李永东：风力发电核心技术变换器发展趋势

　　主要看有哪些核心技术，因为我们要掌握核心技术才有高端利润，都搞劳动、机械密集型产品，核心技术被人家掌握，大部分电流其比如70%80%变流器用国外的，高端利润人家拿走了。核心技术一个是风轮机，其次是发电机，最后是整个电控系统。前一些年搞定浆锯失速控制，发电机我们国家目前做的比较多。主要是控制系统，包括这几方面技术，一个是风轮机控制，另外发电方式控制，还有不同类型的易变器控制，还有MPPT，MEPT，储能控制等，控制属于核心技术。真正的核心控制器尤其变流器大部分是国外的。
　　变流器属于核心部件，目前国产化率比较低的，被国外巨头垄断，最近几年国内产业企业界在这方面投入巨大资金，包括国家十一五公关计划有长足进步。有这么几个类型，一个是高速型的发电机功率非常小，但是需要一个齿轮箱，因为风的速度本来比较低，其次是低速型全功率的，这个不要齿轮箱，齿轮箱经常是故障来源，但是发电机体积非常大，最近研究中速型的，发电机的体积相对小一些，综合两种的优缺点。 
　　 这是一个典型的目前用的最多的双馈发电机系统，核心是电子设备，变频器是背靠背的，双向的，容量是发电机容量的1/3到1/2，所以成本比较低。好处是完全可控，不管风速大小可以捕获功率。问题就是低电压传阅，这是我们国家标准要求必须解决的问题，就是电网故障发电机不能脱网，目前国家标准要求必须具有这个能力，很多需要改造。
　　永磁发电机有点是低电压穿越问题稍微好一些，而且低速的时候可以省掉齿轮箱，但是问题成本高，包括所有的传输功率要通过它，另外涨价了。有一些不同控制，主要问题成本比较高，体积比较大。
　　另外含风电场的电力系统，刚才我们说风电是一个随机能源，电力系统不太喜欢，还要加备用电站，太大影响整个系统稳定性控制起来比较麻烦，所以现在在研究注入多大风力发电对系统稳定性产生影响，很多国内外的企业和大学也都在研究，进一步研究数额预测，不确定情况下怎么建模，电网故障情况下怎么解决穿越问题，课题非常多。这实际是一个核心技术，假如这个突破之后才能占领高端，我们现在很多企业打拼的很累，因为利润比较低，做一个东西很多人一拥而上，核心技术做的人很少，需要大量人才。
　　这是前面讲的趋势，在2030年以前的预测是占10%，可能现在要超前。在这个情况下假如全用国外的成本非常高，因此需要加速核心技术国产化，要发展大型离岸风力发电，进一步成本降低。现在国家搞的大陆上三峡，发完之后输不出来，没有很多用户，都是离最近用户兰州还1000公里，比如北京上海，这是问题，将来国家建超高压的直流输电。
　　十一五进展情况，目前国内有不少厂家掌握了变流器核心技术，有生产能力，这是其中一些合作厂家的生产车间，离岸风力发电功率更大。直驱为什么说未来可能会越来越多的发展？虽然它的成本比较高，但是省去了故障源，在海上这么大功率维修一次非常不容易，维修出动一次，比如调车可能十几万二十万比变流器还贵，前段时间听说弄不好掉下来把人砸死。希望把齿轮箱省掉，有优势，所以未来增长快。这是变流器市场规模，我们可以看出来，产值每年增长比较快，30%40%，我们过去说风电过了，国家限制整机厂，不是说限制变流器，变流器真正的核心技术我们并没有完全掌握。目前到2014年还有这么大缺口，其中全功率变流器到2014年还有几千台缺口，需要量上万台。双馈变流器也有缺口，现在在解决。主要厂家有这几个。国内已经有很多了，包括一些上市公司也在做，这是我们不完全统计有这么多厂家。
　　实际真正做到比如高性能含有低电源穿越的也不多，此外风由于随机性，不能随时需要调度，没风怎么办，研究储能技术，将来这个技术发展起来也会解决不少问题。比如说我们可以在用电低谷的时候把能量储存起来，或者风发的多用不了储存起来，白天需要用起来。过去用压缩空气和蓄电池，最近一些年发展快超导等等新技术，超导研究比较多，虽然效率非常高，主要问题是系统非常复杂，这个我们实验室做了，这是液氮的超导罐，液氮罐非常贵。最近发展比较多是超级电容，有很大优越性，它的寿命比较长，非常快，比电池要快的储存能量。电池快速储能也得半小时，几十分钟。目前在电动汽车、地铁、轻轨上已经得到广泛应用。进一步发展飞轮，是一个大的机械储能装置和高速有关，高速电机带着一个飞轮，最高有3万甚至10万转飞轮，这个飞轮技术非常高，真空状态，否则摩擦很大，这是一个具体飞轮结构图，机械上也非常复杂。