国际风能技术路线图解析（二）

　　发展低碳经济模式是欧盟追求的前瞻性目标之一，欧盟针对这一目标设立了一套广泛的政策架构，包括达到2020年气候和能源目标及制定碳排放交易机制等，欧盟将风能作为实现上述目标的战略性能源技术之一。内部成员国自20世纪70年代中期开始颁布积极政策鼓励可再生能源发展，到20世纪90年代成为世界风能发展的中心。现在欧盟作为一个整体不仅拥有全世界最大的风电装机容量，而且拥有全世界最先进的风电技术和全世界最领先的生产能力，并且已率先开始发展海上风能。截至2011年，欧盟全境风电累计装机容量接近100GW，占世界总装机的近40%，风力发电量达到2040亿kWh，能够满足6.3%的电力需求。

　　为加快具有成本效益的低碳能源技术的开发和部署，欧盟委员会于2007年11月底提出了一份综合性能源科技发展战略——欧洲能源技术战略规划（European Strategic Energy Technology Plan，SET–Plan）。为配合SET–Plan的实施，欧盟从2008年开始草拟SET–Plan关键能源技术路线图，在与欧洲各能源技术平台、行业协会及成员国等开展持续的讨论后，于2009年10月公布了作为未来十年行动计划的七个低碳能源技术路线图（风能技术路线图是其中之一），围绕欧洲能源体系，构建了到2020年时转型为低碳经济的愿景，以提高技术成熟水平为目的，以使这些技术能在规划期至2050年期间达到较大的市场份额。其中对风能领域提出的目标是：到2020年风力发电在欧盟终端电力消费中所占比例提升到20%。

　　SET–Plan路线图对每项低碳能源技术均提出了战略目标、技术目标和将在未来十年实施的研究、开发、示范及市场推广行动，同时，对实现上述目标公私部门所需要的投资额进行了预估，并对每项行动提出了需要达成的关键性能指标，以利于考核评估。路线图将这些行动分成了三大类：

　　1.研发计划。包括：研究机构及大学等部门开展的基础与应用研究项目、小规模中试项目和材料、部件的测试设施项目。

　　2.示范计划。由技术的实际测试与大规模示范组成，特别是验证技术全规模可行性，为技术从研究向市场转化搭建桥梁。

　　3.市场推广措施。将产品从示范阶段向市场成功转化，这类型行动项目涉及到对有可能成为未来能源体系支柱的一些关键概念进行可行性示范并积累经验，如可容纳不同电源的虚拟电厂、城市大规模光伏系统及其他节能措施。

　　提升风能技术竞争力，促成近海和深海资源潜能的开发，促进风力发电的并网，到2020年使风力发电在欧盟终端电力消费中所占比例提升到20%。

　　路线图提出了四个技术领域：新型风机和零部件、大型和深海（＞30米）风机基座结构技术、大规模易变型电源并网技术、风能部署的资源评估和空间规划，并指出了技术方向和行动计划（见表1）。

　　发展10～20MW大型风机，特别是适合海上应用的类型；通过使用新材料、先进转子设计技术、先进的控制和监测系统，提升风机部件的可靠性

　　启动一项陆上和海上新型风机设计、新材料和部件的研发项目，及大型风机样机（10～20MW）开发和测试的示范项目；形成由5～10个测试设施构成的网络，用以测试评估风机系统的效率和可靠性；启动一项欧洲跨产业合作和示范项目，利用部门（如海上勘探）的专业技术，来开展风能系统的大规模生产，重点增强部件和系统的可靠性、先进制造工艺和海上风机；开展5～10个用于测试下一代风机和零部件生产的示范项目

　　开发大型海上风机用新型可堆叠、可复制的标准化基座，例如：三脚架式、四脚架式、导管架式以及重力基座等

　　启动一项开发和示范项目，针对不同水深（＞30米），开发具有较低视觉影响、适于离岸作业的新型基座结构；至少开发出4种结构概念，并在不同条件下进行测试；启动一项针对海上结构的先进大规模生产工艺的示范项目

　　启动一项将风电场作为“虚拟电厂”管理的工业规模示范项目；建立至少两个国家海上风力发电场的连接，并结合使用不同电网互联技术；远距离高压直流输电；可控多终端海上解决方案

　　启动一项风速分布和风能生产预测的研发项目，包括：风力量测活动、风力数据、环境及限制因素数据库、有利于改善设计和生产的空间规划工具和方法

　　[1]虚拟电厂是指通过中央控制单元联合运营分布式发电设施集群，以提高系统灵活性（包括利用现有储能系统加以支持），并最大发挥其潜力（空间平滑）。

　　为落实SET–Plan技术路线图工作，在欧盟委员会和SET–Plan指导委员会的指导下，产业界和科技界（欧洲能源研究联盟）于2010年6月联合启动了欧洲风能产业倡议，目的是在整个欧洲层面整合产业界、研究团体、各个国家与欧盟委员会等各方力量。为按年度细化任务需求，将倡议落实到具体项目执行层面，欧洲风能技术平台（TPWind）在综合各方意见后于2010年5月正式发布了《2010～2012年度欧洲风能产业倡议实施计划》，作为欧盟风能业界在这三年间的“工作指南”，并且在2020年前每年还将对其进行更新。实施计划确定了四大领域行动计划中的18项研发项目，公私投资总额预计将达到14.43亿欧元（见表4）。

　　另外，鉴于材料是能源技术的关键性技术，欧盟于2011年12月发布了《低碳能源技术材料路线图》，作为SET–Plan所制定的技术路线图的补充和扩展。材料路线图中提出一项全面的欧洲低碳能源技术材料研究与创新计划，提出了未来十年推进能源技术发展的关键材料的研究和创新活动，同时也作为欧盟研究和创新计划以及成员国能源应用材料领域开展研发活动的项目指南。在路线图中针对风能领域，制定了风能材料路线图。

　　风机需要增大尺寸和在更为苛刻的条件和环境下运行，因此探索低成本、高机械性能轻质材料已成为最重要的任务之一。风能材料路线图提出了全面的叶片材料研究和发展计划，如纤维增强夹芯材料以及粘接和焊接技术，在减轻重量的同时提高机械性能，使用智能材料改善转子性能和寿命，缩短生产周期和降低叶片生产成本；发展改进耐腐蚀、自清洁、防紫外线新涂料；发展用于塔和支持结构的高性能钢及相关的焊接技术，深海应用单桩和重力基础结构混凝土等。

　　材料路线图重点还关注发电机、电力电子和传输（轴、齿轮、轴承）材料，研究稀土永磁替代材料及发展更强、更轻的磁铁；发展高温超导（HTS）发电机，电力电子新材料，以增加交界处的温度工作限制及传动部件的金属合金，以确保有效寿命等于设计寿命。为了以工业规模按比例扩大材料的开发，路线图提出了四个工业制造试点项目：开发和生产兆瓦规模的概念叶片，开发、制造和示范轻量级（复合）轮毂、底座或发电机变速箱壳体替代铸铁部件，设计、生产和测试长度超过100米的大型叶片能够用于超过12MW发电机组，以及兆瓦规模叶片生产线的自动化生产技术；两个技术试点项目测试大型深水重力基座支持结构及示范全规模高温超导发电机。最后，路线图提出建立泛欧研究领域网络，以加快工业发展和最新研究成果，及大传动系统单位（＞10MW）测试试验台。（未完待续）（摘编自《能源与科技参考》）