摘　要: 文章通过对我国风电设备制造技术的发展现状、风电机组主要技术来源及存在问题等内容的分析, 经比较和查阅国内外专利和研究动态, 提出了我国风电设备制造业风能开发利用核心竞争技术, 并对设备的专利技术趋势进行分析探讨。

关键词: 风电设备制造; 核心竞争技术; 专利技术

1　我国风电设备制造技术的发展状况

     进入21 世纪, 特别是《可再生能源法》的颁布实施, 使我国风电设备制造业驶入了快车道。在科学发展观的指导下以及“十一五”节能减排目标的制定,风电设备制造业也进入了快速发展期, 大量国有企业、民营企业都开始进入该领域。2001 年, 科技部将研制兆瓦级以上双馈型风力发电机和失速型风力发电机列入国家863 计划。2005 年, 金风科技公司试制出我国第一台兆瓦级风力发电机—— 1. 2MW 直驱永磁风力发电机, 同年沈阳工业大学自主研制出1MW 双馈风力发电机。

      1. 1　国内正在制造和生产的风电机组主要技术来源

      1. 1. 1　引进国外的设计图纸和技术, 或者是与国外设计技术公司联合设计, 在国内进行制造和生产。例如金风科技引进的1 200kW、1 500kW 风电机组, 现在已在国内批量生产和供货。还有浙江华仪、广东明阳、国电联合动力的1 500kW 机组, 重庆海装、上海电气的2 000kW 等公司都是采取这种方式引进的,现在这些公司正在进行样机试制过程中。

      1. 1. 2　购买国外成熟的风电技术, 在国内进行许可生产。例如金风科技的600kW、7 50kW, 浙江运达的750kW、华锐风电、东汽的1 500kW、风电机组, 都在国内成功生产并实现产业化, 这些机组是国内的主力机型。还有重庆海装850kW, 保定惠德、武汉国测、吴忠仪表的1 000kW, 上海电气的1 250kW, 北重的2000kW 等公司都是采取这种方式引进的, 现在这些公司正在进行样机试制过程中。

      1. 2　国内正在制造和生产的风电机组主要技术特点

      1. 2. 1　双馈式变桨变速机型, 是目前大部分企业所采用的风电技术, 技术已成熟, 属风电行业主流的先进技术。例如通用电气、歌美飒、维斯塔斯、苏司兰、华锐、东汽、上海电气、北重、沈阳华创等公司就是采用的这种技术。

      1. 2. 2　直驱永磁式变桨变速机型, 是近几年发展起来的先进技术, 技术也已成熟, 是未来风电技术的发展方向。例如金风科技、湘电风能、上海万德、广西银河、常州新誉等公司就是采用的这种技术。

      1. 2. 3　失速型定桨定速机型, 不是目前市场的主流技术, 但技术成熟, 运行维护经验相对丰富, 设备性能和产能比较稳定。如金风科技和浙江运达的600kW、7 50kW 机组等。

      1. 2. 4　与国外公司合资, 引进国外的成熟技术在国内进行生产。例如航天安迅能、恩德风电的1 500kW, 在国内已成功生产并实现产业化。还有湘电风能、瑞能北方的2 000kW 等公司都是采取这种方式引进的, 现在这些公司正在进行样机试制过程中。

      1. 2. 5　国外的风电机组制造公司在国内建立独资企业, 将其成熟的设计制造技术带来, 在国内进行生产。例如歌美飒风电的850kW、苏司兰的1 250kW、通用电气的1 500kW、维斯塔斯的2 000kW 机组都是采取这种方式进行生产的, 目前已逐渐开始批量生产。

      1. 2. 6　利用国内大学和公司自行设计的风电机组,进行生产。例如沈阳华创、江苏新誉、浙江运达的1 500kW机组, 上海万德的1 000kW、南通锴炼的2 000kW等公司都是采取这种方式进行生产的。

2　我国风电设备制造业存在的问题

      目前, 我国大约有60 个风机制造厂家, 风电设备制造业虽然发展迅猛, 但也存在许多问题, 主要表现在以下几方面:

      2. 1　依靠国外的技术生产风机不适合我国的地域特点

      目前, 能够具有自主知识产权并切合中国实际的风电整机设计、制造企业很少, 这个实际是指中国风资源情况、电网情况、地域情况等。仅依靠国外风机机型的生产许可证生产的风力发电机, 其原型是按照该国的气候、地域、电网等条件设计的, 应用到中国就会出现“水土不服”的问题, 因此完全依靠它,远不能满足我国风电发展的需求。

      2. 2　按照科学发展观, 坚持保证风机设备的制造质量　

      我国多数风电设备制造企业, 进入风电设备制造领域时间很短, 大多只有3 年左右的时间, 经验不足, 在目前风电大发展的形势下, 有些急于求成, 有的样机还没有试运转就已经拿到不少订单, 这样就不能保证质量, 质量无法保证的话, 那么风电场将无法正常运转。另外, 配套的关键部件( 包括齿轮箱、轴承等) 存在着质量不稳定、数量供应不上的问题, 这样也会使整机容易出问题。因此有必要考察在我国独资建厂生产风电整机的外企企业, 如维斯塔、Gamesa、S uzlon 公司以及生产关键零部件的ABB、LM 公司等是如何看待质量问题, 他们是如何严把质量关的, 向他们学习, 切实保障产品质量。

