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收錄時間:2011年04月11日 04:35:15 來源:dzsc.com 作者:university
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以國內首個千萬千瓦級風電基地為標志，我國風電裝機快速發(fā)展。酒泉風電基地每天以2萬千瓦以上的速度完成裝機，一定程度上反映了我國風電建設的速度和勢頭。
從小步慢跑到“風速”發(fā)展
記者了解到，2009年，全球新增風電裝機容量3831萬千瓦，累計超過1.6億千瓦。相關公司股票走勢
中材科技52.87+0.370.70%金風科技23.64-1.31-5.25%中國水電工程顧問集團公司專家委員會委員施鵬飛說，其中我國是新增風電裝機最多的國家，達到了1380萬千瓦，2009年累計實現風電裝機2601萬千瓦，居世界第一，連續(xù)4年實現100%增長。2009年，中國風電運營總容量1613萬千瓦，同比增長92.26%。
“從1999年到2008年，世界風電裝機十年年均增長31.8%，而中國十年年均增長70%。”中國國家發(fā)改委能源研究所周鳳起說。
事實上，甘肅風電發(fā)展的歷程，及其表現出的厚積薄發(fā)的強勁態(tài)勢，是我國風電發(fā)展的縮影。
1996年3月，甘肅大型風電場建設開始起步。記者了解到，當時，甘肅潔源公司在玉門市三十里井子風電場投資建設了裝機1200K W試驗風電項目，安裝了4臺丹麥N O R T A N K 300kw的風機，于當年6月建成投產。這是甘肅省的第一個實驗性風電場。
經過10年發(fā)展，2006年甘肅風電裝機總容量11萬千瓦。此后，風電裝機快速增長，2008年裝機總容量突破100萬千瓦，2009年達到220萬千瓦，2010年已經完成516萬千瓦。“實現兩年增長10倍的目標。”酒泉市委書記李建華說。
“一開始是小步慢走，近年來的快速增長是壓抑了幾十年的潛能釋放。”甘肅風電創(chuàng)始者、原國電龍源集團總經理助理王自緒說，“要有一個快的過程，否則國內風電市場推動不了”。
不僅是甘肅，全國風電裝機也在“風速增長”。記者了解到，2007年我國新增風電裝機容量340萬千瓦，超過過去10多年裝機容量總和；2008年突破1200萬千瓦，位居全球第五；2009年累計達到2600萬千瓦，僅次于美國的3516萬千瓦，位居全球第二。中國水電工程顧問集團公司專家委員會委員施鵬飛說，2009年，我國風電電量達到了269億千瓦時，同比增長105.86%，占總供電量的0.75%。
三大推力促風電快跑
綜合業(yè)內人士和專家們的觀點，我國風電市場的快速發(fā)展有三大推動力：
一是政策推動。2003年，國家發(fā)改委推行5萬千瓦以上風電場的特許權招標，帶動了大規(guī)模風電投資和風場建設。2005年《可再生能源法》頒布直接促使風電裝機規(guī)模躍增254%。2007年《可再生能源中長期規(guī)劃》中提出2010年我國實現500萬風電裝機目標，實際上到2008年底已達到1215萬千瓦，超額143%提前突破目標。
與此同時，在風電上網電價方面，也有了扶持政策。施鵬飛說，2009年8月1日起，國家按照風能資源分地區(qū)制定了風電的上網標桿電價，對于經營期(至少20年)是固定的，比特許權項目中標電價有較大提高。據悉，我國風電上網標桿電價按地級市行政邊界分地區(qū)分別定為0.51、0.54、0.58和0.61元/kW h，投資者據此可以自己判斷風電項目的效益。
