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科技动态 | 欧盟提出风能技术研发创新五大优先主题领域

科技研发 2019-01-11 17:13:00

      

      近日,欧洲风能技术创新平台(ETIPWind)发布《风能战略研究和创新议程2018》报告指出,伴随技术进步和成本下滑,风能已经逐渐发展成为欧洲主要的电力资源,到2030年欧洲的风电装机预计在当前基础上翻一番达到323 GW,届时将满足全欧近30%的电力需求。为了加速推进欧洲风能技术的研发创新,进一步降低风电的平准化成本,促进风电的并网集成,维持欧洲风电技术的全球领导地位,报告提出了风能技术研发创新需要优先开展的五大主题领域,具体要点如下:        

       1、电网和并网集成

      1)开发能源系统的灵活性解决方案??⒃銮啃托槟獾绯Ш捅涞缯?,以改善风电场的管理,应对风电随机性、间歇性特性,对分布式风能进行聚合、优化控制和管理,解决电力系统的发、供、用瞬时平衡特性(可再生能源发电出力往往跟用电负荷峰谷呈逆向分布),以解决高比例消纳风能给电力系统带来的波动性影响,确保电力系统供电平稳。

      (2)电网扩张战略和运营规划。制定电网扩张计划,以构建覆盖全欧的大电网促进欧洲国家电力市场进一步一体化,实现对欧洲不同区域风电的有效整合,既可以增加风能利用率,也能降低对进口燃料的依赖。同时要为运营制定合适的解决方案,以便有效地连接新设施,管理电网拥堵。

      (3)改善储能技术。发展更加高效、长寿命低成本的日间储能技术,解决风电并网给电力系统带来的波动性,提高电网的灵活性和经济性,保障电力系统供电的稳定性。此外,还应支持开发季节性储能系统,并建设相应系统的示范工程、业务模型和市场框架。

      (4)发展混合能源系统。随着风能等分布式电源接入电网的份额日益增多,给整个电力系统的稳定运行带来了挑战。因此亟需发展混合能源系统(如风光混合、光储混合、核能-可再生能源混合等系统)以充分利用不同能源的各自优势、克服劣势,来保证新接入的分布式能源与电力系统兼容,维护电力系统的稳定性。

       2、风电系统的运营和维护

      1)发展智能风电场实现高效运营。利用先进的传感器和数据采集技术(如无人机)实现对风电运行情况的实时监测和数据的高效低成本采集;开发自适应交互式大数据控制技术以改善能量输出,优化风力涡轮机的运营。随着风电数字化发展,潜在的网络威胁日益增多,需要开发相应的网络安全防护系统保障风电场的网络安全。

      (2)风电全生命周期管理。发展基于自动化、大数据、人工智能的风电全生命周期管理平台,实现对风电场机组、配置、组件对风电项目的适应性高效分析,对不同阶段的风险进行预警,实现对风电项目不同阶段的风险有效管控。改进数据聚类分析以更好地理解风力涡轮机性能退化机制。

      (3)开发数据分析、诊断技术和运维策略。利用大数据和人工智能技术分析来确定导致风电设备故障(如?;录┦录母驹?,改善风电维护策略。

     (4)风力涡轮机寿命优化??⑿阅芾匣馐约际跻曰袢》缌ξ新只阅芾匣?、剩余寿命和失效机制的相关数据,延长设备运行寿命,降低风电涡轮机组件的维护成本。

       3、下一代风电技术

      1)研究开发全新的风电技术。包括:智能转子、发电机、基础结构和电力系统等,以进一步降低风电的平准化成本,推动风电技术发展。

      (2)数据驱动的涡轮机设计优化。利用安装在风力涡轮机上的众多先进传感器,收集风力涡轮机运营情况数据,利用大数据分析工具实现数据的综合分析,更好了解外部环境、风电架构对风电运行效能的影响,以实现对风力涡轮机设计优化,提升运营效能。

      (3)优化材料和结构。研发新材料,以制备更加轻质、更高强度、更耐用、更经济的叶片,以延长涡轮机寿命,降低制造成本。

      (4)风电场高精度建模。利用新的传感技术、并行计算技术对风场入流及其变化过程进行建模,从而研究单台机组和整个风场与场内大气运动的关系,建立高精度的模型,并对模型进行校验和验证。

       4、海上风电辅助设施

      1)开发更加高效的集成并网技术和动态模型。针对当前海上风电并网存在的技术难题进行攻关,评估直流并网技术的成本,开发最优的并网集成技术方案、高精度动态模型以更好地了解风速、风电机组架构、组件对风电运行性能的影响,以指导设计优化。

      (2)创新的风电塔筒和基础结构??⑷碌乃埠突〗峁?,将海上风电的成本降至与陆上风电项目相当,促进其发展。

      (3)创新的海上变电站和电缆。创新优化海上风电的电力基础设施(包括变电站、电缆等),如为海底电缆开发万向接头、开发标准的变电站设计和布局方案等,以降低海上风电场的成本。

      (4)场址选取。由于海上风电场外部条件要比陆上复杂得多,风力资源、建设条件、施工及运营环境和陆上的都不相同,因此要开发相关的环境和海洋气象模型以充分分析海洋气象条件(如气象、风速)和环境条件(水流、地质)的因素,以指导海上风电场的选址。

        5、浮动式海上风电技术

       1)加大浮动式海上风电系统的研发,提高海上风电场的建造效率。

       (2)探索全新的海底电缆设计和安装方案,以提高安装效率降低成本。

       (3)根据海水深度和经济性考虑,加速探索浮动式深海风电场建设和应用。



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