欧洲风能技术与创新平台宣布2027年风能研发路线图

本篇文章3515字，读完约9分钟

欧洲风能技术与创新平台(ETIP风能)最近发布了“风能路线图”，其中列出了2020年至2027年欧盟风能技术五个关键领域的研发重点，包括:电网连接和系统集成；操作和维护；下一代风力技术；降低海上风力发电成本的相关技术；海上漂浮风力发电。路线图指出了各种技术领域面临的主要挑战以及短期、中期和长期研究和发展优先事项，并确定了研究和发展优先事项。2016年，欧盟委员会在& ldquo战略性能源技术规划。ETIP风能公司是在科学、技术和工程计划的框架下成立的。它汇集了风能行业的利益相关者，包括行业、政府部门和研发机构。其主要工作是制定欧洲风能技术的研发重点，并进行沟通和协调，以确保欧洲风能保持领先地位，实现欧洲的气候和能源目标。路线图中规定的主要研发点如下: 一、电网连接和系统集成 1.主要挑战 电力系统必须经历重大变革，以应对未来可再生能源发电的充分利用。因此，有必要加强和加快包括电厂运营商、系统运营商和用户在内的所有参与者之间的沟通和协调，加强数据管理和网络安全，优化现有电网基础设施，发展高压直流(HVDC)技术，并在全欧洲范围内开展混合能源网络和虚拟电厂的大规模示范。此外，要实现100%可再生能源发电，需要提高灵活性，包括:①开发实时灵活性解决方案以稳定系统，开发短期解决方案以平衡系统，开发长期运行解决方案以维持系统的充足供应；(2)风电场运营商需要通过提供辅助服务为电网管理做出更大贡献，并开发新的解决方案，将能源生产与风能收集分离，以便在资源不足时为系统供电；(3)创新短期和季节性储能、各种配置的风电场(安装各种风力涡轮机)和混合能源系统，提高发电和需求预测的准确性。 2.关键研发点 在电网连接和系统集成领域，根据其重要性优先考虑研发。近期、中期和长期(即2020-2022年、2023-2024年和2025-2027年)开展的研发项目如下: (1)在不久的将来。首先，应进行以下研究:①发电量和需求预测；②短期储能技术研究。其次，将进行长期储能技术研究。优先级最低的研发项目是:(1)各种配置的风电场；②未来系统需求的建模。 (2)中期。最优先的研发项目是传输基础设施的优化。中等优先级为:①系统辅助服务；(2)可持续混合能源系统解决方案。 (3)长期。最优先的研发项目是100%可再生能源的系统稳定性研究。 二。使用和维护 1.主要挑战 风力涡轮机暴露在各种极端天气现象下。不断变化的外部条件使得风力涡轮机承受的负载差异很大，给叶片和发电机等关键部件带来巨大压力。运营商将需要连接和汇总来自涡轮机组件的实时数据，开发人工智能技术以提供新的大数据分析工具和解决方案，并进一步优化性能管理以确保风力涡轮机在最佳状态下运行并提高运行耐久性。风力发电站通常包括许多相互连接但独立分布的发电设备，面临一系列独特的操作挑战:①风力涡轮机通常安装在更偏远和人口较少的地区，这使得很难按时运送人员、材料和部件。通过数字解决方案和遥感技术的研究和创新，应扩大设备故障时操作和维护人员的操作范围，以防止意外故障；(2)风电场运营商通常运营和维护大量资产，需要开发数字资产管理系统来优化机组而不是单个涡轮机的发电；(3)随着风电机组的逐渐增多，运营商也需要制定全面的风电机组退役策略，开发风电机组退役策略和技术，以应对未来几年将达到设计使用寿命的资产。 2.关键研发点 在操作和维护领域，根据研发的重要性给予优先考虑。分阶段进行的研发项目如下: (1)在不久的将来。首先，应进行以下研究:寿命评估和运行监控；用于控制和监控的数字技术。其次，将探索机器人检查和维护的方法。 (2)中期。最优先的研发项目是:①动态电缆修复解决方案；(2)智能操作的数字解决方案；③预测环境参数。重点是:①退休战略和技术；(2)极端环境下的作业方案。 第三，下一代风力技术 1.主要挑战 欧洲风电行业需要继续降低风电成本，例如:①设计和制造新的部件结构和材料，开发新的高精度生产线，用于大规模生产更大、更高效的涡轮机；(2)开发新材料和/或多材料解决方案，以减轻部件重量、提高耐用性和改善机械性能；(3)改进运输和安装技术，扩大规模，以适应未来几年大型风力发电机的发展。