另外，為了補償風電與火電之間的差價，繼2006年在用戶消費電價中征收每千瓦時1厘錢的可再生能源附加以后，2008年又加征了每千瓦時1厘錢。2009年11月20日，國家又將可再生能源電價附加標準提高到每千瓦時4厘錢。
二是新能源比例和減排承諾的硬約束。這主要是指按我國能源發(fā)展規(guī)劃，到2020年可再生能源在總能源結構中占比達到15%，以及我國政府向世界宣布到2020年單位G D P二氧化碳排放比2005年下降40%—45%。“這是一個大國負責任的承諾，甘肅風電基地建設就是為實現這一目標積累經驗。”甘肅省發(fā)改委副主任陳春明說。
三是市場推動。記者了解到，10年前,通風換氣次數，全國能生產風電整機的生產廠家不過三、四家，2001年甘肅潔源公司定購金風科技公司22臺風機，這相當于它全年的銷量。到2009年，我國風電機組整機制造企業(yè)超過80家。施鵬飛說，風電制造企業(yè)將面臨激烈競爭，2009年80家風電整機制造企業(yè)，每家最低經濟規(guī)模年產50萬千瓦計算，合計產能也要達到3500萬千瓦。風電整機產能的擴大緩解了近兩年我國風電機組供不應求的局面，也預示風電整機制造業(yè)的白熱化競爭即將來臨。
未來風電設備需求增速減緩
施鵬飛認為，未來風電設備需求增速減緩，市場容量有限。即使按照國家規(guī)劃風電累計裝機容量2020年達到1.5億千瓦，平均每年新增1200萬千瓦，而目前僅金風、華銳、東汽3家企業(yè)2009年產量就達到800萬千瓦，其他60多家要競爭另一個400萬千瓦，形勢嚴峻。
記者了解到，風電設備的競爭使風電投資出現了大幅度的下降。按照業(yè)內一般概算，建立一座1萬千瓦風電場的總投資約1億元。實際上，“目前的行情每月都在變”，中節(jié)能港建(甘肅)風力發(fā)電有限公司管理部經理苗青強說。中節(jié)能位于玉門市的昌馬風電場去年建成投產，目前裝機20萬千瓦，但總投資僅為17億多元。
“回過頭看，風電設備制造業(yè)發(fā)展不起來，不是企業(yè)不行，而是市場沒培育起來。”王自緒說。
國產風電設備初占先機
記者最近在我國首座千萬千瓦級風電基地甘肅酒泉調研時了解到，在目前當地已建成的220萬千瓦風電裝機和今年在建的近300萬千瓦裝機中，基本使用的是國產設備。這意味著在我國快速發(fā)展的風電產業(yè)市場中，國內風電設備制造業(yè)在競爭中初占先機。
業(yè)內人士和專家們指出，國內風電設備制造企業(yè)目前雖然占據了較大市場份額，但是中外企業(yè)未來的競爭可能會更加激烈，前景仍不容樂觀。
風電設備制造企業(yè)產銷兩旺
國內風電設備制造企業(yè)目前產銷兩旺。甘肅金風風電設備制造有限公司總裝調度李超說：“公司去年生產了200臺(套)整機，今年將實現日產60臺(套)，而且全部是訂單式生產。”目前國內風機制造排名前三的華銳科技、金風科技和東汽集團均已在酒泉投資建廠。“去年一期日生產能力是1.5兆瓦風機10臺，二期正在設計階段，計劃在今年完成擴建投資。今年已確定訂單的生產計劃是100萬千瓦。”華銳風電科技公司酒泉風機總裝項目生產主管婁彥富說。
與風機整機制造密切相連的風機葉片制造企業(yè)也是產銷兩旺。國內風機葉片制造企業(yè)排名前三的中復連眾、中航惠騰、中材科技也已在酒泉投資建廠。中材科技(酒泉)風電葉片有限公司副總經理李永國說：“千萬千瓦級風電基地建設就意味著上千億的設備市場需求，而且酒泉地區(qū)的風能資源適合大型風機運營，公司目前生產的是1.5兆瓦風機葉片，3兆瓦葉片生產線正在規(guī)劃論證之中，擴建生產線的土地都已經準備好了。”
