中國制造業(yè)信息化 張艷

如果你置身廣袤的內蒙古草原或者遼闊的新疆大地，就會發(fā)現(xiàn)一道獨特而浪漫的景觀——一排排巨大風車在蔚藍的天空下迎風旋轉，這幅動人畫卷會令你心曠神怡，而這便是我們新能源開發(fā)中的重要組成部分——風力發(fā)電。

荊棘叢生的發(fā)展之路

風能是一種清潔的可再生能源，風能的開發(fā)可以有效緩解我國的能源供應緊張局面，這已經(jīng)成為共識。風力發(fā)電是風能利用的主要形式，也是新能源中技術最成熟最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一。有關資料顯示，2005年全球在可再生能源發(fā)電領域的投資達到了300億美元以上，為常規(guī)能源電力投資的1/5；我國風能資源儲量居世界首位，僅陸上可開發(fā)的裝機容量就達2.5億千瓦。

擁有如此得天獨厚的自然優(yōu)勢，我國風電行業(yè)目前的發(fā)展如何？

自我國2006年頒布了可再生能源法以來，在國家相關政策的引導和鼓勵下，新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展起來，北京鑒衡認證中心工程師張宇告訴記者，尤其是近兩年，發(fā)展速度比以前幾十年的總和還快。目前我國已建成風電場四十多個，然而發(fā)展情況卻不盡如人意。四十多家風電場已經(jīng)遠遠超出當前的市場容量。而這些企業(yè)發(fā)展水平參差不齊，真正具備樣機生產(chǎn)能力的可能只有十來家左右。

據(jù)了解，風電裝機容量僅占全國電力裝機的0.14%，風力發(fā)電設備主要依靠進口?！霸谶^去的幾十年里，我國風電行業(yè)都是以整機生產(chǎn)制造和裝配為主，而風電機組的設計和研發(fā)基本都是依賴國外的技術，通過購買生產(chǎn)許可證或者直接購買國外的設計，只是在國內進行部件的國產(chǎn)化和整機的生產(chǎn)裝配，設計研發(fā)能力非常薄弱?！痹趦让晒胖烊蘸印⑤x騰錫勒等幾個大型風力發(fā)電場，美國、丹麥等國的進口設備幾乎一統(tǒng)天下，能見到的國產(chǎn)設備只有區(qū)區(qū)三臺風機。而且這三臺風機安裝幾年來很難正常運行，設計能力是600千瓦的風力發(fā)電機，用起來只能達到幾十千瓦！

此外，張宇還提到，風電行業(yè)供應鏈脆弱，也嚴重制約了風電產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。因為風力發(fā)電機組有幾大關鍵部件，葉片，齒輪箱，發(fā)動機等，這些部件有很高的技術要求，同時風電行業(yè)對零部件的要求有它自身的特點，只有少數(shù)幾家零部件供應商有能力給整機生產(chǎn)廠商配套相關的部件。這樣就造成眾多整機廠商都在搶購為數(shù)不多的幾家供應商的零部件，對產(chǎn)能的消耗非常大，使得零部件市場供不應求。

信息技術讓“大風車”轉起來

面對我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的掣肘，加之當前世界范圍的油價暴漲、能源告急，在如此緊張的局勢之下，風電能否抗起緩解能源緊張的大旗？能否撐起我國新能源產(chǎn)業(yè)的半邊天？這些都取決于能否對風能科學、合理和可持續(xù)的開發(fā)。而這就需要有良好的技術基礎，信息技術必不可少。

張宇告訴記者，目前我國風電行業(yè)信息技術的應用情況總體良好，特別在仿真技術的應用方面尤為突出。這是由于風力發(fā)電機組的設計是一個復雜的系統(tǒng)工程，如果沒有信息技術作為支撐，很難做出令人信服的設計成果。

仿真技術在風力發(fā)電中的應用是從上個世紀80年***始的，從性能預測逐步發(fā)展到虛擬設計，對風電技術進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了重要的作用。近年來，我國在這方面也取得了長足的進步，開展了風特性數(shù)值模擬，風力發(fā)電機組建模與電網(wǎng)穩(wěn)定性分析等，研究成果已在我國自行研發(fā)的兆瓦級風電機組中得到了應用。

