年來,人類從風能上得到的能源年均增幅達30%,風電已成為世界各國普遍接受的替代能源。有資料表明,至2008年年底,全球風電總裝機容量已達1.2億千瓦以上,同比增幅達28.8%。預計到2020年,全球風電裝機總容量將超過12.31億千瓦,屆時風電年發電量相當于同期世界各國電力需求的12%,最高可滿足全球20%的電力需求,相當于今天的水電。正如全球風能理事會主席奧沃斯?澤沃斯教授所說:“風電已經成為最具吸引力的發電投資,不論是從經濟角度還是從增強國家能源安全角度,或保護環境和促進經濟發展的角度?!?/p>

2.發展風電是優化能源結構重要途徑。我國長期保持以火電為主的電源結構,從環保和資源節約出發,水電、核電和風電今后將得到更大的政策支持。風能是一種清潔永續能源,利用風能發電,與傳統能源相比,可以從根本上解決硫、粉塵、碳排放等造成的環境成本問題。據世界能源委員會的測算顯示,平均每提供100萬千瓦時的電量,風電能減少600噸二氧化碳排放。與太陽能、生物質能等其他可再生能源相比,風電具有產業成熟度高、發電成本低、對自然環境和社會環境影響小等優點。無論從能源角度,還是從環境角度,風電是未來發展的重點,是今后我國可再生能源發展的首要選擇。

3.風電并網。風電價格高于常規火電價格的現實,制約著風電的發展,壓制了風電市場需求。雖早在1994年、1999年原電力部、國家計委和科技部,明確提出了全部、全額收購風電的要求,但在實際操作過程中,有關差價分攤、綠色電價和稅收補貼等缺乏具體規定,相關政策執行不到位,風電高價只能在電力系統內部(如風電場所在的地區電網)消化。灑泉作為中國西部經濟欠發達地區,人均用電水平低,承擔高電價能力有限,在缺乏優惠政策支持的情況下會嚴重地制約風電發展。

(三)相關和支持產業

風電產業的相關和支持產業,包括以風電產品為主線,圍繞風力發電及其技術條件保障而形成的整個產業鏈。其中,風力發電機零部件制造、風力發電機整機制造、風力發電場分別處在產業鏈的上游、中游和下游。

1.風力發電機零部件制造。目前,國內已形成較為完整的風電產業制造和配套部件專業化產業鏈,風電零部件生產供應體系日趨完善,涵蓋葉片、齒輪箱、發電機、變槳偏航系統、輪毅、塔架等主要零部件的生產,能夠滿足國內風電產業發展的需要。但風電機組控制系統和變流系統等核心部件的國產化程度較低,主要依賴進口,對風電機組產能有一定影響。

2.風力發電機整機制造。酒泉風電裝備制造產業雖然起步較晚,但發展迅速,已取得了一定進展。酒泉市政府明確提出要將風電產業作為加快酒泉經濟發展的一項支柱產業來抓,從組織領導、資源調查評估、制定發展規劃、項目協調爭取、開展招商引資等方面開展了一系列卓有成效的工作,為加快酒泉市風力發電裝備制造產業的發展,實現風電產業的新突破打下了堅實的基礎。

酒泉新能源裝備制造產業園作為風電產業孵化器和發展平臺,風電裝備支撐能力不斷增加。產業園地處主要風力發電場的中心位置,規劃面積10平方公里,規劃重點布局建設風力發電機組裝、風力發電機葉片制造、風力發電機塔架塔筒制造、鍛鑄件及法蘭制造、電器及控制設備制造、研發及高科技服務等六大類項目;最終建設成為集研發、制造、認證、測試、培訓、配件供應、高科技服務為一體的西北地區最大的風電產業裝備制造基地。2010年,已入駐風電裝備制造企業達到15戶,年總裝風力發電機組500套,風電裝機能力達到75萬千瓦。

從外部宏觀環境來看,目前我國風電基礎研究投入相對不足,至今沒有建立國家級的風電技術研發平臺和產、學、研有機銜接、完善配套的技術研發體系,尤為重要的是,我國還沒有掌握風電整機總體設計核心技術,更缺乏該領域高級專門人才隊伍,尤其是對兆瓦級以上風電機組的整體設計能力還很薄弱,很大程度上仍依賴于技術跟蹤,不能形成具有國際先進水平的自主研發能力和擁有自主知識產權的核心技術,不利于風電產業的長遠可持續發展。