國內風電裝備市場份額超80%
業(yè)內人士和專家們認為，國內風電裝備制造業(yè)的快速成長主要得益于兩大因素：一是政策因素。國家在《可再生能源中長期規(guī)劃》中明確提出了風電設備國產化率要達到70%以上的政策性要求。中節(jié)能港建(甘肅)風力發(fā)電有限公司管理部經理苗青強坦言，基本采購國內廠家的風電設備，是因為支持國內風電裝備企業(yè)發(fā)展，而且國內設備近年來技術引進更新很快，已在性能、價格上具有與國外企業(yè)競爭的優(yōu)勢。
二是市場因素。甘肅首座風電場創(chuàng)始人王自緒認為，國內風電市場發(fā)展起來了，就必然拉動風電設備制造業(yè)的快速增長。酒泉市發(fā)改委主任王建新分析，風電是資本密集型產業(yè)，風電投資目前主要不是運行成本高，而是建設成本高，建設成本高是因為設備成本高，設備成本高是因為我國風電制造業(yè)是從無到有，購買國外技術轉化吸收而成。
“現在的狀況是風電投資市場做大了，刺激風電裝備制造業(yè)技術不斷創(chuàng)新，規(guī)模效益不斷擴大，市場競爭能力尤其是成本優(yōu)勢不斷增強。”王建新說。
在我國風電投資快速啟動的2005年，當年風力發(fā)電設備新增市場份額中，國內產品占28%，進口產品占72%。2008年，內資及合資企業(yè)占據國內風機市場份額的76%。2009年業(yè)內估計份額超過80%。
洋巨頭看好中國風電市場
但是，政策因素的變動和國外風電制造企業(yè)的投入加大將在日益增大的中國風電產業(yè)市場中增加不確定性。今年1月，國家能源局已宣布取消風電設備國產化率70%的要求，《風電設備制造行業(yè)準入標準》3月底已面向社會公開征求意見。這些重大政策變動因素將使國內風電設備制造業(yè)的國內競爭和國際競爭局面更加激烈。
此外，國外風機制造巨頭仍在不斷加大對國內風電市場的投入，不斷調整產品方向和營銷策略。世界最大的風電設備制造商丹麥維斯塔斯(V estas)2009年斥資30億元投入中國，分別在內蒙古呼和浩特、天津和江蘇徐州建廠。業(yè)內人士認為，洋巨頭除了看好中國風電市場外，還有一個重要目標就是在中國打造面向全球風電產業(yè)的裝備制造基地。
全球風能理事會已提出，到2020年全球風電裝機不少于4.5億千瓦，是2009年的3倍。而在全球風電設備制造業(yè)市場，仍由丹麥、德國、美國和西班牙等國的企業(yè)壟斷，四國風機出口占全球份額的90%以上。
甘肅省發(fā)改委副主任陳春明介紹，酒泉千萬千瓦級風電基地建設也曾有國外企業(yè)前來洽談，而且蘭州電機廠也跟德國一家企業(yè)合作在共同開發(fā)新產品，目標是達到世界領先水平。
突破關鍵技術是關鍵
王自緒認為，中國的風電產業(yè)市場已具有較大規(guī)模，而且還在不斷增長，這就必然帶來一場風電設備性價比的大競爭，也會從相當大的程度上刺激國內企業(yè)加快對風機關鍵零部件和關鍵技術的自主創(chuàng)新和研發(fā)。
電網企業(yè)對國產化風機設備也存在一定的擔憂。國家電網甘肅省電力公司副總工程師王永平認為，電網接入風電的安全性與風機的核心技術比如低電壓穿越能力等密切相關，但是現在國產風機還不能說完全掌握和實現了技術達標。
甘肅省社科院原經濟研究所所長安江林認為，風電投資成本能否下降，決定因素是國內風機制造企業(yè)能否實現關鍵技術的突破。“一個產業(yè)的生命力，最重要的是市場競爭力。”