安世亞太副總裁田鋒告訴記者，仿真技術在新能源設備的研制方面發(fā)揮重要作用，能夠幫助此類設備研制單位優(yōu)化設計，提高產(chǎn)品性能，降低成本。無論是在風能、光能、生物質能還是其他的新能源的設備中，都可以利用仿真技術中的結構分析、熱分析、流體分析以及電磁分析對設備安全、壽命、能量轉化效率進行評估與優(yōu)化。

風能設備方面，利用結構仿真技術可以對設備各個部位的強度、穩(wěn)定性進行設計，確保安全；利用疲勞分析技術確保設備的使用壽命達到預期年限；利用流體力學分析技術優(yōu)化葉片的形狀，使風能可以高效率地轉化為旋轉機械能；可以利用電磁分析技術優(yōu)化發(fā)電設備，使旋轉機械能可以高效率地轉化為電能。

張宇特別強調，風力發(fā)電機組的設計有兩個重要特點，對信息技術有著特殊的要求。一是對安全性的考慮，因為風力發(fā)電機組要在野外至少工作20年，有很多結構部件都是一次性的，中間不能更換，要保證20年沒有問題才行。因此在設計階段就要考慮安全性的問題，需要利用有限元分析的手段進行詳細嚴密的力學分析，確保產(chǎn)品的安全性能。此外，風力發(fā)電機組本身是要安裝在野外的大型機械電設備，需要適應復雜的環(huán)境，這也是要在設計階段充分考慮的問題，20年中有可能遇到的各種情況都需要在技術分析當中考慮，而這些不依靠理論分析方法，是很難通過實驗等其他手段代替的。這就是為什么說沒有相關信息技術輔助，很難做出一個符合標準的風力發(fā)電機。同時，設計人員可以同過仿真分析軟件，不斷地改進自己的設計，達到優(yōu)化設計的目標。風力發(fā)電機組本身是一個完整的力學體系，在設計過程中，任何一處細微的修改，都會影響到整個系統(tǒng)的設計，設計人員可以利用仿真分析軟件對修改進行分析模擬，繼而對變更結果進行評估和比較，從而使設計得到進一步的優(yōu)化。

抓住機遇共謀發(fā)展

對于任何一項產(chǎn)業(yè)，信息技術的作用是顯而易見的。田鋒告訴記者，新能源的開發(fā)、生產(chǎn)、利用與舊能源產(chǎn)業(yè)模式?jīng)]有根本的差別，但新產(chǎn)業(yè)相對舊產(chǎn)業(yè)的一個巨大不同是，由于沒有任何歷史包袱，在產(chǎn)業(yè)規(guī)劃階段就可以考慮到信息技術的采用，使得信息技術在新產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮的作用將遠大于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)?！吨袊嗣窆埠蛧稍偕茉捶ā访鞔_指出，中國風能電廠的設備國產(chǎn)化率要提高到70%，不能達標就不能建廠。2007年6月，國務院審議通過了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，這是風能發(fā)展又一重大“利好”。根據(jù)規(guī)劃，2010年我國風電裝機要達到500萬千瓦，2020年要達到3000萬千瓦。這一系列政策推動了國內的風能設備的研發(fā)熱潮，對中國研發(fā)信息化的技術和服務的供應商都是好消息，相信將帶動這一市場的空前發(fā)展。但如果我們的國產(chǎn)設備的性能不能勝任要求，不能超越國際，那么在市場力量的推動下，這個規(guī)定將成為一紙空文。因此，中國新能源設備的研制單位一定要抓住這個契機，在產(chǎn)品的創(chuàng)新、性能和質量方面做足功課，下足功夫。而計算機輔助創(chuàng)新、仿真、質量這樣的高端研發(fā)信息化技術將成為國內新能源設備研發(fā)的首選工具。相信在信息技術的推動下，風電產(chǎn)業(yè)隨著技術和市場的愈加成熟，以及得天獨厚的自然優(yōu)勢，終將成為我國新能源產(chǎn)業(yè)最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的優(yōu)勢行業(yè)。