风电新能源：信息技术让“大风车”转起来

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如果你置身广袤的内蒙古草原或者辽阔的新疆大地，就会发现一道独特而浪漫的景观——排排巨大风车在蔚蓝的天空下迎风旋转，这幅动人画卷会令你心旷神怡，这便是我们新能源开发中的重要组成部分——风力发电。　

荆棘丛生的发展之路

风能是一种清洁的可再生能源，风能的开发可以有效缓解我国的能源供应紧张局面，这已经成为共识。风力发电是风能利用的主要形式，也是新能源中技术最成熟最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。有关资料显示，2005年全球在可再生能源发电领域的投资达到了300亿美元以上，为常规能源电力投资的1/5；我国风能资源储量居世界首位，仅陆上可开发的装机容量就达2.5亿千瓦。

拥有如此得天独厚的自然优势，我国风电行业目前的发展如何？

记者在一次采访了解到，自我国2006年颁布了可再生能源法以来，在国家相关政策的引导和鼓励下，新能源产业蓬勃发展，目前我国已建成风电场达四十多个，而且发展情况不尽如人意。四十多家风电场已经远远超出当前的市场容量。而这些企业发展水平又参差不齐，真正具备样机生产能力的可能只有十来家左右。

据了解，风电装机容量仅占全国电力装机的0.14%，风力发电设备主要依靠进口。“在过去的几十年里，我国风电行业都是以整机生产制造和装配为主，而风电机组的设计和研发基本都是依赖国外的技术，通过购买生产许可证或者直接购买国外的设计获得，只是在国内进行部件的国产化和整机的生产装配，设计研发能力非常薄弱。”北京鉴衡认证中心工程师张宇告诉记者。在内蒙古朱日河、辉腾锡勒等几个大型风力发电场，美国、丹麦等国的进口设备几乎一统天下，能见到的国产设备只有区区三台风机。而且这三台风机安装几年来很难正常运行，设计能力是600千瓦的风力发电机，用起来只能达到几十千瓦！

此外，张宇还提到，风电行业供应链脆弱，也严重制约了风电产业的进一步发展。因为风力发电机组有几大关键部件，叶片，齿轮箱，发动机等，这些部件有很高的技术要求，同时风电行业对零部件的要求有它自身的特点，只有少数几家零部件供应商有能力给整机生产厂商配套相关的部件。这样就造成众多整机厂商都在抢购为数不多的几家供应商的零部件，对产能的消耗非常大，使得零部件市场供不应求。

信息技术让“大风车”转动起来

面对我国风电产业发展的掣肘，加之当前世界范围的油价暴涨、能源告急，在如此紧张的局势之下，风电能否抗起缓解能源紧张的大旗？能否撑起我国新能源产业的半边天？这些都取决于能否对风能科学、合理和可持续的开发。而这就需要有良好的技术基础，信息技术必不可少。

张宇告诉记者，目前我国风电行业信息技术的应用情况总体良好，特别在仿真技术的应用方面尤为突出。这是由于风力发电机组的设计是一个复杂的系统工程，如果没有信息技术作为支撑，很难做出令人信服的设计成果。

仿真技术在风力发电中的应用是从上个世纪80年代开始的，从性能预测逐步发展到虚拟设计，对风电技术进步和产业发展起到了重要的作用。近年来，我国在这方面也取得了长足的进步，开展了风特性数值模拟，风力发电机组建模与电网稳定性分析等，研究成果已在我国自行研发的兆瓦级风电机组中得到了应用。

据悉，北京鉴衡人证中心采用了美国ANSYS仿真分析软件，并在风能行业推广。安世亚太作为ANSYS在中国、香港和澳门地区独家销售和服务渠道合作伙伴，代理ANSYS全线产品，副总裁田锋告诉记者，仿真技术在新能源设备的研制方面发挥重要作用，能够帮助此类设备研制单位优化设计，提高产品性能，降低成本。无论是在风能、光能、生物质能还是其他的新能源的设备中，都可以利用仿真技术中的结构分析、热分析、流体分析以及电磁分析对设备安全、寿命、能量转化效率进行评估与优化。

风能设备方面，利用结构仿真技术可以对设备各个部位的强度、稳定性进行设计，确保安全；利用疲劳分析技术确保设备的使用寿命达到预期年限；利用流体力学分析技术优化叶片的形状，使风能可以高效率地转化为旋转机械能；可以利用电磁分析技术优化发电设备，使旋转机械能可以高效率地转化为电能。

张宇特别强调，风力发电机组的设计有两个重要特点，对信息技术有着特殊的要求。一是对安全性的考虑，因为风力发电机组要在野外至少工作20年，有很多结构部件都是一次性的，中间不能更换，要保证20年没有问题才行。因此在设计阶段就要考虑安全性的问题，需要利用有限元分析的手段进行详细严密的力学分析，确保产品的安全性能。此外，风力发电机组本身是要安装在野外的大型机械电设备，需要适应复杂的环境，这也是要在设计阶段充分考虑的问题，20年中有可能遇到的各种情况都需要在技术分析当中考虑，而这些不依靠理论分析方法，是很难通过实验等其他手段代替的。这就是为什么说没有相关信息技术辅助，很难做出一个符合标准的风力发电机。同时，设计人员可以同过仿真分析软件，不断地改进自己的设计，达到优化设计的目标。风力发电机组本身是一个完整的力学体系，在设计过程中，任何一处细微的修改，都会影响到整个系统的设计，设计人员可以利用仿真分析软件对修改进行分析模拟，继而对变更结果进行评估和比较，从而使设计得到进一步的优化。

抓住机遇共谋发展

对于任何一项产业，信息技术的作用都是显而易见的。田锋告诉记者，新能源的开发、生产、利用与旧能源产业模式没有根本的差别，但新产业相对旧产业的一个巨大不同是，由于没有任何历史包袱，在产业规划阶段就可以考虑到信息技术的采用，使得信息技术在新产业中发挥的作用将远大于传统产业。《中国人民共和国可再生能源法》明确指出，中国风能电厂的设备国产化率要提高到70%，不能达标就不能建厂。2007年6月，国务院审议通过了《可再生能源中长期发展规划》，这是风能发展又一重大“利好”。根据规划，2010年我国风电装机要达到500万千瓦，2020年要达到3000万千瓦。这一系列政策推动了国内的风能设备的研发热潮，对中国研发信息化的技术和服务的供应商都是好消息，相信将带动这一市场的空前发展。但如果我们的国产设备的性能不能胜任要求，不能超越国际，那么在市场力量的推动下，这个规定将成为一纸空文。因此，中国新能源设备的研制单位一定要抓住这个契机，在产品的创新、性能和质量方面做足功课，下足功夫。而计算机辅助创新、仿真、质量这样的高端研发信息化技术将成为国内新能源设备研发的首选工具。相信在信息技术的推动下，风电产业随着技术和市场的愈加成熟，以及得天独厚的自然优势，终将成为我国新能源产业最具规模开发条件和商业化发展前景的优势行业。（中国制造业信息化）