質疑聲中隱藏巨大利益博弈
我國新能源的發(fā)展代表，無疑屬于風電，風電已經成為我國新能源的“馬前卒”。
但是，記者了解到，近年來，風電裝機的“風速增長”引發(fā)了諸多層面的質疑：一是裝機增長速度太快，被稱為“風電發(fā)瘋”。二是因電網建設不同步導致已建成風機不能并網發(fā)電，設備閑置，被指巨大浪費。三是風電企業(yè)吸納巨額國家補貼，享受諸多優(yōu)惠政策，被稱為“長不大的產業(yè)”。
實際上，風電產業(yè)一直在質疑聲中成長。從企業(yè)“跑馬圈風&rdquo,屋頂電動排氣設備;搶資源，到特許權招標低價中標，再到產能過剩、風電過熱，甚至被指能源企業(yè)集體“綁架”政府。
風電產業(yè)內人士和干部們認為，風電發(fā)展畢竟是新生事物，在發(fā)展過程中有不同聲音，有爭論，很正常。“發(fā)展中的問題只能在發(fā)展中去逐步解決，沒有一個現成的完美理想模式。”甘肅省發(fā)改委副主任陳春明說。
記者在調查中發(fā)現，風電發(fā)展遭遇的諸多質疑背后，其實隱藏著巨大的利益博弈：一是風電企業(yè)和地方政府的利益博弈。目前投資風電的企業(yè)大都為國有企業(yè)，而風電投資在設備采購、土地征用、稅收上繳、上網電價等方面享受諸多優(yōu)惠。例如，在酒泉風電基地，風電企業(yè)征地時，都采取的是“點”式法，即按照每個風車實際占地面積來征地。“采取這種征地法，風車之間的地雖然沒有征，但也無法用做他途，實際上就是‘以點征面’，企業(yè)少支出征地費。”酒泉風電基地的一位干部說。地方政府實際獲利并不多，而企業(yè)可以通過國家補貼、稅收減免、成本控制、上市融資、出售碳減排指標等諸多手段獲利。
二是風電企業(yè)、地方政府和電網企業(yè)的利益博弈。風電企業(yè)在地方政府的鼓勵下加快裝機，并結成同盟，力圖實現“以風電促網架、促調峰電站建設、促裝備制造和能源轉化產業(yè)”的目標。但是對電網企業(yè)來說，超高壓和特高壓輸電線路投資巨大，而上網價格較高，利潤空間較小，其間缺乏明確的利益平衡和補償機制。
酒泉風電遭遇“成長的煩惱”
作為一種新能源，風電產業(yè)近兩年在我國“風速”發(fā)展，無論從風電投資規(guī)模、裝機容量，還是其帶動的風電設備制造業(yè)，以及倒逼的電網建設層次來看，風電均已經成為我國新能源領域中最熱點的產業(yè)，因而也不可避免地成為問題較多的新興產業(yè)。記者在甘肅酒泉風電基地采訪了解到，這些懸疑，既有來自風電自身的問題，也有來自政策滯后的問題，還有來自產業(yè)之外的困擾。
甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地快速發(fā)展過程中顯現出來的諸多問題，也是我國風電產業(yè)整體發(fā)展所面臨問題的縮影。業(yè)內投資者、專家和地方干部們建議，從國家層面進一步盡快完善風電等新能源產業(yè)政策，逐步化解風電產業(yè)的“成長煩惱”。
首先要加快電網配套建設。相對于風電等新能源規(guī)劃建設速度，目前電源與電網配套建設規(guī)劃不同步，電網建設相對滯后于風電建設。中節(jié)能港建(甘肅)風力發(fā)電有限公司管理部經理苗青強說：“輸出電網的速度跟不上風電場建設速度已是普遍情況。”
