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                                                  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。



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