4.新能源装备,跃居前列
近年来,新能源发电发展迅速,但受技术实用性、经济性的影响,其在发电总装机容量中所占份额尚小,发电量也很少。未来的中国电机工业,将不断提升新能源发电的装机规模和技术水平,提高新能源发电在电源结构中的比重,这将是一项长期而艰巨的任务。从技术、产业与市场需求的角度看,新能源中的风能、太阳能发电,目前已具备一定的研发基础,其应用已得到社会各方面的广泛关注,发展速度日益加快。
未来10~20年是我国新能源大规模快速发展的重要时期,新能源发电将为中国电机工业的可持续发展奠定坚实的基础。
(1)风力发电
经过20多年的努力,我同风电产业发展成绩显著,装机规模不断扩大,设备制造水平进一步提高。截至2010年年底,全国风电装机容量已达4473万千瓦,位列世界第一,通过许可生产、技术引进、联合设计、自主设计等方式,目前我国已基本掌握3兆瓦~5兆瓦风电机组及其主要零部件的制造技术。
国家政策鼓励风电产业与风电装备制造业同步发展,走自主创新的道路,推进风电装备产业的市场化和国际化。为此,将依托风能资源丰富地区,从有效利用风能资源出发,结合风电和电力需求的特点和规律,科学规划和布局,将风能的资源优势转化为当地的经济优势,带动风电产业进步。在其他具有可利用风能资源的地区,因地制宜发展中小型风电场。
国家规划在华北、东北和西北的“三北”地区及江苏沿海等风能资源丰富地区,大力推进大型风电场建设,重点建设新疆哈密、甘肃酒泉、蒙东、蒙西、河北张承地区、吉林西部地区和江苏沿海地区等千万千瓦级风电基地。同时,海上风电也将得到较快发展,风电在局部地区电力供应中将达到较高比例。
随着电网接入技术的进步,风电接入电网的运行状况将得到大幅度改善,利用水平不断提高,除大型风电场之外的小型风电设施和分布式发电系统也将得到大力发展,风电发展将进入崭新时代,成为能源结构调整的突破口。一方面,将培育出国内具有自主知识产权的3兆瓦及以上风电机组及其零部件品牌,风电技术水平和装备能力将达到国际先进水平,并建立起具有技术研发、试验测试、装备检测认证等功能的技术及产业服务体系;另一方面,依托国家能源风电并网系统研发中心,开展电压变化、频率变化、电网扰动、低电压穿越以及储能等技术研究,提高对电网的适应性,对电网安全稳定运行做出贡献。可以预见,风电的建设运营中各项技术经济指标将进一步提高,市场竞争力将明显增强,在未来我国电机工业发展中的地位也将大大提高。
(2)太阳能发电
太阳能发电分为太阳能光伏 (电池)发电和太阳能热发电。
光伏发电是太阳能发电的主流方式之一,我国光伏产业尽管近年来得到了快速发展,光伏电池产量世界第一,光伏电池价格明显下降,但每千瓦光伏发电总投资仍然较高,这是制约我国太阳能发电发展的主要因素。新型光伏电池技术的研发与应用,为光伏发电的利用开辟了良好前景。预计到2020年前后,太阳能光伏发电技术和经济瓶颈有望实现突破,兆瓦级光伏电站有望实现规模化商业应用。
太阳能热发电是将太阳辐射能聚集起来加热工质,再由工质经锅炉加热蒸汽、汽轮机带动发电机发电,其原理与传统火力发电相同。太阳能热发电在国际上已有一些应用实例。近年来,西班牙、美国、澳大利亚、韩国仍在积极进行相关研发工作。我国在这一领域也曾进行过一些基础研究工作,建成了小型盘式发电系统以及70千瓦塔式发电系统。展望未来,在2015年前后,有望建成10万千瓦太阳能热发电示范电站,2020年前后,有望建成30万千瓦荒漠地区实用电站,如其能证明太阳能热发电在技术与经济方面的实用性,则2020年后,太阳能热电站也将开始规模化建设。
5.电网装备,勇攀高峰
展望未来,交直流特高压输电、灵活 (柔性)交流输电等新技术,将在我国现代化电网建设中得到更广泛的应用。
(1)交直流特高压输电技术装备
特高压输电具有电压等级高、输电容量大、输电距离长、线路损耗低等特点,有利于促进大型煤电、大型水电及未来大型风力发电等基地的开发建设,在更大范围内实现资源的优化配置。
现已建成了1000千伏特高压交流输电试验示范工程和±800千伏特高压直流输电示范工程,这些工程的投产标志着我国已经站在世界特高压输电技术的制高点。
可以预见,借助于特高压试验基地和特高压试验示范工程,我国将在特高压科研、应用领域进一步取得新的进展,如特高压外绝缘特性和电磁环境研究,特高压线路及变电金具电气特性的试验研究,特高压设备长期带电绝缘性能考核试验,可控高抗、大容量变压器、换流阀研究和直流场设备国产化研究等。
(2)灵活 (柔性)交流输电技术装备
随着电力需求的不断增长和大容量、远距离输电技术的普遍采用,我国电网规模不断扩大,电网输送能力不断增强,但同时也出现了一些新的问题。比如,电力系统潮流、稳定控制的难度不断加大,电网的安全稳定运行问题日益突出;土地资源稀缺,输电走廊和站址选择愈加困难;风能、太阳能、生物质能等可再生能源快速发展带来上网、输送和使用问题;用户对电能质量的要求越来越高等等。依靠传统的电力技术,已难以有效满足现代化电网安全、可靠运行的要求。
早在1988年,美国人辛格拉尼(N.G.Hingorani)就提出了灵活 (柔性)交流输电系统 (FlexibleAlternativeCurrentTransmissionSystems, 简 称FACTS)的概念。灵活 (柔性)交流输电技术,是20世纪90年代以来,电力工业发展最快、影响最广的新兴技术,开启了传统电力系统进入现代电力系统的时代。
FACTS技术,是将电力电子技术、微处理机技术和控制技术等集中应用于高压输变电系统的新型综合技术。利用大功率电力电子器件构成装置,控制调节交流电力系统的运行参数,优化电力系统的运行状态,提高输变配电系统的可控性、传输能力和电能质量,并大幅度提高节能效益。FACTS的装置种类繁多,功能侧重各有不同。静止无功补偿器 (SVC)、可控串补 (晶闸管控制的串联补偿器,TCSC)、可控并联电抗器 (CSR)、静止同步补偿器(STATCOM)、统一潮流控制器(UPFC)等都是FACTS装置家族的主要成员。 (
未完待续)