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河南风电技术创新联盟抱团发展

发布日期:2022-07-14 点击率:46

  国内第一家风电联盟
   
  5月16日,在省科技厅的指导和帮助下,河南省风电产业技术创新战略联盟宣告成立。迄今,这是国内第一家宣告成立的风电联盟,也是我省第一个基于产业技术创新而成立的战略联盟。
   
  这个联盟遴选了多家省内风电企业,由许继集团有限公司牵头,以郑州机械研究所、南阳防爆集团股份有限公司、河南瑞发水电设备有限责任公司、中船重工第七二五研究所、洛阳轴研科技股份有限公司、洛阳LYC轴承有限公司、郑州大方桥梁机械有限公司、郑州纺织机械股份有限公司、焦作制动器股份有限公司、河南名都风电有限公司10家企业为主体,并与清华大学、沈阳工业大学、河南科技大学协作,加上作为战略投资者的中国平安集团公司,一道组成了一个投资+产学研相结合的战略和利益共同体。
   
  风电产业的方兴未艾,早已引起了我省多方关注。2008年8月,大唐集团河南分公司在三门峡的风电项目开始并网发电,河南风电由此发轫;2009年2月,中电投南阳方城风电公司540万千瓦时的风电项目也亦建成发电。经国家发改委批准,包括商城黄柏山、新县大别山、鸡公山、平桥4个风电场在内,总投资11.7亿元的信阳风电项目,已获得欧洲投资银行6000万欧元的贷款。
   
  地处华北平原的河南,风能资源并不突出。而风力发电在国内的迅猛崛起,使风电设备制造成为嗅觉敏感者的先行竞逐物。从风电设备制造来看,我省已涌现出多家配件生产企业,但是却一直未能形成合力。省科技厅厅长赵琛说:“经过调研,我们发现,我省在企业、科研院所、大专院校之间,长期以来单边合作较多,战略层面合作较少,虽然也推动了企业的创新和发展,但缺乏集群效应。因此,我们才筹备建立河南风电产业技术创新战略联盟,目的是通过提升整体自主创新能力,在风电这个新兴产业上形成合力,抢占行业制高点。”
   
  该风电联盟的成立引起了省委、省政府主要领导的高度重视,并得到肯定。
   
  省委书记徐光春欣然肯定:这件事做得很有意义。
   
  省长郭庚茂寄望:积极鼓励支持,注意总结经验,不断完善提高。
   
  史济春副省长批示指出:省科技厅引导成立技术创新战略联盟,做得很好,这是科研体制的创新,有利于技术的聚集和协同发挥更大的优势,有利于科研成果的转化和利用,有利于企业自主创新和核心竞争力的提高,有利于避免无序竞争。省科技厅这几年组织实施重大科技专项,突破了一批关键技术,有力地支撑产业发展,形成了一批拳头产品,提高了企业市场的竞争力;做强了一批企业,为中原崛起做出了贡献。
   
  徐济超副省长指出:我省风电产业技术创新链正在通过风电产业技术创新联盟得到有效实现,科技部门根据职责,洞察我省风电产业存在的潜在优势和发展潜力,优选相关企业、高校、院所等单位形成有机的联盟,这对技术创新链、产业发展链的形成具有特别重要的示范引领意义。
                                              
  
新能源中的新贵
   
  开发风能,是人类在能源危机中,寻找替代传统能源的新尝试。在谈到风电发展的背景时,省科技厅高新技术发展及产业化处处长刘英锋介绍说,人类至今的能源消耗70%~80%属化石能源,在化石能源中,就已探明的储量来看,石油、天然气还够使用50年~60年,煤还够使用150年。但它们均属不可再生能源。
   
  刘英锋说,新能源应当是清洁的、可持续利用的能源。近年来,除核电、水电外,风能、太阳能、生物质能逐渐进入产业化发展阶段。其中,风电产业更是呈倍数增长。
    
  省科技厅提供的资料表明,2003年年末,我国风电装机容量只有56.7万千瓦。截至2008年,累计装机容量1324万千瓦。短短5年间,我国的风电装机容量增加了22.3倍。在全球各类新能源投资中,风电产业吸引的投资额最大,占清洁能源领域投资额的1/3。国际绿色和平组织和世界风能协会预测,到2010年和2020年,风电装备市场的交易额将分别达到320亿美元和1200亿美元。
   
