（二）數(shù)字化風電技術發(fā)展現(xiàn)狀
隨著風力發(fā)電市場容量和裝備產(chǎn)業(yè)的快速大規(guī)模發(fā)展，風電機組的可靠性、運行效率、工作壽命等問題開始受到專家學者們的高度關注。針對這一問題，數(shù)字化風電技術，在風電智能監(jiān)控、智能運維、故障智能診斷和預警等方面已開展深入研究探索。
1.風電智能監(jiān)控
我國風電場監(jiān)控系統(tǒng)主要存在協(xié)議不開放，不同的廠商在協(xié)議信息中描述不統(tǒng)一，無法實現(xiàn)互聯(lián)互通和擴展等問題。這些系統(tǒng)使用的通信協(xié)議結構各異，信息描述不統(tǒng)一，難以實現(xiàn)互聯(lián)互通和擴展,即便是同一制造商生產(chǎn)的風電機組，由于電力電子技術、控制技術、單機容量和軟件版本的不同，它們擁有的控制方式也可能不同，且需要不同的運行參數(shù)和調(diào)控指令，這給風電場統(tǒng)一調(diào)度控制與生產(chǎn)管理制造了很大障礙。
為了實現(xiàn)風電場中互聯(lián)性、互操作性和可擴展性，國際電工委員會（IEC）起草制定了IEC61400-25標準。該標準定義用于搭建風電場監(jiān)控系統(tǒng)平臺的通信原理和信息交換模型等方面，是電力系統(tǒng)自動化通信協(xié)議IEC61850標準在風力發(fā)電領域內(nèi)的延展。我國也對IEC61400-25標準進行了國家標準的轉(zhuǎn)化與執(zhí)行，基本實現(xiàn)了風電場的監(jiān)控運行管理。
2.風電智能運維
我國風電設備多運行于自然條件艱苦、可到達性較差的環(huán)境，對智能運維的需求尤為迫切，力求在考慮設備可靠性、維修性、經(jīng)濟性等影響因素的情況下，實現(xiàn)定檢、維修、維護的合理安排，以達到減少值守人員數(shù)量、縮短備件供應時間和提高運行可靠性的目的。
在風電場智能化運維管理系統(tǒng)方面，國外起步較早，實用化水平也相對較高，作為風電場控制系統(tǒng)的載體，GH-SCADA、RIS?-CleverFarm等系統(tǒng)除具有完成傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析、展示的功能外，還在功能上集成了風電場優(yōu)化控制、運行數(shù)據(jù)分析、供應鏈服務、信息流管理等高級控制功能，已初步體現(xiàn)了風電場智能化運維的理念。
我國陸上風電場智能化運維水平在精細化與信息化方面與國際上存在較大差距。海上風電場在運維管理的限制性條件、服務裝備、安全要求等方面和陸上風電場存在顯著差異，歐洲廠商根據(jù)多年經(jīng)驗，形成了海上風電場運維管理的系統(tǒng)性方法，而我國目前海上風電場的運維手段和理念主要借鑒陸上風電場的經(jīng)驗，尚未形成真正適用于海上風電場的運維管理體系。
3.風電機組故障智能診斷和預警
我國目前已經(jīng)面臨大批風電機組陸續(xù)過保的現(xiàn)狀，風電機組可利用率下降、傳動系統(tǒng)和葉片等零部件的性能下降和故障造成的停機現(xiàn)象較為嚴重。國內(nèi)一些科研機構和整機廠家逐漸開始重視風電機組健康狀態(tài)診斷技術，并借鑒國外先進經(jīng)驗開展了初步研究，也已開發(fā)出一些狀態(tài)監(jiān)測產(chǎn)品批量應用到風電場。一些風能利用發(fā)達的國家，如丹麥、德國、西班牙等擁有長期共生、緊密合作的風電零部件與整機產(chǎn)業(yè)鏈，并根據(jù)大量現(xiàn)場采集的運行數(shù)據(jù)開展風電機組運行狀態(tài)評價和全壽命周期評估，將風能資源、風電規(guī)劃、風電場評估、風電機組設備運行狀態(tài)與檢測結果、風電場運行維護、風電場性能評估等統(tǒng)一考慮，用于開展風電機組狀態(tài)評價、故障診斷以及經(jīng)濟性運行。
