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　按照我國目前風電發(fā)展速度，風力發(fā)電機組每年裝機會達到數(shù)千臺，其中大部分機型從國外引進，甚至存在引進在國外也未得到充分驗證和考核的機型。一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，可能會導致大量維修或者更換機組問題。如1999年丹麥風電事件：丹麥的NEG Micon發(fā)生批量齒輪箱故障，需要更換1250臺齒輪箱，該公司為此倒閉，后Vestas收購了該公司。風電裝機潛在質(zhì)量風險主要有如下幾個方面： 

    一、風力發(fā)電機組設(shè)計標準 

    我國從國外引進的機型是按照國際標準設(shè)計，而國際標準所規(guī)定的載荷條件主要是依據(jù)中歐和北美的風況和氣候制定的。我國一些地區(qū)的風況、氣候條件和地質(zhì)、地貌與國際標準中所列出的情況差別較大。因此，按照國際標準設(shè)計的機型在我國可能不能完全適合我國的自然條件。實際上，在國際標準IEC61400-1中已明確說明："風力發(fā)電機組設(shè)計中要考慮的外部條件取決于安裝風機的風場類型。對需要特殊設(shè)計（如特殊風況或其它特殊外部條件）的風力發(fā)電機組，規(guī)定了特殊安全等級--S級。S級風力發(fā)電機組的設(shè)計值由設(shè)計者確定，并應(yīng)在設(shè)計文件中詳細說明。對這樣的特殊設(shè)計，選取的設(shè)計值所反映的外部條件至少與預期使用的外部條件惡劣程度一致。標準中給出的I、II、III級風況不包括海上風電場，也沒有考慮熱帶風暴（例如颶風、龍卷風、臺風等）的風況條件。這些條件要求風力發(fā)電機必須采用S級設(shè)計"。由此可見，對于我國特殊的風況條件，需由設(shè)計者自己考慮。但需要考慮哪些因素，如何體現(xiàn)在設(shè)計之中，截至目前無據(jù)可依。國外設(shè)計者不可能背離國際標準專門為我國設(shè)計特殊風力發(fā)電機組，而我國風電企業(yè)也提不出可執(zhí)行的設(shè)計技術(shù)要求。如果出現(xiàn)設(shè)計缺陷，將會導致大批量召回事件，損失將會很大，這種風險是存在的。 

    二、制造工藝和材料 

    風力發(fā)電機組的設(shè)計壽命為20年。因此，在工藝、公差和配合以及材料的選擇等方面技術(shù)要求都很高。由于我國制造水平與歐洲相比尚有差距，故歐洲企業(yè)能夠達到的加工精度，在我國可能很難達到。即使常規(guī)標準件也很難達到標準，更何況風力發(fā)電機組中包含大量的非標準件。例如制造難度較大的葉片、輪轂、主軸、主軸承、變槳軸承、齒輪箱等關(guān)鍵部件。另外，目前國內(nèi)制造風電設(shè)備及其關(guān)鍵零部件的材料與國外相比，尚存在較大差距。 

    三、風力發(fā)電機組質(zhì)量控制 

    目前，我國風力發(fā)電機組的認證主要局限在設(shè)計和型式認證上。由于大部分制造商是按照國外設(shè)計圖紙組裝風機，對風力發(fā)電機組技術(shù)的理解有限，因此，在生產(chǎn)質(zhì)量的控制方面很難精準把握。例如，不論是制造商還是風電場業(yè)主，對地基和塔架的質(zhì)量重視程度還沒有提高到一定的高度。實際上，地基和塔架同樣是風力發(fā)電機組的關(guān)鍵部件，影響整個風力發(fā)電機組的安全和壽命，我國東北地區(qū)就曾出現(xiàn)塔架傾倒的事故。在大部分風電場，缺乏專業(yè)技術(shù)人員，對風力發(fā)電機組的交付和驗收還需要進一步完善。雖然有質(zhì)保承諾，但過于頻繁的維修將會大幅降低機組利用率，影響風電場效益。 

    因此，我國宜盡快培育質(zhì)量認證、質(zhì)量檢驗和質(zhì)量監(jiān)督隊伍，建立質(zhì)量控制體系，作為獨立的第三方，可受風電場業(yè)主委托，負責風力發(fā)電機組的驗收、定期質(zhì)量評估、風力機組的狀態(tài)監(jiān)測等項質(zhì)檢工作。 

    四、備品備件和數(shù)據(jù)庫 

    在風力發(fā)電機組20年的運行中，部分部件可能需要更換，備品備件的匹配和質(zhì)量是風力發(fā)電機組壽命期內(nèi)質(zhì)量保證的重要因素。葉片、主軸軸承、齒輪箱、變槳機構(gòu)以及電器和電子元件等很可能在風力發(fā)電機組運行幾年之后需要更換。而按照我國目前的發(fā)展速度和發(fā)展模式，屆時很難選到合適的備件予以更換。變流器和大部分控制系統(tǒng)為國外產(chǎn)品，質(zhì)保期過后，國外公司為我國用戶保留備品備件的可能性很小，除非支付高額費用。另外，電力電子元器件更新?lián)Q代很快，如果電路或者板卡損壞，很可能需要完全替換原來的系統(tǒng)，而為此所需的接口條件、信號類型、數(shù)據(jù)格式、控制算法等可能已無據(jù)可查。因此，可能出現(xiàn)數(shù)年后數(shù)目眾多的風力發(fā)電機組無備件更換而較長時間停機待修。 

