2010年9月27日-29日,中国新能源国际峰会暨展览会在成都双流县世纪城娇子国际会议中心举行,其中,风能技术与产业发展高峰论坛暨全国风电领域力学问题研讨会于28日下午13:30-18:00举行。本次研讨会由、中国力学学会促进工程应用和产业结合工作委员会(以下简称:力促会)和中国空气动力学专业委员会和成都市人民政府主办,成都市博览局、成都市双流县人民政府和华北电力大学承办。来自华北电力大学、中国空气动力学会风能空气动力学专业委员会、中国可再生能源学会风能专业委员会、中国科学院工程热物理所、南京航空航天大学,以及宝钢集团有限公司、东方汽轮机有限公司等多家单位代表参加了此次研讨会。其中中国力学学会促进工程应用和产业结合工作委员会的王怀忠、段梦兰和康顺副主任委员以及王建录委员参加此次会议并做了专题报告。此外还有多名来自印度、比利时、葡萄牙、德国和英国等代表各自国家或公司参加了会议并做了报告。会议报告语言为汉语和英语,并配有同声翻译。
会议伊始,力促会副主任委员、华北电力大学康顺教授先简短介绍了组织此次会议的背景情况,并指出:风能利用和风力发电正在中国迅猛地发展着,力学问题(包括空气动力学、结构力学、固体力学和材料力学等)是风力机研发与设计中普遍存在并具有非常重要地位的问题。专门以风电领域力学问题为主题召开此次会议在全国是首次。此次会议由力促会倡导举办,并得到中国空气动力学专业委员会、成都市博览局、成都市双流县人民政府和华北电力大学的大力支持和协办。感谢大家对此次会议的支持并预祝会议取得圆满的成功。还介绍了会议的主持人和参加会议的主要嘉宾。
会议由华北电力大学副董事长杨勇平、中国空气动力学会风能空气动力学专业委员会理事长肖京平主持,主要议题围绕风电的发展趋势、中国风电所面临的机遇和挑战、技术创新以及所存在的问题等展开。
华北电力大学副董事长杨勇平主持了研讨会的上半场部分。分为如下六个专题进行了大会交流:
(1) 世界风能协会主席Anil Kane博士介绍了世界风能最新趋势,内容包含:过去十年风电市场的发展规律,从零八年开始风电产业的发展突飞猛进;总结了近年来各国总装机容量以及新装机容量的分布;并介绍了风资源分类、wheeling和蓄能等概念;最后在分析了世界能源局势、世界风资源评估以及对电力生产需求的基础上提出了风电发展的方向以及促进发展的关键因素,并举例说明了储能、风力机技术的发展现状及创新。
(2) 中国空气动力学会风能专委会主任、中国空气动力研究与发展中心低速所肖京平做了题为“建立国家级风力机综合性能评估与测试基地”的主题发言。针对建立国家级风力机综合性能评估与测试基地的必要性提出:丹麦做法值得借鉴;大型风力机从研发到产品化过程中必然包括理论数值计算、风洞试验、部件(叶片、发电机等)地面试验、整机野外测试。并且给出几点建议:1)建立三位一体权威机构,2)建立风力机组综合试验、检测技术标准和质量认证体系,3)完善风电技术基础理论,为开发新型自主知识产权的风力机提供科学指导,4)建立完备的国家级兆瓦级风力机实测数据库。
(3) 中国可再生能源学会风能与业委员会秘书长秦海岩以“中国风电发展形势、现状及展望”为题,首先介绍了我国风电发展概况:我国风电开发以风资源丰富的“三北地区”为主,低风速风区引起市场关注;海外市场引发国产机组出口趋势加大;主流兆瓦级机组市场竞争激烈;传统多级齿轮传动型机组居市场主流;多因素带来机组价格进一步下滑,高集中度引发市场竞争更加激烈;海上风电建设正式拉开帷幕;风电发展遭遇电网瓶颈。随后展望了我国2020年风电装机将达到1.86亿千瓦;以蒙东&蒙西带头的千万千瓦风电基地保障未来风电市场需求;总结并预估了2006-2015年风电装机容量;最后强调了巨大风电市场需求拉动下的技术创新机遇。