      2. 3　国内风电设备零部件企业, 没有形成专业化的有效分工以及取得并应用国外技术的经验零部件的专业化生产是提高风力发电机整机产品质量和降低整机生产成本的有效方式。这一点值得我们认真研究、学习。

      2. 4　风电设备制造业的体制建设

      我国风电设备制造业在制度化的体制建设方面存在漏洞, 也就是说缺乏完整的产品标准和检测、认证体系, 无法保证风电产品能够达到高标准、高质量。

      2. 5　人才培养的力度有待加强

      在人才培养方面, 缺乏高中级的人才, 比如设计、安装、调试人才和风电设备维修人才, 亟需通过各种政策加大人才培养力度。

      2. 6　扶植政策还需要改进

      比如上网电价定的太低、税收方面过高都会影响风电设备制造业的健康发展。电价制定应该灵活,例如如果原料物价上涨, 若还按照以前风电上网的电价执行, 那么风电场经营者将难以为继, 这样就很难保障风力发电设备制造业的健康发展。

      2. 7　风力发电设备制造者应该具备立足国内、放眼世界的前瞻性技术开发思维

      例如, 在风电机组与电网的关系方面, 目前电网从安全稳定运行的角度出发, 对风电机组提出了低电压超越( LVRT) 、动态的无功补偿问题; 大型发电厂建立后上网电量波动对电网稳定性的影响以及适时调节上网电量对风电设备提出的要求等问题; 未来我国的海上风电设备应有什么特点等问题。

3　我国风电设备制造业开发利用核心竞争技术及专利技术趋势

      3. 1　风电设备制造业开发利用核心竞争技术经比较和查阅国内外专利和研究动态, 我国风电设备制造业风能开发利用核心竞争技术集中在以下几方面:

      3. 1. 1　大型兆瓦级的风电机组构件的研制与改进,适于海上和陆地风场塔架组件: 塔筒/ 升降机等。

      3. 1. 2　旨在降低风电成本的技术和部件研制, 风力发电机的制造成本在过去10 年中降低了50% , 关键环节是新技术和新材料, 更加轻盈和坚硬的玻璃纤维等新型复合材料用于大功率叶片改进, 以及机舱罩的制造。

      3. 1. 3　主动失速、变桨距变转速直接驱动多极低速发电机; 变桨距变转速驱动双馈异步发电机; 变速恒频异步发电技术特别是双馈异步风力发电技术。

      3. 1. 4　兆瓦级风力发电系统的软并网软解列技术;风力发电并网用变流器。双馈电机的无位置以及速度传感器控制, 通过电机的电压和电流实时计算出电机的转速, 从而实现无速度传感器控制。

      3. 2　风电设备制造技术专利趋势分析

      风力发电设备制造业在发展中将不断面临新问题, 这就要求我们用新思维、新技术去探索解决这些问题。以下是对风电设备制造技术发展的专利趋势分析的一些探索。

      3. 2. 1　齿轮箱、回转支承的专利技术趋势为紧密、轻盈的齿轮变速系统的设计及低成本材料加工工艺。

      3. 2. 2　刹车系统及联轴器的专利技术趋势为高强度、高机械性能的材料及其制作工艺。

      3. 2. 3　塔架组件( 塔筒、升降机) 的专利技术趋势为结构和性能良好的构件设计及材料加工工艺。

      3. 2. 4　冷却、润滑及防腐系统的专利技术趋势为便于监测、维护的冷却循环系统及其冷却介质; 机械及表面长效防腐处理及其涂料; 长效润滑介质及其维护。

      3. 2. 5　轮毂、铸锻件、法兰、压铸件毛坯及加工的专利技术趋势为大型构件成型工艺及其设备研制。

      3. 2. 6　机舱罩的专利技术趋势为质优、价廉、轻盈的复合替代材料的成型与应用。

      3. 2. 7　运输、安装、维修服务及工具的专利技术趋势为适于重点大型风电设备运输、紧固的专用车辆及工具; 重型移动安装专用设备、升降操作平台; 大型专用维修的电动工具等。

      风能是一种干净的、储量丰富、可再生的能源。由于利用简单, 且机动灵活的特点, 成为新能源开发的重点方向。风电需求的快速增长及风力发电技术的飞速发展, 成就了风电设备行业发展壮大。随着我国经济的发展, 企业创新意识逐渐增强, 国内企业在风力发电方面表现出较大的潜力, 但产品拥有自主知识产权较少。风电设备制造企业需要不断提升创新能力, 在产品核心技术和规模化运作方面要有所突破, 从而提高我国风力发电及应用的整体水平。