國家電網甘肅省電力公司副總工程師王永平說：“風電輸送是一個復雜的系統，是一個產業(yè)鏈的問題。”整個風電產業(yè)由風機制造、電網電源同步規(guī)劃、風電接納、配套調峰、電力消納、電網建設補貼機制和配套的可再生能源政策等組成。但是現在是“風電規(guī)劃沒有與國家扶持政策同步，沒有與核心技術(包括風機核心技術和接入核心技術)研發(fā)同步”。
其次要加快新能源技術整體研發(fā)，加大技術投入扶持力度。風電設備制造業(yè)和風電投資的快速成長，目前主要靠資本驅動。實際上，風機核心技術、電網接入核心技術和控制技術等仍未被掌握，或正在研發(fā)之中。“從經濟角度看，風電產業(yè)市場的快速成長也創(chuàng)造出了巨大技術創(chuàng)新和研發(fā)需求。”甘肅省社科院原經濟研究所所長安江林說。
第三是盡快完善新能源產業(yè)發(fā)展的整體扶持政策。我國目前已建立可再生能源電價附加資金制度，一度電收取2厘錢，一年約征收40億元，以扶持可再生能源發(fā)展。但是業(yè)內人士認為，隨著風電、光伏發(fā)電等新能源快速發(fā)展，這個資金規(guī)�？赡芎芸炀蜁粔颉�
第四是盡快調整全國能源布局，建立清潔能源的配額調配機制。目前，甘肅省內水電、火電項目大批投產，發(fā)電量增長迅速而用電量增長相對減緩。如果要將風電全部送出，就必須依靠整個西北電網進行消納。而到2016年和2020年，風電發(fā)電量分別約為250億千瓦時和420億千瓦時，如此巨大的電量，則必須依靠全國電力市場來消納。
第五，統籌考慮風電基地的配套調峰電源建設。目前酒泉千萬千瓦風電基地的配套調峰電源建設是按最低1：1配套建設火電。酒泉市發(fā)改委主任王建新透露，市級上報火電配套規(guī)模是1360萬千瓦，省級意見是920萬千瓦，電網部門傾向于800萬千瓦，現在方案已上報國家發(fā)改委，等待核準批復。甘肅省社科院能源研究專家安江林認為，若大規(guī)模配套火電，風電、光電作為清潔能源的生態(tài)效益、社會效益都會大打折扣，酒泉一帶配套核電建設有基礎、有條件。
第六是盡快制定出臺支持地方加快新能源產業(yè)發(fā)展的配套政策。瓜州、玉門等主要風電基地的干部們反映，由于國家增值稅轉型改革，風電裝機規(guī)模越大，地方財政減收越多。據瓜州縣測算，到2016年完成825萬千瓦風電裝機，動態(tài)投資為784億元(按2009年新增的800萬千瓦計算)，產生進項稅87.7億元；達產達標后，年實現銷售收入95.8億元，產生銷項稅13.9億元，預計企業(yè)6年后方可抵扣完。按目前增值稅分享比例，預計6年將少收12 .84億元。
第七，將新能源產業(yè)作為扶持西部地區(qū)特色產業(yè)發(fā)展的重點。
第八，盡快建立風電等新能源產業(yè)的國家標準和檢測機構。主要包括風電場接入電網有關技術規(guī)定的國家標準，風機和風電場檢測標準和規(guī)范，以及盡快明確實施風電等新能源監(jiān)測的機構。
中國風機產業(yè)網 摘要：合用于印制電路板（PCB）的設備，清洗設備，罐裝飲料設備，塑膠周邊設備，不干膠商標印刷設備，木工機械，造紙機械，包裝機械，合用于印制電路板（PCB）的設備，清洗設備，罐裝飲料設備，塑膠周邊設備，不干膠商標印刷設備，木工機械，造紙機械，包裝機械，食物機械，紡織機械，污水處理，水產養(yǎng)殖通風降溫，窯業(yè)礦業(yè)，燃燒機，集塵機，焚化爐，粉立體輸送，干燥機，玻璃產業(yè)，制冰產業(yè)，機械冷卻，一般送風等種種行業(yè)。
