中国风电的第一步源自于政府间的合作项目
2016-06-30 09:31 [风能] 来源于：能源杂志 作者：施鹏飞 李帅
导读：施鹏飞系中国可再生能源学会风能专业委员会原副理事长，长期从事风电产业发展方面的工作。1965年毕业于北京机械学院机械系，1981年至1983年作为访问学者出国留学，在荷兰能源研究中心参加了300千瓦风力发电机组性能测试和10千瓦风力机组概念设计。1984年至19
施鹏飞系中国可再生能源学会风能专业委员会原副理事长，长期从事风电产业发展方面的工作。1965年毕业于北京机械学院机械系，1981年至1983年作为访问学者出国留学，在荷兰能源研究中心参加了300千瓦风力发电机组性能测试和10千瓦风力机组概念设计。1984年至1995年，借调中国风能技术开发中心任对外联络部主任，负责执行国家科委的政府间风能合作项目，其间还承担了联合国亚太经社理事会地区风能工作组秘书处的工作。他亲身经历了中国风能起步阶段的许多政府间合作项目。
在上世纪八十年代，风电是世界能源界的一个新技术，而中国并没有掌握这个技术。
当时，中国做大风电并网的技术没有成功，完全没有产业化。并网型风电机组在当时是没有产业化的技术，只有一些处于科研实验阶段的项目。
但在国外，丹麦等欧洲国家风力发电已经有一定的规模，而且是比较成熟的商业化的机组，他们也愿意把和中国的合作作为一个科技合作的项目。
于是，因为技术和资金等方面的原因，政府间的合作项目便应运而生，也成为了我国风电产业发展起步的关键。
艰难起步
在政府间合作项目方面，从80年代开始由国家科委执行的主要有三个：福建平潭岛合作项目、山东烟台崆峒岛合作项目和浙江大陈岛合作项目。
平潭岛的风电合作项目从1986年7月开始，10月投入运行。项目包括Windmaster公司4台200KW的定桨距失速调节型风电机组，是由比利时政府赠送的。200KW的机组在当时是最大的，项目由福建省科委执行，选址就在平潭岛。
为什么选在平潭岛?因为平潭岛在当时已经有一个风力发电实验站，曾有过一个咱们自己研制的55KW的实验机组，它用的是直升机退役的叶片，运行时损坏。再加上平潭岛的风也比较好，所以就选在了那里。
平潭岛属于福建省，是我国第五大岛，位于台湾海峡和海坛海峡之间，风力资源十分丰富，年均平均风速8.4m/s。大于5m/s的风速每年有7000h，且风向稳定。
选址确定后，比利时就派安装的专家过来指导。比较有意思的是，在当时，我们在平潭岛没有安装200KW机组的大吊车。200KW的机组大概有40米高，叶片直径可能是30米左右，一般塔高和叶片直径是差不多的。但中国人有中国人的土办法，咱们找来了当地的安装队。中间一根大杆子，你的风力机组的机舱有多高我的杆子就有多高，反正能把你吊上去。然后有四根绳子，四个绞盘机，在地上四个角上。也就是说，在当时，是人工吊装或者是半机械式吊装。
装起来并没有马上运行，要等海底电缆，因为这是并网型的机组。安装完是在8月份，真正并网是在10月份左右。
在这期间，国内的许多单位去参观学习，中国政府承担这些配套的资金，国外的资金像买设备、派专家或者中国专家到比利时去学习由外国政府来承担。
其中，江西直升飞机研究所(602)所的孙如林，他是个工程师。当时给他一个名额，到比利时去培训，大概有一年多，回来在保定的惠腾叶片厂当总工，那是中国最早的一个叶片厂。
在当时中国没有钱的情况下，我们自己的资金去买设备规模不大可能，但是政府间就可以利用外国政府的赠款得到设备，就有一个实习的机会。
另外，合作项目也有人员培训的项目，比买设备作用更大一些，因为你有了人就有了今后的发展。同样，通过这些项目，外国也加强了和中国的联系，他们想：“以后中国要想在风力发电上发展，肯定首先想到我。”
