科技動態 | 歐盟提出風能技術研發創新五大優先主題領域
科技研發 2019-01-11 17:13:00
近日，歐洲風能技術創新平臺（ETIPWind）發布《風能戰略研究和創新議程2018》報告指出，伴隨技術進步和成本下滑，風能已經逐漸發展成為歐洲主要的電力資源，到2030年歐洲的風電裝機預計在當前基礎上翻一番達到323 GW，屆時將滿足全歐近30%的電力需求。為了加速推進歐洲風能技術的研發創新，進一步降低風電的平準化成本，促進風電的并網集成，維持歐洲風電技術的全球領導地位，報告提出了風能技術研發創新需要優先開展的五大主題領域，具體要點如下：
1、電網和并網集成
（1）開發能源系統的靈活性解決方案。開發增強型虛擬電廠和變電站，以改善風電場的管理，應對風電隨機性、間歇性特性，對分布式風能進行聚合、優化控制和管理，解決電力系統的發、供、用瞬時平衡特性（可再生能源發電出力往往跟用電負荷峰谷呈逆向分布），以解決高比例消納風能給電力系統帶來的波動性影響，確保電力系統供電平穩。
（2）電網擴張戰略和運營規劃。制定電網擴張計劃，以構建覆蓋全歐的大電網促進歐洲國家電力市場進一步一體化，實現對歐洲不同區域風電的有效整合，既可以增加風能利用率，也能降低對進口燃料的依賴。同時要為運營制定合適的解決方案，以便有效地連接新設施，管理電網擁堵。
（3）改善儲能技術。發展更加高效、長壽命低成本的日間儲能技術，解決風電并網給電力系統帶來的波動性，提高電網的靈活性和經濟性，保障電力系統供電的穩定性。此外，還應支持開發季節性儲能系統，并建設相應系統的示范工程、業務模型和市場框架。
（4）發展混合能源系統。隨著風能等分布式電源接入電網的份額日益增多，給整個電力系統的穩定運行帶來了挑戰。因此亟需發展混合能源系統（如風光混合、光儲混合、核能-可再生能源混合等系統）以充分利用不同能源的各自優勢、克服劣勢，來保證新接入的分布式能源與電力系統兼容，維護電力系統的穩定性。
2、風電系統的運營和維護
（1）發展智能風電場實現高效運營。利用先進的傳感器和數據采集技術（如無人機）實現對風電運行情況的實時監測和數據的高效低成本采集；開發自適應交互式大數據控制技術以改善能量輸出，優化風力渦輪機的運營。隨著風電數字化發展，潛在的網絡威脅日益增多，需要開發相應的網絡安全防護系統保障風電場的網絡安全。
（2）風電全生命周期管理。發展基于自動化、大數據、人工智能的風電全生命周期管理平臺，實現對風電場機組、配置、組件對風電項目的適應性高效分析，對不同階段的風險進行預警，實現對風電項目不同階段的風險有效管控。改進數據聚類分析以更好地理解風力渦輪機性能退化機制。
（3）開發數據分析、診斷技術和運維策略。利用大數據和人工智能技術分析來確定導致風電設備故障（如停機事件）事件的根本原因，改善風電維護策略。
（4）風力渦輪機壽命優化。開發性能老化測試技術以獲取風力渦輪機性能老化、剩余壽命和失效機制的相關數據，延長設備運行壽命，降低風電渦輪機組件的維護成本。
3、下一代風電技術
（1）研究開發全新的風電技術。包括：智能轉子、發電機、基礎結構和電力系統等，以進一步降低風電的平準化成本，推動風電技術發展。
（2）數據驅動的渦輪機設計優化。利用安裝在風力渦輪機上的眾多先進傳感器，收集風力渦輪機運營情況數據，利用大數據分析工具實現數據的綜合分析，更好了解外部環境、風電架構對風電運行效能的影響，以實現對風力渦輪機設計優化，提升運營效能。
（3）優化材料和結構。研發新材料，以制備更加輕質、更高強度、更耐用、更經濟的葉片，以延長渦輪機壽命，降低制造成本。
（4）風電場高精度建模。利用新的傳感技術、并行計算技術對風場入流及其變化過程進行建模，從而研究單臺機組和整個風場與場內大氣運動的關系，建立高精度的模型，并對模型進行校驗和驗證。
4、海上風電輔助設施
（1）開發更加高效的集成并網技術和動態模型。針對當前海上風電并網存在的技術難題進行攻關，評估直流并網技術的成本，開發最優的并網集成技術方案、高精度動態模型以更好地了解風速、風電機組架構、組件對風電運行性能的影響，以指導設計優化。
（2）創新的風電塔筒和基礎結構。開發全新的塔筒和基礎結構，將海上風電的成本降至與陸上風電項目相當，促進其發展。
（3）創新的海上變電站和電纜。創新優化海上風電的電力基礎設施（包括變電站、電纜等），如為海底電纜開發萬向接頭、開發標準的變電站設計和布局方案等，以降低海上風電場的成本。
（4）場址選取。由于海上風電場外部條件要比陸上復雜得多，風力資源、建設條件、施工及運營環境和陸上的都不相同，因此要開發相關的環境和海洋氣象模型以充分分析海洋氣象條件（如氣象、風速）和環境條件（水流、地質）的因素，以指導海上風電場的選址。
5、浮動式海上風電技術
（1）加大浮動式海上風電系統的研發，提高海上風電場的建造效率。
（2）探索全新的海底電纜設計和安裝方案，以提高安裝效率降低成本。
（3）根據海水深度和經濟性考慮，加速探索浮動式深海風電場建設和應用。