(4) 中国科学院工程热物理研究所研究员赵晓路代表徐建中院士从技术角度出发,提出要发展新一代风力发电技术。风电叶片行业面临的突出问题有:目前国内风电叶片企业的技术大多没有完全自主的知识产权,我国对大型风电叶片设计的核心技术尚未完全掌握,缺乏风能基础理论研究和综合性应用技术研究,相关的实验与检测平台建设薄弱,缺乏专门从事风能研究的复合型专业人才;技术挑战存在于下述几个方面:1)大型化长叶片:流动复杂;前弯、后掠、预扭叶片三维成型方法涉及多学科交叉问题;风电叶片的设计体系由二维向三维化转变;三维气动-结构-材料综合设计体系的建立与完善。2)区域化特征:北方风沙污染,低风速区,沿海台风等。3)规模化应用,4)智能化特点:智能电网、优化控制。5)利用形式多样化:风力发电制氢,风能非电利用方式等,6)海上风电
(5) 南京航空航天大学973风电项目首席科学家王同光教授针对风力机气动特性计算中存在的不确定性问题做了专题报告。首先由NREL盲比引发问题:不同软件计算结果的差别、计算值与实验室的差别,原本认为容易预估的典型工况计算结果令人担忧,计算模型精度不够(甚至不能满足一阶精度)。然后对不同计算结果进行比较,对比结果显示:1)BEM方法:计算结果差别很大;2)CFD方法:考虑转捩,以及修改经验参数,计算结果能够与实验值很好吻合;将修改后的模型运用到3D叶片在各风速下的功率计算,为目前最好结果;CFD存在问题:结果的不稳定性、与网格有关、经验依赖、湍流模型;3)涡尾迹模型必须考虑动态失速。
(6) 华北电力大学康顺教授从风场的角度出发,做了题为“基于CFD仿真的风电场资源分析与微观选址技术”的主题报告。华北电力大学风力发电研究中心2008年开始风电场风况分析技术研发,采用求解RANS的CFD方法,由线性模型、中尺度模型、CFD方法的局限性引出WeFarm软件,介绍了软件特点,并给出了算例验证,最后对其主要技术原理进行总结。
(7) 中国石油大学(北京)海洋油气研究中心主任段梦兰介绍了“废弃海洋结构物建设海上风电的成功尝试”。内容包含连接、运输、安装以及对塔架进行结构有限元数值模拟等。
(8) 宝山钢铁股份有限公司工程管理部首席工程师、中国力学学会理事王怀忠对风力发电塔桅结构若干进展做了报告,报告中指出现有风力发电塔架结构存在的问题;塔架结构重量和材料费用,运输故障检修,极端台风带来的问题,并介绍了几种现有的风力机塔架。
茶歇后,研讨会下半场部分由中国空气动力学会风能空气动力学专业委员会理事长肖京平主持。比利时大使馆商务参赞新能源专家汤姆?托比克和葡萄牙新能源部特使努诺?多明戈分别介绍了各自国家的风电发展现状与前景,来自各个企业和公司的代表分别就其技术及产品作了介绍:包括中国东方汽轮机有限公司、英国Romax公司、成都佳灵电器制造有限公司、成都弗特科技有限公司以及德国INFRAWIND欧亚风能联合会。
最后由成都市领导对会议做了结语,对参会代表和承办单位表示感谢。在有关领导的支持及代表的共同努力下,达到了预期目的,在全体代表的掌声中圆满结束。
此外,在会议的展览大厅还专门设置了力学学会的展台,在其中展示了华北电力大学的部分与风电力学相关的研究成果。
(华北电力大学康顺教授 供稿)
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