3.風電場

早在2008年初,酒泉千萬千瓦級風電基地“十一五”建設方案已獲得國家批復,按2010年建成500萬KW規劃和布置,2015年裝機容量達到1271萬KW以上,2020年達到2000萬KW。

按照灑泉風電發展規劃要求,電網公司對甘肅330KV主網架進行了改造,在河西各主要變電站安裝了穩控裝置,達到10萬KW的送出能力;投資120億人民幣建設河西750KV電網,送出能力可提高到318萬KW,為酒泉風電基地風電輸出提供了保障。

(四)企業戰略、結構和同業競爭

近幾年來,我國風電發展勢頭強勁,裝機規模以年均100%以上的增幅迅速擴張。目前國內有至少超過了30家有實力的公司(企業)已經或準備涉足風電投資。這些公司(企業)中,有勢力強大的中央發電公司,包括5大發電集團和神華集團、三峽總公司等等,都制定了較宏偉的風電發展規劃,投資地域分布在全國各風能資源豐富的地區,是風電投資競爭的主力軍;也有由各地能源公司構成的地方風電公司,包括北京能源、廣東粵電等,投資地域以各自轄區為主;還有外資能源投資商,包括西班牙EHN公司、美國金州等,這些投資商主要通過與國內投資商合作的方式介入,其競爭實力不可小視。

隨著五大發電集團悉數進入風電領域,以及神華、華潤、國投以及國家電網公司、中國水電建設集團、中國水電工程顧問集團等加速投資開發風電項目,風電市場會發生很大的變化,很可能會形成與目前傳統發電市場相似的寡頭競爭局面。

(五)政府和機會

我國風電產業面臨的機會主要來自政府重大決策帶來的風電產業發展環境的改善。

為支持促進風電發展,國家早在多年前就出臺了一系列法規政策。2001年國家出臺政策,決定減半征收風電增值稅;對外商投資風力發電項目采購規定范圍國產設備的,實行退還增值稅進項稅金政策,有效減輕了風電稅負。2006年《可再生能源法》頒布實施,風電作為可再生能源,享有優先上網、電網企業全額收購上網電量的優先性,以及風電機整機進口、單機容量800千瓦以上的可以免除進口環節關稅和增值稅的優惠。2008年《風力發電設備產業化專項資金管理暫行辦法》明確了國產風機鼓勵性補貼辦法,對降低風力發電機組造價起到了一定作用。2010年4月1日正式實施的《可再生能源法》(修正案),明確規定,電網企業應當“全額收購上網電量”,國家實行“可再生能源發電全額保障性收購制度”,同時補償可再生能源上網電價高于常規能源發電平均上網電價的差額,進一步為可再生能源的開發利用清除了制度和技術等方面的障礙,提供更有力的扶持政策。

為加快風電產業發展,甘肅省委、省政府提出了“建設河西風電走廊,再造陸上‘三峽”’的戰略構想,2008年國家批復同意了《建設酒泉千萬千瓦級風電基地的規劃》,遠期規劃總裝機3 665萬千瓦。2009年,世界首例、中國第一個千萬千瓦級風電基地――酒泉千萬千瓦級風電基地380萬千瓦風電場項目開工建設,拉開了甘肅能源發展戰略調整的序幕。2010年,國務院頒布了《關于進一步支持甘肅經濟社會發展的若干意見》和《關于進一步支持甘肅經濟社會發展若干意見重點工作分工方案》,對以酒(泉)嘉(峪關)為中心的風電基地建設、酒泉風電裝備生產基地建設、研究創新當地用電補貼政策等重大事項作了具體規定。這一系列國家層面的風電產業優惠和鼓勵政策,為風電產業發展提供了優良的環境。