  据专家测算,在世界范围内,如果风能资源能够利用50%,就能满足目前水平的能源需求。在我国,陆上风能储量有亿千瓦,近海可开发、可利用的风能储量有7.5亿千瓦,其总量居世界第二,是我国水电可开发容量的4倍。然而,我国风能资源的开发力度依然偏低,还不到可开发总量的1.5%。
   
  风电市场前景可观,堪称新能源中的新贵。据预测,到2020年,我国的风电装机容量将超过1亿千瓦,年均增长约1000万千瓦,如果折合为风电机组,将需要功率为2.0兆瓦的风电机组5000台,按现行价格算,市场规模年均约为600亿元。
   

  省长郭庚茂在分析我省经济发展情况时指出,我省之所以受到金融危机冲击较大,今年一季度工业增速等指标之所以由居中部前列下降到后几名,主要原因就是我省的初级加工产品较多,产业结构不够优良,企业的核心竞争力不强。反过来,金融危机的影响还要传导到上游产业,从而产生叠加效应。省科技厅厅长赵琛指出,风电将在我省的产业结构调整中发挥着重要作用。他说,在我省的工业经济结构中,由于能源和原材料长期占据很大比重,达到58%,所以比较效益低下,节能降耗的任务也相当繁重。
   
  在谈到成立河南省风电产业技术创新战略联盟的意图时,赵琛说:通过联盟这个平台,扶持技术创新,实现优势互补,做强做大风电这个新兴产业,应当是我省产业结构创新的一出“重头戏”。
                                              
  倾力突破技术“瓶颈”
   
  自上世纪80年代西方出现第一台风电样机以来,风电的产业化发展还只是从2002年以后几年间的事情。
   
  我国风电产业面临的一个严峻局面是,由于技术和设备大多靠“引进”,所以一直存在着技术和设备“水土不服”的窘况。而“水土不服”的成因,主要是因为我国的风场大多处于烈风劲吹的戈壁甚至空气稀薄的山隘。潮湿、强风沙和强紫外线,使相当一部分设备不能正常运行。按南阳防爆集团股份有限公司副总经理白照昊的话说,租用设备到荒远地区起吊一台风电机组,费用就得几十万元,风电是一个“高门坎、高风险”的产业。
   
  瞄准将占据市场主流地位的2.0兆瓦发电机组,根据原有的技术和制造优势,河南风电联盟的成员单位分别承担了风电机组及关键部件的研究和制造任务,目前均在倾力攻关。
   
  6月24日,中原地区出现了少有的高温酷暑天气。记者相继走访了分别承担发电机、叶片、控制系统研发任务的南阳防爆集团、洛阳双瑞公司和许继集团,发现工人和技术人员都在车间进行紧锣密鼓地生产和试验。
   
  在南阳防爆集团,总工程师靳芝告诉记者,他们研制的双馈异步发电机,虽然技术来自欧洲,但由于引进这种设备的国内其他企业出现了这样或那样的问题,所以不能急就章,宁肯推迟交付试验,也要求稳。总设计师任胜伟说,高脉冲对发电机的绝缘要求过去是一个禁区,我们研发风力发电机,现阶段应以可靠性为主,先进性为辅。
   
  长达45.3米的巨型风电叶片,静静地躺在洛阳725所双瑞风电叶片有限公司的车间内,让工人和技术人员来进行喷涂、切割、钻孔、平衡等处理。洛阳725所是一家军工科研单位,以研究材料见长,双瑞公司总经理王满昌拿起一块木料告诉记者:这是南美的巴萨木,比桐木还轻,但比桐木强度大。他说:“没有叶片忽悠,风电场就发不了电。别看风电叶片形状单调,但它集合了空气动力学、材料科学等多门学科的技术,要想实现20年的使用寿命,需要在技术上着眼于长远。”
   
  省机械设计及传动系统、电气防爆安全、继电保护及自动化重点实验室作为自主创新的重要平台,也参与了风电产业技术创新战略联盟。省机械设计及传动系统实验室主任、省特聘教授李济顺对记者说,由于我国风电技术研发起步较晚,加之复杂的风场条件等原因,我国开展风电技术攻关还面临着一些重要的基础研究问题。比如:如何应用空气动力学原理进行最佳风叶叶形设计、应用多体动力学仿真技术实现风电机组在多种气候条件下的性能预测和评价、应用机械设计理论和电磁学理论进行风电机组的最佳性能匹配等等。因此,为了确保风电联盟进展顺利,同时也是为了更好地获取自主知识产权,占领技术制高点,风电联盟从一开始就吸引省重点实验室参与,这样就把我们与国际同台竞争的触角延伸到了创新的源头。同时,也为重点实验室服务于经济社会发展提供了良好的平台。
   