丹麦在这一点上最明显，中国去丹麦的人非常多，丹麦政府当时也有一些援助的项目。丹麦本国是个很小的市场，他很依赖海外市场的开拓，海外市场的开拓你不能一上来就做买卖。得先打通关系，先赠送你一些设备，培训人员。你的人熟悉后，我对你也熟悉了，互相建立这种联系，对未来发展是有利的。
丹麦脱颖而出
中国最早引进的就是丹麦的风电机组。
1986年4月，航空部和山东省计委拨款建设我国第一个风电场，成功在山东荣成并网发电。选用的风机是当时比较成熟的丹麦的商品机型，3台Vestas的55KW定桨距失速调节型机组，第一年运行发电33万千瓦时，利用小时数为2000小时。
丹麦国土是一个半岛，东西两边都有海，整个的风能资源都比较好。丹麦的土地私有，农民自己有地，不用征地，装个风力发电机也不需要批。农民业余搞风力发电，自己焊个架子，叶片可能都是木头的，发电机、齿轮箱和一些电气设备凑起来也能发出电来。
丹麦就是这样，一步一步，从小到大，大到后来就有了丹麦最著名的Vestas。Vestas最开始是搞农用车的，拖拉机屁股后面那个拖车。还有像Bonus，他们是做喷灌设备的，现在被西门子收购了。此外还有像NEG Micon、NordexBalke-DurrGmbh等十几家公司，但是最后并的就只剩下Vestas这一家了。
为什么从80年代到90年代上半期，市场上基本上都是丹麦的技术，因为他的风机是失速调节型的。风力发电机要并网，发电机的频率必须要和网的频率接近，开始的路子像水电、火电都有一个调速器，但是风电却不同，因为风时刻在变化着。
我们试图用风轮变桨距的方法，就是随着风大或风小改变风轮的空气动力性能，从而改变后面的功率，但是怎么也调不过来。风轮有惯性、发电机也有惯性，风变大的时候，你想往下调，等你调下来后，风又变小了。
这个技术太复杂，一个是机构容易出毛病，第二怎么也赶不上，所以这种变桨距变转速的技术当时就过不了关。
而丹麦有一种叫做定桨距，就是说叶片是固定的，不用电，没有油缸、齿轮。而且他计算好了风大到一定程度后，叶片会失速。
领导到风电场考察有时会说，现在没风怎么还转呢?实际上是电网在驱动风轮转呢。风大了，电网拖着电机阻止转速增加，风轮的功率开始下降，空气动力上讲叫做失速，叶片的升力掉下来了。通过失速，就把电机的功率控制住，就是所谓的失速调节型。
所以大概从70年代中到90年代中，大概整整20年，市场上都是丹麦的这个技术。
后来利用电力电子的技术，开发出变速恒频的技术，风轮的速度高了或低了，电机频率也随之变高或变低了，我通过变频器保证和电网的频率一致，在一定范围内变转速。后来变桨距的技术可靠性也提高了，所以就替代了失速型技术，也就是说它变成为了一个历史阶段。
为什么丹麦的风电可以成为一个产业?美国的技术能力比丹麦要强的多，而且动手也比丹麦早，政府投资也多的多，但是就是没有搞出在市场上生存下来的机组。
美国是能源部出钱研制风力发电机组，小的机组美国能源部看不上，一开始就是兆瓦级的，美国认为自己实力强，不够兆瓦的不够分量。他们是这样一种思维方式。
美国当时找的都是有实力的单位，最典型的是找的波音公司来做的，当然还有其他的公司，波音公司当时做的大概就已经是2.5兆瓦的机组了，一做就做了5台。
但是他偏偏没有想到，这5台机子安装运行没多久主轴就发生裂纹了，连我们也觉得不可思议。按理说作为波音公司，对于这种疲劳强度什么的应该非常熟悉的，但是他应该是小看了风力发电这个技术。
风力发电表面看起来比飞机简单的多，但是它在实际运行中的载荷要比飞机复杂的多。另外，他一开始就做大了，没有一个从小到大、不断地发现问题解决问题的过程。