離心式通風機作為流體機械的一種重要類型，廣泛應用于國民經濟各個部門, 是主要的耗能機械之一，也是節(jié)能減排的一個重要研究領域。研究過程表明：提高離心通風機葉輪設計水平,是提高離心通風機效率、擴大其工況范圍的關鍵。本文將從離心通風機葉輪的設計和利用邊界層控制技術提高離心通風機葉輪性能這兩個方面，對近年來提出的提高離心通風機性能的方法和途徑的研究進行歸納分析。
離心通風機葉輪的設計方法簡述
如何設計高效、工藝簡單的離心通風機一直是科研人員研究的主要問題，設計高效葉輪葉片是解決這一問題的主要途徑。
葉輪是風機的核心氣動部件，葉輪內部流動的好壞直接決定著整機的性能和效率。因此國內外學者為了了解葉輪內部的真實流動狀況，改進葉輪設計以提高葉輪的性能和效率，作了大量的工作。
為了設計出高效的離心葉輪, 科研工作者們從各種角度來研究氣體在葉輪內的流動規(guī)律, 尋求最佳的葉輪設計方法。最早使用的是一元設計方法[1]，通過大量的統計數據和一定的理論分析，獲得離心通風機各個關鍵截面氣動和結構參數的選擇規(guī)律。在一元方法使用的初期，可以簡單地通過對風機各個關鍵截面的平均速度計算，確定離心葉輪和蝸殼的關鍵參數，而且一般葉片型線采用簡單的單圓弧成型。這種方法非常粗糙，設計的風機性能需要設計人員有非常豐富的經驗，有時可以獲得性能不錯的風機，但是，大部分情況下，設計的通風機效率低下。為了改進，研究人員對葉輪輪蓋的子午面型線采用過流斷面的概念進行設計[2-3] ，如此設計出來的離心葉輪的輪蓋為兩段或多段圓弧，這種方法設計的葉輪雖然比前一種一元設計方法效率略有提高，但是該方法設計的風機輪蓋加工難度大，成本高，很難用于大型風機和非標風機的生產。另外一個重要方面就是改進葉片設計，對于二元葉片的改進方法主要為采用等減速方法和等擴張度方法等[4]，還有采用給定葉輪內相對速度W沿平均流線m分布[5]的方法。等減速方法從損失的角度考慮，氣流相對速度在葉輪流道內的流動過程中以同一速率均勻變化，能減少流動損失，進而提高葉輪效率；等擴張度方法是為了避免局部
地區(qū)過大的擴張角而提出的方法。給定的葉輪內相對速度W沿平均流線m的分布是通過控制相對平均流速沿流線m的變化規(guī)律，通過簡單幾何關系，就可以得到葉片型線沿半徑的分布。以上方法雖然簡單，但也需要比較復雜的數值計算。
隨著數值計算以及電子計算機的高速發(fā)展，可以采用更加復雜的方法設計離心通風機葉片。苗水淼等運用“全可控渦”概念[6],建立了一種采用流線曲率法在葉輪流道的子午面上進行葉輪設計的設計方法,該方法目前已經推廣至工程界,并已經取得了顯著效果[7]。但是此方法中決定葉輪設計成功與否的關鍵,即如何給出子午流面上葉片渦的合理分布。這一方面需要具有較豐富的設計經驗；另一方面也需要在設計過程中對設計結果不斷改進以符合葉片渦的分布規(guī)律,以期最終設計出高效率的葉輪機械。對于整個子午面上可控渦的確定，可以采用rCu沿輪盤、輪蓋的給定，可以通過線性插值的方法確定rCu在整個子午面上的分布[8-9]，也可以通過經驗公式確定可控渦的分布[10]，也有利用給定葉片載荷法[11]設計離心通風機的葉片。以上方法都是采用流線曲率法，設計出的是三元離心葉片，對于二元離心通風機葉片還不能直接應用。但數值計算顯示，離心通風機的二元葉片內部流動的結構是更復雜的三維流動。因此，如何利用三維流場計算方法進一步來設計高效二元離心葉輪是提高離心通風機設計技術的關鍵。