隨著大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展，各整機廠商紛紛建立大數(shù)據(jù)中心并開展了風電機組狀態(tài)監(jiān)控及故障預警的研究，但國內(nèi)風電機組故障診斷技術從整體來看，產(chǎn)品分析和診斷功能都較為薄弱，主要問題在于對于整機和零部件的運行機理與失效模式認識尚不夠深入，當前以趨勢判斷和定性分析為主，缺乏定量分析，還不具備整套評估體系及對故障進行準確判斷與預警的方法。
（三）電網(wǎng)友好型技術發(fā)展現(xiàn)狀
隨著風電比例的不斷上升，出于電網(wǎng)穩(wěn)定運行考慮，我國對風電機組的并網(wǎng)性能也不斷提出新的要求，包括低電壓穿越、高電壓穿越、慣量響應和一次調(diào)頻等。目前，低電壓穿越已成為我國風電設備入網(wǎng)的強制性要求，對高電壓穿越、慣量響應和一次調(diào)頻能力的要求正在深入論證中，但還沒有提出明確的技術指標及測試方法。各個國家都根據(jù)自身電力系統(tǒng)的情況，提出有針對性的風電設備入網(wǎng)標準，部分國家的入網(wǎng)標準中對風電的高、低電壓穿越和一次調(diào)頻性能要求已經(jīng)非常明確。
國外設備廠商對于風電機組在故障穿越中的動態(tài)特性、安全極限、機群的互動穩(wěn)定性、風電機組和風電場模型驗證、風電機組和風電場電能質(zhì)量評價等方面有著深入的研究并進行了相應的測試，國內(nèi)廠商則多停留于功能實現(xiàn)，在技術的深入探索和優(yōu)化方面尚待加強。
由于我國近年來風電規(guī)模增長迅猛，并且在風電大規(guī)模并網(wǎng)、傳輸和運行方面獲得了相當多的實際經(jīng)驗和成果，IEC組織將新成立的TC8SC8A“大容量可再生能源接入電網(wǎng)”工作組和TC8SC8B“分布式能源電力系統(tǒng)”工作組的秘書處設立于中國，我國技術專家能夠更多地參加到國際標準的制訂工作中，開展更為廣泛的技術交流，極大地提高了我國風電機組產(chǎn)業(yè)在電網(wǎng)接入技術領域的話語權。
（四）風電新概念技術發(fā)展現(xiàn)狀
除了傳統(tǒng)風力發(fā)電技術，風電新概念技術也隨之快速發(fā)展。為滿足未來大容量海上風電機組的需要，美國2009年即由可再生能源實驗室（NREL）和美國超導公司、東元西屋電機公司等簽署協(xié)議，聯(lián)合開發(fā)大容量風電用超導發(fā)電機，歐洲眾多廠商也紛紛介入這一領域。美國通用電氣公司、美國超導公司、德國西門子股份公司、日本川崎重工業(yè)株式會社等都已進行了兆瓦級超導發(fā)電機的試制和測試，中國船舶重工集團公司第七一二研究所也已進行了樣機開發(fā)。
高溫超導電機是一項應用新材料、新方法、新工藝的多學科高新技術，技術難度大，而且國內(nèi)高溫超導電機的研究起步較晚、研究經(jīng)費少，研究的深度和廣度還不夠，基礎研究、技術水平與技術手段與美國和德國相比還存在明顯差距。
風能在近地高度范圍內(nèi)，由于地面粗糙度而具有切變特性，即高度越高則平均風速越大，因而對高空風能資源的利用在多年前就得到了國內(nèi)外學者的關注。我國高空風電目前仍處于探索階段，有少量小功率機組投入試運行，但尚未有商業(yè)案例。
關于高空風力發(fā)電，國外的創(chuàng)業(yè)公司提出了很多有想象力的方案，谷歌收購了硅谷的高空風電創(chuàng)業(yè)公司（Makani），麻省理工學院則投資了創(chuàng)業(yè)公司AltaerosEnergies，上述兩家公司均設計制造了樣機進行現(xiàn)場測試[5]。對比國內(nèi)外廠商，在高空風電領域，國外廠商的技術研發(fā)起點很高，理論基礎扎實，在實踐中采用了大量新材料和傳感器，在裝備設計中均采用可移動、可放飛、可回收的路線，工程經(jīng)濟性較好，相對于國內(nèi)廠商有顯著優(yōu)勢。
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