2016年9月,歐洲風能技術創新平臺(ETIPWind)發布了《風能研究與創新戰略議程》報告,以加速風能技術的研發創新,進一步降低風電的平準化成本,促進風電的并網集成,維持歐盟風電技術的全球領導地位。
戰略議程明確提出了五大主題領域的優先行動計劃,包括:①改善電力系統、基礎設施和并網集成方案;②風電系統的運營和維護;③推進風電產業化進程;④促進海上風電的發展;⑤研發新一代的風電技術。
歐盟提出風能技術創新五大優先主題領域
主要內容如下:
1、改善電力系統、基礎設施和并網集成方案
(1)實施能源管理以確保集成風能電力系統的穩定性。開發相應的能量管理系統,以解決高比例消納風能給電力系統帶來的波動性影響,確保電力系統供電平穩。開發精度更高的風電預測預報系統,促進風能更高比例的并網集成。發展增強型虛擬電廠和變電站,改善風電場管理。
(2)設計和管理風力渦輪機和風電場以增強輔助服務的能力。在單個風力渦輪機和風電場層面,重點發展風力發電提供電力輔助服務(包括頻率保持、電壓保持、獨立發電和黑啟動等)的能力,增強風電場作為獨立電站對電力系統的支持能力。
(3)改善輸電系統,包括操作和維護。要剔除電網固有的缺陷對風電市場發展的不利影響。增強電纜和其他關鍵輸電組件可靠性,包括其操作和維護。此外,改善電力收集系統以提高風能的并網比例。
(4)儲能技術。發展更加高效、長壽命低成本的儲能技術,解決風電并網給電力系統帶來的波動性,提高電網的靈活性和經濟性。
2、改善風電系統運營和維護
(1)為性能測試和環境監測開發標準化的驗證傳感器系統。提高數據收集傳感器的設計質量,并將其安裝在風力渦輪機上。提高傳感器的準確性和穩定性,實現高質量數據的低成本采集。開發或引進新的數據采集技術,如空中無人機或自動機器人等。
(2)開發實時測試技術、自適應交互式大數據控制技術以改善能量輸出。改進數據收集以優化風力渦輪機運營和維護。開發交互式的大數據分析工具可以優化能量輸出,同時保護風電設備的結構、機械性能和電氣條件。
(3)開發數據分析、診斷技術和運維策略改善故障預警。利用大數據分析來確定導致風電設備故障(如停機事件)的連續性事件根本原因,改善風電維護策略,包括預測性維護,以降低運維成本。
(4)風力渦輪機壽命優化。改進數據聚類分析以更好地理解風力渦輪機性能退化機制;開發性能老化測試技術以獲取風力渦輪機性能老化、剩余壽命和失效機制的相關數據,延長設備運行壽命,降低風電渦輪機組件的維護成本。
3、推進風電產業化
(1)風電行業標準化。制定統一制造、測試、物流和設備質量驗收等標準,能夠為風電行業的各利益相關方節省大量成本和時間;同時,風電行業產品和概念有效的標準化將促使渦輪機組件設計、制造、安裝、施工服務和退役整個過程更加高效流暢。
(2)統一市場標準。需要在全歐層面進行協調,制定統一的風電市場標準,規范風電設備市場秩序,促進風電設備制造業持續健康發展
(3)價值鏈開發。加強項目開發商和關鍵供應商之間的價值鏈合作,推進風電產業、勞動力、基礎設施標準和信息之間的互聯互通,增強歐盟各經濟體之間的相互聯系,促進資本、技術、管理技能和企業家的跨界合作,以推進歐洲風電產業化。
4、促進海上風電發展
(1)創新的運輸和安裝系統。隨著海上風力渦輪機、基座、塔筒和葉片等組件尺寸增大,需要開發全新的運輸方案,如大型專業作業船;加大浮動式風電系統的研發,提高海上風電場的建造效率;探索全新的海底電纜設計和安裝方案,以提高安裝效率降低成本。
(2)創新的風電塔筒和基礎結構。開發全新的塔筒和基礎結構,將海上風電的成本降至與陸上風電項目相當,促進其發展。
(3)浮動式海上風電場。根據海水深度和經濟性考慮,加速探索浮動式深海風電場建設和應用。
(4)創新的海上變電站和電纜。創新優化海上風電的電力基礎設施(包括變電站、電纜等),如為海底電纜開發萬向接頭、開發標準的變電站設計和布局方案等,以降低海上風電場的成本。
5、研發新一代風電技術
(1)顛覆性技術。探索研發全新的風電技術,包括:智能轉子、發電機、基礎結構和電力系統等,以進一步降低風電的平準化成本,推動風電發展。
(2)新一代的測量技術和測試手段。研發全新的風電測量技術和實驗測試手段,包括全新的空氣動力學、氣動彈性力學測試平臺等,以改進風力渦輪機性能。
(3)智能轉子。采用增強空氣動力學和空氣聲學模型來研究探索全新智能轉子設計,以提高風電產率降低發電成本,同時更好地管理疲勞負荷,消減噪聲。
(4)改善風電預報能力。提高預測準確度,提高風電場與電力系統協調運行的能力,確保電網穩定安全運行。
(5)優化材料和結構。研發新材料,以制備更加輕質、更高強度、更耐用、更經濟的葉片,以延長渦輪機壽命,降低制造成本。
(6)風電場控制系統。利用先進的傳感器、大數據分析技術,開發全新的風電場控制系統,實現實時監測風力變化、預測風力變化趨勢,以及通過重定向渦輪尾流修改風電場的風力流量等。