此外，有必要通过研发和创新提高风力发电的可持续性，并促进回收技术的多样化和扩展。基础设施、塔架和齿轮箱等大多数风力涡轮机部件都是可回收的，这使得风力涡轮机的回收率高达85%-90%。然而，由于使用复合材料，叶片的回收是一个特殊的挑战，因此需要进一步创新和大规模展示回收技术，以回收玻璃、碳纤维和磁性材料等关键材料。还必须开发更轻、更耐用、更可回收的新材料，以提高风力发电的可持续性，减少欧盟对进口稀土矿物和其他关键原材料的依赖。 2.关键研发点 在下一代风力技术中，将根据研发的重要性给予优先考虑。近期、中期和长期的研发项目如下: (1)在不久的将来。首先，应进行以下研究:①组分材料的验证和开发；(2)叶片恢复的演示；③将风力发电系统融入周围的自然和社会环境。其次，将开发一种运输大型零件的新方法。 (2)中期。最优先的研发项目是:①可持续材料的开发；(2)制定标准；(3)制造过程开发。重点是:①传感器、诊断和响应技术；(2)下一代风力涡轮机；(3)降噪技术；④部件的可靠性研究。 (3)长期。第一步将是开发零部件和材料的回收技术，然后进行颠覆性的技术研究。 四、降低海上风电成本 1.主要挑战 未来十年，12-15兆瓦的海上风力涡轮机将投入市场，需要更多的房间、更深的吃水深度和更强的安装船和起重机。因此，需要创新的概念和设计来开发能够承受1000吨以上的新一代安装船。还需要开发更好的方法，在生产、运输和安装后测试电缆的完整性，以减少电缆因海底覆盖层变形、过载和腐蚀而导致的故障，避免因电缆故障导致的运行损失和高维护成本。此外，有必要探索一种整合海上风电场设计和开发的通用方法。海上风电大规模商业化的障碍主要包括批量产品、动力输出电缆和动力辅助设备对港口基础设施的要求，以及运行和维护技术。风力发电行业及其供应链应开发海上风力发电的物流模型，并确定常见的安装技术和制造要求。为基本系统开发新的标准化解决方案，以简化风扇的安装过程，降低故障成本，并使不同制造商能够使用相同的基本系统来扩展欧洲供应链市场。此外，应制定更好的导管架基座防腐标准。 2.关键研发点 在降低海上风力发电成本的相关技术领域，根据研发的重要性优先考虑研发。近期、中期和长期的研发项目如下: (1)在不久的将来。中度优先的研发项目是:①数据可用性和共享；(2)子结构批量生产过程分析。 (2)中期。首先进行布线和连接研究，然后进行材料耐久性和保护研究。 (3)长期。一是开展以下工作:①制定跨行业标准和协议；(2)集成优化设计方案；③方法和程序的验证。最低优先级是发展供应链物流。 五、海上漂浮风力发电 1.主要挑战 为了使浮动海上风力发电的成本与其他能源竞争，有必要实现浮动的大规模生产。存在以下挑战:①开发部署模型、案例研究和市场评估，以确定不同市场和环境中的最佳设计和概念；(2)评估在各种市场和环境中制造、运输、安装和操作的便利性；(3)开发性能好、易于低成本批量生产的浮动设计；(4)在许多经济领域进行详细规划和协调，以快速启动新的供应链；⑤通过研究和创新提高供应商的制造能力，升级港口基础设施，开发新的安装船，设计新的电网连接设备。此外，浮动风电场的部署也面临挑战:①需要更好地理解停堆期间的风浪相互作用，以优化浮动海上风力涡轮机的停堆布置和涡轮机设计；(2)在禁止使用气象桅杆的深水区域，需要准确评估风能资源的需求；(3)停堆时需要明确定义尾流和风场的连续性；(4)浮式水轮机的大位移对某些部件的载荷疲劳提出了设计挑战，需要开发减轻载荷的设计模型和控制方法。(5)随着涡轮机尺寸的增加，组装和大量维护操作成为一项挑战，需要开发低成本安装和维护的创新解决方案和概念；⑥有必要监测系泊系统和动态缆绳在循环载荷和海洋条件下的老化，并通过生命周期管理显著降低成本。⑦通过研发和创新，确定在水深超过100米的海底固定阵列电缆的方法。 2.关键研发点 在海上漂浮风力发电领域，根据研发的重要性给予优先考虑。近期、中期和长期的研发项目如下: (1)在不久的将来。最优先的研发项目是:①精益制造；(2)验证设计工具；(3)系泊和锚泊；④动态电缆；⑤控制方法。 (2)中期。中等优先级是开发供应链中的集成设计流程，而最低优先级是浮动安装、装配和大规模维护。 (3)长期。中等优先级是对关机控制的研究。

来源：BBC新闻网