三、結論和建議

根據鉆石體系分析方法對酒泉風電產業各要素的分析可以看出,(1)酒泉風電產業在生產要素方面,初級要素有突出優勢,高級要素明顯不足;(2)在需求市場方面,存在較大的提升空間;(3)在相關和支持產業方面,上下游產業鏈條有待加強,風電機組制造技術還需創新發展,風電場并網及電力送出矛盾突出;(4)在企業戰略和競爭對手方面,風電特許權招標的實行,使得風電產業面臨非常激烈的市場競爭,很可能形成與目前傳統發電市場相似的寡頭競爭局面;(5)在政府方面,河西“風電走廊”建設會對電網調峰、風電機組性能、經驗和技術管理水平帶來巨大挑戰。

綜合酒泉當前具有的發展風電產業的各方面要素和條件,要進一步提升酒泉風電產業競爭力,應著力做好以下方面工作:

1.堅定發展信心。建設河西走廊風電基地,將使甘肅成為全國的能源大省和重要的西電東送基地、將有力地促進甘肅產業結構的優化升級。要進一步加大政策支持的力度,技術創新的高度,規模膨脹的速度,加快風電技術創新體系建設,走自主研發和“引進――消化吸收――再創造”相結合的技術路線,促進形成自主知識產權的風電技術與產業,提高生產率和裝備水平,解決技術創新和創新人才的問題。

2.加強資源詳查。深入細致的資源調查和評價是風電場建設選點的前提,也是制定風電產業發展規劃、引進投資主體的先決條件。資源詳查要堅持以政府為主導,發揮市場機制作用,廣泛吸收有關部門、專業機構、投資主體等積極參與,建立以酒泉為中心、覆蓋更大范圍和有效高度的風能資源觀測網,盡可能詳盡地掌握風能資源分布及變化規律,建立并適時更新風能資源數據庫,為風電場微觀選址和規劃建設提供可靠的數據支持。

3.加快電網建設。酒泉風電必須向外輸送,才能實現經濟社會效益,加快建設配套的更高電壓等級的外輸電網,努力做到電網建設與風電開發同步進行,事關酒泉風電基地建設的成敗。而正在規劃建設中的酒泉風電基地,地處河西走廊西端,遠離電力負荷中心,風電外輸電網建設面臨巨大挑戰。因此,必須適應酒泉千萬千瓦級風電基地建設的要求,超前規劃、加快建設,加強電網最大接納風電能力、接入規劃方案、輸電規劃、大規模風電適應性等課題的研究。論證建設特高壓直流電網向華中和華北電網送電,為河西走廊風電基地電力外輸提供保障。

4.加強電源建設。風力發電具有間歇性和波動性,必然會對電網造成巨大沖擊。建設相應規模的非風電電源,提高電網的調峰能力,是增強電網穩定性的重要措施。在加快酒泉風電建設的同時,必須同步規劃建設一批非風電電源。綜合考量酒泉地域優勢及資源稟賦,可以充分利用蒙古、新疆及省內煤炭資源豐富的優勢,建設一批新的火電項目;積極利用酒泉地區豐富的太陽能資源,研究風電、太陽能發電互補的可能性,建設一批光伏發電項目;要充分整合、利用區域資源優勢,努力建設包括風電、火電、水電、光電等電源在內的酒泉電源基地,確保電網的穩定運行和風電的安全送出。當然,在風電裝機容量增加到一定比例后,僅靠區域電網是難以滿足調峰需要的,實行跨省跨電網的大范圍調峰將不可避免。

5.實現科學發展。以低碳為價值取向的新的發展理念為風電產業發展帶來了新的機遇,酒泉風電產業前景遠大。適應風電科學持續發展的需要,滿足近期內快速發展的要求,要著力研究建立符合大規模、產業化發展需要的風電技術標準和管理規范,全面提高風電運行管理水平。利用酒泉風電場規模大、風電機組種類齊全的優勢,建立甘肅風電場數學模型,深入開展與國內外高水平研究機構的交流與合作,加快風電關鍵技術研究開發,促進酒泉風電產業健康、科學發展。

6.加大政府扶持。鉆石模型強調了政府和機會在產業競爭的重要作用。酒泉風電產業面臨的機會將主要是政府的重大決策。要借鑒國外的成功經驗,用政策拉動產業發展,推動技術進步,依靠技術進步和規模生產降低生產成本,以高質量和低價格贏得更大市場。通過實施一系列的更合理的公共政策措施,克服技術、經濟和機制方面的約束,努力提高化解市場風險和自然條件制約的能力,進一步推動風能產業的發展。