隨著計算技術的不斷發(fā)展，三維粘性流場計算獲得了非常大的進步，據此，有一些研究者提出了近似模型方法。該方法是針對在工程中完全采用隨機類優(yōu)化方法尋優(yōu)時計算量過大的問題，應用統計學的方法，提出的一種計算量小、在一定程度上可以保證設計準確性的方法。在近似模型方法應用于葉輪機械氣動優(yōu)化設計方面,國內外研究者們已經做了相當一部分工作[12-14] ,其中以響應面和人工神經網絡方法應用居多。如何有效地將近似模型方法應用于多學科、多工況的優(yōu)化問題,并用較少的設計參數覆蓋更大的實際設計空間,是一個重要的課題。
2007年，席光等提出了近似模型方法在葉輪機械氣動優(yōu)化設計中的應用[15]。近似模型的建立過程主要包括: （1）選擇試驗設計方法并布置樣本點,在樣本點上產生設計變量和設計目標對應的樣本數據；（2）選擇模型函數來表示上面的樣本數據；（3）選擇某種方法,用上面的模型函數擬合樣本數據，建立近似模型。以上每一步選擇不同的方法或者模型，就相應產生了各種不同的近似模型方法。該方法不僅有利于更準確地洞察設計量和設計目標之間的關系，而且用近似模型來取代計算費時的評估目標函數的計算分析程序，可以為工程優(yōu)化設計提供快速的空間探測分析工具，降低了計算成本。在氣動優(yōu)化設計過程中，用該模型取代耗時的高精度的計算流體動力學分析 ,可以加速設計過程 ,降低設計成本。基于統計學理論提出的近似模型方法，有效地平衡了基于計算流體動力學分析的葉輪機械氣動優(yōu)化設計中計算成本和計算精度這一對矛盾。該近似模型方法在試驗設計方法基礎上，將響應面方法、Kriging方法和人工神經網絡技術成功地應用于葉輪機械部件的優(yōu)化設計中，在離心壓縮機葉片擴壓器、葉輪和混流泵葉輪設計等問題中得到了成功應用,展示了廣闊的工程應用前景。目前，席光課題組已經建立了離心壓縮機部件及水泵葉輪的優(yōu)化設計系統，并在工程設計中發(fā)揮了重要作用。
2008年，李景銀等在近似模型方法的基礎上提出了控制離心葉輪流道的相對平均速度優(yōu)化設計方法[16]，將近似模型方法較早的應用于離心通風機葉輪設計。該方法通過給出流道內氣流平均速度沿平均流線的設計分布，設計出一組離心風機參數，根據正交性準則，在充分考慮影響葉輪效率因素的基礎上，采用正交優(yōu)化方法進行優(yōu)化組合，并結合基于流體動力學分析軟件的數值模擬，最終成功開發(fā)了與全國推廣產品9-19同樣設計參數和葉輪大小的離心通風機模型，計算全壓效率提高了4%以上。該方法簡單易行、合理可靠，得到了很高的設計開發(fā)效率。
隨著理論研究的不斷深入和設計方法的不斷提高，對于降低葉輪氣動損失、改善葉輪氣動性能的措施，提高離心風機效率的研究，將會更好的應用于工程實際中。
改善離心通風機內葉輪流動的方法
葉輪是離心風機的心臟，離心風機葉輪的內部流動是一個非常復雜的逆壓過程，葉輪的高速旋轉和葉道復雜幾何形狀都使其內部流動變成了非常復雜的三維湍流流動。由于壓差，葉片通道內一般會存在葉片壓力面向吸力面的二次流動，同時由于氣流90°轉彎，導致輪盤壓力大于輪蓋壓力也形成了二次流，這一般會導致葉輪的輪蓋和葉片吸力面區(qū)域出現低速區(qū)甚至分離，形成射流—尾跡結構[17]。由于射流—尾跡結構的存在，導致離心風機效率下降，噪聲增大。為了改善離心葉輪內部的流動狀況，提高葉輪效率，一個重要的研究方向就是采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能，這也是近年的熱點研究方向。