国内也曾引进过美国的机组，美国提供的机组是Zond 500kW，安装在广东南澳、内蒙辉腾锡勒和辽宁仙人岛，但技术不成熟，均未正常运行。
达坂城商业化尝试
1985年11月7日至12月23日，新疆维吾尔自治区与水利电力部组织了风力发电考察团，由自治区副主席黄宝璋带队，到法国、荷兰、丹麦和英国进行风电发展情况的考察。考察团访问了四国风力发电有关的政府部门、科研机构、制造企业和试验场站等单位。
新疆在自治区人民政府和水电部的支持下，引进丹麦生产的20、30千瓦风电机组，在阿拉山口边防连等地进行试验。同时还购进了丹麦Wincon公司55千瓦独立运行风电机组与100千瓦并网风电机组各一台，建立了柴窝铺湖风电实验站。该站1986年5月开始建设，7月完成房建，10月完成风机基础建设，12月25日机组安装完毕。
同样在1986年的7月，新疆水利水电研究所(水电)得知可以使用丹麦政府贷款建设风电场，于是立即展开工作。10月，中国外经贸部和丹麦外交部经济开发署同意新疆达坂城风电场项目使用丹麦35年期无息贷款进行建设。到年底，两国政府正式批准项目列入合作计划，由丹麦政府提供160万美元赠款与160万美元无息贷款的设备援助，中方负责土建、并网等配套设施的建设，在达坂城建设风电场。
为适应丹麦政府赠款建设达坂城风电场项目的需要，水利厅在1988年4月成立了新疆风能公司。上半年，风能公司组织了达坂城项目的机组设备招标。有四家丹麦公司参与投标，最终由Bonus公司中标，共采购13台150KW失速型风电机组和一台75吨吊车。
这是中国第一个，我称之为商业化的或是严格讲半商业化运作的风电场。它是由我们自己投资运营的项目，而且连续运行20多年，示范意义非常大。
这个水利厅系统的风电场叫做达坂城风电一场，后来电力局系统开发的风场叫做风电二场。二场是买的人家的机组，大概是在1992年左右，单机容量已经到600KW。
这两个场是不同部门开发的，武钢留在风电一场，由他们后来从开发商走到制造商方向上去。所以金风的基因是开发商，他从开发商进入制造以后，就非常了解开发商对机组的要求和需求，不像其他纯做设备的，在风电场的运行上经验少。
金风进入制造领域不是从Bonus的150KW开始的，而是从德国Jacobs600KW机组开始，这种机型通过低息贷款方式引进的。Jacobs有一个好处，因为他公司小，我们在哪里改进改进，人家也不会太在意。如果和Vestas的话，人家不理你，根本不行。
因为这也是符合商业规律的，是竞争对手的关系而不是合作的关系。Jacobs公司在技术交流上非常方便，因为我把我技术运行上的东西告诉你了，比较容易沟通，没有像竞争对手那样的竞争关系。
所以他走的路子是局部替换部件，把国产的换上去，当时金风找的是重齿(重庆齿轮)，因为是业主的原因，所以可以这么搞。这是他的一个优势。这样逐渐增加国产部件的比例，慢慢的发现问题，不断地改进，就是这样做的Jacobs的600KW的风机。
所以说金风最早的产品也是这个定桨距失速调节型的风机。后来是REpower的许可证生产的，和运达同时引进了REpower公司750KW的风机，作为1.5MW直驱之前是批量比较大的机型。许可证就是卖图纸给你，自己去生产，怎么设计不告诉你,企业间技术转让的行为。
总的来说，对今后商业性影响大的肯定是达坂城项目，因为有第一批运行机组。运达通过大陈岛的项目，后来把国内的200KW和250KW机组自己都研发出来，也能运行出来。这两个对后来并网型风电机组的制造起到了很大的推动作用，起码是让中国人熟悉了这些技术，还通过这些设备把技术消化吸收。
（编辑：韩语） |
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