  许继集团是风电联盟的整机制造及技术依托单位。该集团主管副总裁王定国说,风电为什么长期被人们称为“垃圾电”?是因为我国的季风气候造成的风电电压不稳定,加上雷电瞬间爆发造成的短路和低电压,难以被并入大电网使用,因此需要进行柔性化处理和安全保障。而许继集团目前承担的攻关任务,就是研制适合中国国情的风电机组控制系统及设备,而这些技术在国内外还都是空白。考虑到超过7%的风电配额后的风电利用,王定国说,我国迫切需要未来研发小尺寸、长寿命、大容量的新型蓄电池。
                                              
  
整机国产化取得突破
   
  风电机组的整机国产化是当前我国风电产业发展的核心。许继集团将针对我国内陆Ⅱ、Ⅲ类风况资源低风速、低温度、低空气密度、多风沙的运行环境,通过在变桨系统、电气控制、变流控制等方面的独特设计,保证为电网供电的稳定性。就目前情况来看,风电并网技术、风电设备的可靠性以及风电设备的供应链仍然是决定风电产业发展的核心问题。因此,我省风电联盟在保持供应链相对稳定的前提下,加快关键零部件的研发,逐步掌握核心技术,将是做强做大风电产业的前提和基础。

  叶片是风力发电机组的动力之源,但由于2.0兆瓦风力发电叶片具有尺寸大(45.3米长)、局部厚(厚度达100毫米)等特点,产业化面临诸多技术瓶颈,是我国风电产业发展的短板之一。洛阳双瑞风电叶片有限公司将开展固化温度、放热峰与凝胶时间的匹配、真空灌注的管路布控、叶片根部大厚度复合材料的导流渗透等技术研究,全面掌握叶片生产的关键技术和工艺,实现规模化生产。
   
  风力资源的不稳定性、电网要求的平稳性,决定了必须实现风机与电网的柔性连接。许继集团将通过控制系统、箱变、STATCOM等方面的研究,着力解决困扰我国风场并网的共性技术难题,为风机接入电网提供全面的解决方案。
   
  由于风力发电机、齿轮箱、轴承等位于风电机组整机的顶端,所以维护难度大、维修费用高。因此,高可靠性是设计的首要目标,南阳防爆集团将通过开展优化内外风路、全面监控、H级绝缘体系等方面的研究,全面保证发电机的长期安全可靠运行。并采用全功率变频,用变频装置灵活快速的调节发电机的有功功率和无功功率,实现并网平稳,并网冲击电流不大于额定电流的20%。郑州机械研究所将通过轻量化设计、迷宫密封技术、润滑冷却系统设计等提高齿轮箱的可靠性和轻量化的需要。
   
  去年,洛阳LYC轴承有限公司启动实施了“兆瓦级以上风力发电机组轴承研发”重大科技专项项目,对困扰风电产业发展的关键零部件轴承进行了研发,并取得了积极进展。洛阳轴研科技股份有限公司是国内唯一的国家级专门从事滚动轴承基础研究和应用研究的综合性研究机构,它的加入必将加快我省乃至全国风电轴承开发及产业化的步伐。
   
  风电安装设备是风电场建设不可或缺的重要设备,也是我国风电产业发展的薄弱环节之一,它使用的是高耸(可达100米)的动臂吊机,其主臂既能在竖平面内变化幅度(像钓鱼竿),又能在水平面内360°回转,因此存在很大安全风险。郑州大方桥梁机械有限公司将通过研究“不倒翁”技术、横行快速对位及长途转场运输适应性、风险评估及对策等技术的研究,填补国内风电安装专用吊机的空白。
                                              
  如何实现共赢
   
  为了促进新能源的开发和利用,国家对新能源在能源结构中的比重有一定的配额要求,并有相应的税收优惠、融资支持等政策。
   
  由政府部门牵头成立这个技术创新联盟,其初衷是引导和推动。省科技厅厅长赵琛解释说:“成立河南省风电产业技术创新战略联盟,本身应该是市场和企业的事,但考虑到这是我省成立的第一家产业技术创新战略联盟,缺乏经验,企业自身不好组织,科技管理部门才来牵这个头。政府对产业技术创新战略联盟主要是提供协调服务和政策支持。我们将通过重大科技专项资金、公共技术平台建设以及高新技术企业税收优惠政策等,竭尽全力支持风电产业技术创新战略联盟的工作。”据悉,省科技厅已将打造风力发电成套装备新兴产业集群列为更大规模的重大科技专项,准备投入3000万元至5000万元的科技扶持资金。
   