    為此，在風電場的規(guī)劃和建設(shè)中，應(yīng)充分考慮備品備件的解決方案和費用，敦促業(yè)主與風力發(fā)電機組制造商（總機商與部件商）達成備品備件供貨協(xié)議，其中包括具體的實施方案。在風力發(fā)電機組以及其他所有的設(shè)備交貨驗收時，風電場業(yè)主應(yīng)記錄保存詳細的設(shè)備清單（最好能到關(guān)鍵元件和零件級）和控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)的接口條件、信號類型、數(shù)據(jù)格式等參數(shù)，并且建立數(shù)字化的設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫，以便于數(shù)據(jù)的長期保留和經(jīng)驗的積累。

五、專業(yè)技術(shù)隊伍 

    在風電產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)中，專業(yè)技術(shù)人才的缺乏是最突出的"瓶頸"。由于長期以來我國未開展系統(tǒng)、規(guī)模的風電人才培養(yǎng)，面對快速的風電發(fā)展，出現(xiàn)"捉襟見肘"的專業(yè)人才短缺局面，主要體現(xiàn)在以下一些問題： 

    1.生產(chǎn)一線技工。風電為多學科交叉的高技術(shù)領(lǐng)域，特、精、專、優(yōu)既是風電的特色也是對產(chǎn)品的要求。一線的產(chǎn)業(yè)工人是產(chǎn)品的制造者，是最優(yōu)設(shè)計的實現(xiàn)者。高品質(zhì)的產(chǎn)品要靠一大批能工巧匠來打造。由于教育體制、政策導向和文化傳統(tǒng)的影響，我國長期以來不重視技工的培養(yǎng)，高等教育不強調(diào)技能和動手能力的培養(yǎng)，這樣的發(fā)展模式很難持續(xù)保持保證產(chǎn)品質(zhì)量。 

    2.工程師。從風電場規(guī)劃、部件制造、整機制造、布線接網(wǎng)到電網(wǎng)管理，需要大量的專業(yè)工程師。他們需對一線產(chǎn)業(yè)工人提供技術(shù)指導，解決出現(xiàn)的實際問題，控制產(chǎn)品質(zhì)量，能夠設(shè)計部件或者電路，或?qū)︼L電場進行技術(shù)指導和管理。工程師是能夠解決本專業(yè)實際問題的技術(shù)專家，只有在較好地掌握風電技術(shù)的基礎(chǔ)上，才能勝任這些工作。專業(yè)工程師是保證風電健康發(fā)展的中堅力量，我國這里人才嚴重缺乏，以致于制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 

    3.設(shè)計師。設(shè)計師分為風力發(fā)電機組整機、部件的骨干設(shè)計師、風電場高級規(guī)劃師、技術(shù)主管、基礎(chǔ)技術(shù)研究者、具有獨立設(shè)計能力的高端技術(shù)人員。他們需要深入、系統(tǒng)地掌握風力發(fā)電技術(shù)，具有實際工作經(jīng)驗，掌握相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，能夠?qū)ΜF(xiàn)有機型進行改進、改型設(shè)計，能夠根據(jù)技術(shù)發(fā)展和市場需求，進行新機型自主研發(fā)和設(shè)計，具有技術(shù)創(chuàng)新和實戰(zhàn)能力。我國宜加大力度，通過"學習、實踐、再學習、再實踐"的模式，由企業(yè)和高校聯(lián)合，培養(yǎng)一批能勝任自主設(shè)計的高端人才。 

    4.技術(shù)高管。技術(shù)高管分為政府主管部門的管理者、風電企業(yè)領(lǐng)導、高級主管、總設(shè)計師、總工程師和高級研究人員。這類人才參與風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，制定發(fā)展規(guī)劃和政策，需要較系統(tǒng)地理解風力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)知識，了解相關(guān)技術(shù)關(guān)鍵，了解風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)前沿，能夠組織開展整機或部件的設(shè)計和制造、風電場的規(guī)劃和建設(shè)，能夠正確制定發(fā)展規(guī)劃，具有國際視野和領(lǐng)導國際合作的能力。（未完待續(xù)）

本期關(guān)鍵詞：變槳距風力發(fā)電機組 

    變槳距風力發(fā)電機組是指整個葉片繞葉片中心軸旋轉(zhuǎn),使葉片攻角在一定范圍(一般0°~90°)內(nèi)變化，以便調(diào)節(jié)輸出功率不超過設(shè)計容許值。在機組出現(xiàn)故障時，需要緊急停機，一般應(yīng)先使葉片順槳，這樣機組受力小，可以保證機組運行安全可靠。變槳距葉片一般寬小，葉片輕，機頭質(zhì)量比失速型風力發(fā)電機組小，不需很大的剎車動力，啟動性能好。在低空氣密度地區(qū)仍可達到額定功率，在額定風速之后，輸出功率可保持相對穩(wěn)定，保證較高發(fā)電量。但由于增加了一套變槳距機構(gòu)，增加了故障發(fā)生機率，而且處理變槳距機構(gòu)葉片軸承故障難度大。變槳距風力發(fā)電機組比較適于在高原空氣密度低的地區(qū)運行，可避免當失速機安裝角確定后，有可能夏季發(fā)電量低，而冬季發(fā)電量又超發(fā)的問題。變槳距風力發(fā)電也適合于在額定風速以上風速較大的地區(qū)使用，今后發(fā)展趨勢是：大型風力發(fā)電機組將會普遍采用變槳距技術(shù)。（國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司供稿）

    摘自《自動化博覽》2010年第十二期