中國制造業(yè)信息化 張艷

如果你置身廣袤的內(nèi)蒙古草原或者遼闊的新疆大地，就會發(fā)現(xiàn)一道獨(dú)特而浪漫的景觀——一排排巨大風(fēng)車在蔚藍(lán)的天空下迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，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(fēng)力發(fā)電。

荊棘叢生的發(fā)展之路

風(fēng)能是一種清潔的可再生能源，風(fēng)能的開發(fā)可以有效緩解我國的能源供應(yīng)緊張局面，這已經(jīng)成為共識。風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能利用的主要形式，也是新能源中技術(shù)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(guān)資料顯示，2005年全球在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的投資達(dá)到了300億美元以上，為常規(guī)能源電力投資的1/5；我國風(fēng)能資源儲量居世界首位，僅陸上可開發(fā)的裝機(jī)容量就達(dá)2.5億千瓦。

擁有如此得天獨(dú)厚的自然優(yōu)勢，我國風(fēng)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(guān)政策的引導(dǎo)和鼓勵下，新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展起來，北京鑒衡認(rèn)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(fēng)電場四十多個，然而發(fā)展情況卻不盡如人意。四十多家風(fēng)電場已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)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(jī)生產(chǎn)能力的可能只有十來家左右。

據(jù)了解，風(fēng)電裝機(jī)容量僅占全國電力裝機(jī)的0.14%，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備主要依靠進(jìn)口。“在過去的幾十年里，我國風(fēng)電行業(yè)都是以整機(jī)生產(chǎn)制造和裝配為主，而風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計和研發(fā)基本都是依賴國外的技術(shù)，通過購買生產(chǎn)許可證或者直接購買國外的設(shè)計，只是在國內(nèi)進(jìn)行部件的國產(chǎn)化和整機(jī)的生產(chǎn)裝配，設(shè)計研發(fā)能力非常薄弱?！痹趦?nèi)蒙古朱日河、輝騰錫勒等幾個大型風(fēng)力發(fā)電場，美國、丹麥等國的進(jìn)口設(shè)備幾乎一統(tǒng)天下，能見到的國產(chǎn)設(shè)備只有區(qū)區(qū)三臺風(fēng)機(jī)。而且這三臺風(fēng)機(jī)安裝幾年來很難正常運(yùn)行，設(shè)計能力是600千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用起來只能達(dá)到幾十千瓦！

此外，張宇還提到，風(fēng)電行業(yè)供應(yīng)鏈脆弱，也嚴(yán)重制約了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有幾大關(guān)鍵部件，葉片，齒輪箱，發(fā)動機(jī)等，這些部件有很高的技術(shù)要求，同時風(fēng)電行業(yè)對零部件的要求有它自身的特點(diǎn)，只有少數(shù)幾家零部件供應(yīng)商有能力給整機(jī)生產(chǎn)廠商配套相關(guān)的部件。這樣就造成眾多整機(jī)廠商都在搶購為數(shù)不多的幾家供應(yīng)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(yīng)求。

信息技術(shù)讓“大風(fēng)車”轉(zhuǎn)起來

面對我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的掣肘，加之當(dāng)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(fēng)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(fēng)能科學(xué)、合理和可持續(xù)的開發(fā)。而這就需要有良好的技術(shù)基礎(chǔ)，信息技術(shù)必不可少。

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

仿真技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用是從上個世紀(jì)80年***始的，從性能預(yù)測逐步發(fā)展到虛擬設(shè)計，對風(fēng)電技術(shù)進(jìn)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(jìn)步，開展了風(fēng)特性數(shù)值模擬，風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)電機(jī)組中得到了應(yīng)用。

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

風(fēng)能設(shè)備方面，利用結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)可以對設(shè)備各個部位的強(qiáng)度、穩(wěn)定性進(jìn)行設(shè)計，確保安全；利用疲勞分析技術(shù)確保設(shè)備的使用壽命達(dá)到預(yù)期年限；利用流體力學(xué)分析技術(shù)優(yōu)化葉片的形狀，使風(fēng)能可以高效率地轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能；可以利用電磁分析技術(shù)優(yōu)化發(fā)電設(shè)備，使旋轉(zhuǎn)機(jī)械能可以高效率地轉(zhuǎn)化為電能。

張宇特別強(qiáng)調(diào)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計有兩個重要特點(diǎn)，對信息技術(shù)有著特殊的要求。一是對安全性的考慮，因為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要在野外至少工作20年，有很多結(jié)構(gòu)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(shè)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(jìn)行詳細(xì)嚴(yán)密的力學(xué)分析，確保產(chǎn)品的安全性能。此外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組本身是要安裝在野外的大型機(jī)械電設(shè)備，需要適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，這也是要在設(shè)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(shù)分析當(dāng)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(guān)信息技術(shù)輔助，很難做出一個符合標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。同時，設(shè)計人員可以同過仿真分析軟件，不斷地改進(jìn)自己的設(shè)計，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組本身是一個完整的力學(xué)體系，在設(shè)計過程中，任何一處細(xì)微的修改，都會影響到整個系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)計人員可以利用仿真分析軟件對修改進(jìn)行分析模擬，繼而對變更結(jié)果進(jìn)行評估和比較，從而使設(shè)計得到進(jìn)一步的優(yōu)化。

抓住機(jī)遇共謀發(fā)展

對于任何一項產(chǎn)業(yè)，信息技術(shù)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(shù)的采用，使得信息技術(shù)在新產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮的作用將遠(yuǎn)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(fēng)能電廠的設(shè)備國產(chǎn)化率要提高到70%，不能達(dá)標(biāo)就不能建廠。2007年6月，國務(wù)院審議通過了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，這是風(fēng)能發(fā)展又一重大“利好”。根據(jù)規(guī)劃，2010年我國風(fēng)電裝機(jī)要達(dá)到500萬千瓦，2020年要達(dá)到3000萬千瓦。這一系列政策推動了國內(nèi)的風(fēng)能設(shè)備的研發(fā)熱潮，對中國研發(fā)信息化的技術(shù)和服務(wù)的供應(yīng)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(shè)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(shè)備的研制單位一定要抓住這個契機(jī)，在產(chǎn)品的創(chuàng)新、性能和質(zhì)量方面做足功課，下足功夫。而計算機(jī)輔助創(chuàng)新、仿真、質(zhì)量這樣的高端研發(fā)信息化技術(shù)將成為國內(nèi)新能源設(shè)備研發(fā)的首選工具。相信在信息技術(shù)的推動下，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)隨著技術(shù)和市場的愈加成熟，以及得天獨(dú)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)。