  风电联盟组成单位的选择原则是对配套生产及技术进行分工协作,实现优势互补,以形成新的竞争力。对此,南阳防爆集团副总经理白照昊有清醒的认识。他说,风电产业只有产业链的供应关系稳固,才可以改变目前市场的不确定性。我们认为光靠协议书是不够的,期待通过风电联盟这个平台获得更多的技术参数和行业信息。
   
  风电联盟的经济奋斗目标是在未来3年内形成300亿元至500亿元的产业规模,并带动上下游实现产业产值1000亿元以上。据悉,该风电联盟整机生产的牵头单位许继集团已在内蒙古、河北买下1000万千瓦的风场,而这,首先需要在联盟内部真正建立起一个高效的共赢机制。
   
  按照省科技厅的构想,风电联盟成员之间应以合同和契约作为约束,但其组成应当是开放和可持续发展的。省科技厅厅长赵琛说,我们的主张是:首先,要坚持自愿参加,政府不搞“拉郎配”。其次,牵头单位要切实负起责任,整体技术依托单位要着眼于长远利益,不能只顾眼前利益。第三,要建立互利共赢的机制。要签订法律契约,明确责权利。第四,加盟单位要精诚合作。只有搞好合作,才能互利共赢,长远发展。第五,要坚持开放合作。联盟成员单位不局限于现在参加联盟的十几个单位,涉及到的有关单位都可以自愿参加,也可以自愿退出,要吸收国内外的先进技术管理经验,要为整个产业的技术进步和发展服务。
  
专家点评
                                        
  
河南风电产业链相对完整,下一步发展很有希望
   
  姚兴佳(沈阳工业大学风能技术研究所所长、中国风能协会副主任、国务院政府特殊津贴获得者):国家从“六五”开始支持风电产业,已经近30年了。风电市场目前已经形成了几百亿的规模,河南要超常规发展、成为一个风电大省,就必须加大力度支持企业启动。在这个关键时期给予支持是非常必要的。要找准科技含量高的技术瓶颈,把钱用在关键点上。既要有导向,又要有约束。调动人的积极性是最重要的因素,政府工作是风电发展的最好推动力。河南风电产业链相对完整,企业的实力都很不错,下一步发展很有希望。
   
  游成培(原中国化学工程重型机械化公司总工程师、教授级高工):风电大发展是潮流,河南组织风电联盟非常正确,一定要加快研发速度,慢了就会丧失机遇。
                                          
  
河南是制造业大省,领军人物是关键
   
  柴建云(清华大学电机系电力电子与电机系统研究所所长、中国电工技术学会中小型电机专委会副主任委员) :河南是制造业大省,赞成河南大力发展风电。时机还是好时机,河南一点也不晚,关键是看怎么做。我觉得应从三个方面着手:一是要做产业规模;二是要加强自主创新能力,技术创新关乎风电能否长足、可持续发展;三是要加强人才培养。在5年至10年内,2.0兆瓦双馈异步发电机仍是主力机型。许继集团的控制和低电压穿越是世界性难题,应给予强力支持,这是战胜国内外其他整机企业的根本。整机的关键不是按图纸组装,而是掌握系统集成的方法。在人才方面还是要加大力度,关键是要找到技术领军人物。
                                        
  要首先支持风电整机自主生产、关键技术创新
   
  祁和生(中国农机工业协会风电设备分会秘书长):要首先考虑支持什么项目?3~5年后,对风电带动最大的还是整机,支持整机是基础。我国整机设计还没有过关,大部分是买国外的,上海电气买的是生产许可;大连华锐制造能力世界排名第七,但设计、控制系统尤其是在核心软件基本上还是国外的。我国的齿轮箱主轴轴承基本上是靠进口,要实现国产化,在材料、加工等方面还有很长的路要走。虽然上电、华锐、东汽都已经生产了多台风机,但从掌握整机设计及集成技术的角度来讲,还没有过关。
   
  刘新正(西安交大教授):几个研究方向都是关键技术,要有主要负责的和牵头的,要有时间节点。应分轻重缓急,进行分批支持。(河南日报记者 程梁)


 



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