三、技術發(fā)展趨勢和需求

　　在風電發(fā)展方面，我國將繼續(xù)落實陸上大型基地建設、陸上分散式并網(wǎng)開發(fā)和海上風電基地建設,并結合我國制造業(yè)轉型升級的國家戰(zhàn)略，積極推動整機設備和零部件出口。風電機組出于充分利用風能資源和降低度電成本的目的，不斷向大型化、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，而具體技術突破則更多地借助信息化、集群化以及多學科的交叉融合。

　　（一）大型風電機組整機設計與制造發(fā)展趨勢和需求

　　1.大型風電機組的開發(fā)

　　隨著風電機組單機容量的不斷增加及我國風電開發(fā)的不斷深入，利用智能控制技術，通過先進傳感技術和大數(shù)據(jù)分析技術的深度融合，綜合分析風電機組運行狀態(tài)及工況條件，對機組運行參數(shù)進行實時調(diào)整，實現(xiàn)風電設備的高效、高可靠性運行，是未來風電設備智能化研究的趨勢。大型風電機組整機技術需求主要包括：大功率風電機組整機一體化優(yōu)化設計及輕量化設計技術，大功率機組葉片、載荷與先進傳感控制集成一體化降載優(yōu)化技術，大功率風電機組電氣控制系統(tǒng)智能診斷、故障自恢復免維護技術，以及大功率陸上風電機組及關鍵部件綠色制造技術。

　　我國海床的構成特征確定了我國海上風電機組基礎段的工程成本將高于歐洲，而我國海域的夏季臺風則對海上風電機組了嚴峻挑戰(zhàn)，這就促使我國海上風電市場更需要設備具有大容量和高可靠性。

　　海上風電機組技術需求主要包括：適用于我國的近海、遠海風電場設計、施工、運輸、吊裝關鍵技術；適合我國海況和海上風能資源特點的風電機組精確化建模和仿真計算技術；10MW級及以上海上風電機組整機設計技術，包括風電機組、塔架、基礎一體化設計技術，以及考慮極限載荷、疲勞載荷、整機可靠性的設計優(yōu)化技術；高可靠性傳動鏈及關鍵部件的設計、制造、測試技術以及大功率風電機組冷卻技術；自主知識產(chǎn)權的海上風電機組及其軸承和發(fā)電機等關鍵部件；對于惡劣海洋環(huán)境對機組內(nèi)部機械部件、電控部件以及對外部結構腐蝕的影響；臺風、鹽霧、高溫、高濕度海洋環(huán)境下的風電機組內(nèi)環(huán)境智能自適應性系統(tǒng)。

　　2.零部件配套

　　在風電機組大型化的同時，結構性問題的重要性也越來越凸顯，一些新型的技術方案，如分段式葉片、全鋼分瓣式柔性塔架、低成本的輔助控制小型激光雷達、海上機組用的高度生物可降解油品等我國尚未完全掌握。

　　葉片大型化和柔性化帶來一些新的問題,如葉片的一階扭轉頻率越來越低，葉片氣彈發(fā)散以及顫振穩(wěn)定性邊界逐漸降低，甚至威脅風電機組的正常運行，因此葉片氣彈穩(wěn)定性分析將是未來大型葉片結構設計的必要內(nèi)容,通過結構設計提高葉片的氣彈穩(wěn)定性具有重要意義[6]。

　　3.風電試驗平臺

　　國內(nèi)廠商進行產(chǎn)品性能試驗時，多出于產(chǎn)品認證和市場準入的需要，而整機廠商和零部件廠商出于自身技術研發(fā)和產(chǎn)品優(yōu)化需要而開發(fā)的試驗平臺或者制訂的試驗標準則一直比較缺乏。由于試驗平臺和標準涉及的上下游廠商較多，關系到從理論到實踐的成果轉化，需要行業(yè)標準歸口單位組織眾多廠商深入論證，并積極開展實質(zhì)性的協(xié)作，真正推動產(chǎn)業(yè)技術成長。

　　（二）數(shù)字化風電技術發(fā)展趨勢和需求

　　1.風電智能監(jiān)控

　　風電場智能化監(jiān)控可以帶來非常大的商業(yè)價值，具體需求主要包括：風電機組和風電場綜合智能化傳感技術、風電大數(shù)據(jù)收集、傳輸、存儲、整合及快速搜索提取技術；風電場中不同制造商風電機組間通信兼容解決方案，建立風電場監(jiān)控系統(tǒng)信息模型；大型風電場群遠程通信技術，開發(fā)風電場間通信協(xié)議及數(shù)據(jù)可視化展示平臺，實現(xiàn)風電場信息的無縫集成等。

　　2.風電智能運維

　　風電場智能化運維技術正在向著信息化、集群化的方向發(fā)展。通過智能控制技術、先進傳感技術以及高速數(shù)據(jù)傳輸技術的深度融合，綜合分析風電機組運行狀態(tài)及工況條件，對機組運行參數(shù)進行實時調(diào)整，實現(xiàn)風電設備的高效、高可靠性運行。

　　風電運維與信息技術的深入融合包括建立包含風電場群運行數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、電網(wǎng)信息、風電設備運行信息的物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺，通過多風電場群協(xié)同控制和綜合分析，加強風電機組智能控制和發(fā)電功率優(yōu)化；以可靠性為中心的風電場維修理論，按照以最少的維修資源消耗保持設備固有可靠性和安全性的原則，應用邏輯決斷的方法確定裝備預防性維修要求的過程；基于云計算平臺的風電大數(shù)據(jù)挖掘及智能診斷技術，將數(shù)據(jù)分析范圍覆蓋風場從設計建設到狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷以及運營維護的全流程等方面。

　　3.風電機組故障智能診斷和預警

　　當前風電機組的運維主要采用定期檢修和故障后維修的“被動”維修方式，需要改變風電機組運行維護方式，充分利用風電狀態(tài)監(jiān)控，開展預警相關研究，變風電機組“被動”維修為“主動”維修，提高風電運維效率，增加風電開發(fā)收益。當前在役風電場均配有監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA），具備多年運行積累的歷史數(shù)據(jù)；2010年以來，為監(jiān)測風電機組振動狀態(tài)，新增風電機組都配有振動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（CMS），基于大數(shù)據(jù)技術開展風電狀態(tài)監(jiān)控及智能預警研究已具備開展條件。結合機組主控制系統(tǒng)、SCADA數(shù)據(jù)和CMS數(shù)據(jù)，開展風電機組狀態(tài)預測與故障診斷方法研究，開展振動信號檢測與分析研究，對風電機組關鍵部件故障進行特征提取與精確定位，并結合疲勞載荷分析和智能控制技術，對風電機組進行健康狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、壽命評估及自動化處置已經(jīng)成為各個廠商都在積極投入的技術方向。