2007年，劉小民等人采用邊界層主動控制技術在壓縮機進氣段選擇性布置渦流發(fā)生器，從而改變葉輪進口處流場, 通過數值計算對不同配置參數下離心壓縮機性能進行對比分析[18]。該文章對渦流發(fā)生器應用于離心葉輪內流動控制的效果進行了初步的驗證和研究, 通過數值分析表明這種方法確實可以改善葉輪內部流動, 達到提高葉輪性能的效果。但是該主動控制技術結構復雜，而且需要外加控制設備和能量，對要求經濟耐用的離心通風機產品不具有競爭力。
采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能的另外一種方法就是采用自適應邊界層控制技術。1999年，黃東濤等人提出了離心通風機葉輪設計中采用長短葉片開縫方法[19-20]，該方法采用的串列葉柵技術，綜合了長短葉片和邊界層吹氣兩種技術的優(yōu)點，利用邊界層吹氣技術抑制邊界層的增長，提高效率，而且試驗結果表明[20]，該方法可以有效的提高設計和大流量下的風機效率，但對小流量效果不明顯。文獻[21]用此思想解決了離心葉輪內部積灰的問題。雖然串列葉柵技術在離心壓縮機葉輪[20]內沒有獲得效率提高的效果，但從文獻內容看，估計是由于該文作者主要研究的是串聯葉片的相位效應，而沒有研究串聯葉片的徑向位置的變化影響導致的。
理論和試驗都表明，離心葉輪的射流尾跡結構隨著流量減小更加強烈，而且小流量時，尾跡處于吸力面，設計流量時，尾跡處于吸力面和輪蓋交界處。為了提高設計和小流量離心通風機效率，2008年，田華等人提出了葉片開縫技術[22]，該技術提出在葉輪輪蓋與葉片之間葉片尾部處開縫，引用葉片壓力面?zhèn)鹊母邏簹怏w吹除吸力面?zhèn)鹊牡退傥槽E區(qū)，直接給葉輪內的低速流體提供能量。最終得到在設計流量和小流量情況下,水簾降溫生產廠家，葉輪開縫后葉片表面分離區(qū)域減小，整個流道速度和葉輪內部相對速度分布更加均勻，且最大絕對速度明顯減小的結果。這種方法改善了葉輪內部流場的流動狀況，達到了提高離心葉輪性能和整機性能的效果，而且所形成的射流可以吹除葉片吸力面的積灰，有利于葉輪在氣固兩相流中工作。
2008年，李景銀等人提出在離心風機輪蓋上靠近葉片吸力面處開孔的方法[23]，利用蝸殼內的高壓氣體產生射流，從而直接給葉輪內的低速或分離流體提供能量，以減弱由葉輪內二次流所導致的射流-尾跡結構，并可用于消除或解決部分負荷時,常發(fā)生的離心葉輪的積灰問題。通過對離心風機整機的數值試驗，發(fā)現輪蓋開孔后，在設計點附近的風機壓力提高了約2％，效率提高了1％以上，小流量時壓力提高了1.5％，效率提高了2.1％。在設計流量和小流量時，由于輪蓋開孔形成的射流，可以明顯改善葉輪出口的分離流動，減小低速區(qū)域，降低葉輪出口處的最高速度和速度梯度，從而減弱了離心葉輪出口處的射流—尾跡結構。此外，沿葉片表面流動分離區(qū)域減小，壓力增加更有規(guī)律。輪蓋開孔方法可以提高設計流量和小流量下的閉式離心葉輪性能和整機性能，如果結合離心葉輪串列葉柵自適應邊界層控制技術，有可能全面提高離心葉輪性能。
3 結論
綜上所述, 近年來對離心通風機葉輪內部流動的研究取得了明顯進展, 有些研究成果已經應用到實際設計中，并獲得令人滿意的結果。目前, 對離心通風機葉輪內部流動的研究仍是比較活躍的研究領域之一，筆者認為可在如下方面進行進一步研究：
（1）如何將近似模型方法在通風機方面的應用進行更深入的研究，結合已有的葉片設計技術，探索更加高效快速的優(yōu)化設計方法；
（2）如何將串列葉柵、輪蓋開孔和葉片開縫等離心葉輪自適應邊界層控制技術結合起來，在全工況范圍內改善離心通風機葉輪的性能，提高離心風機的效率；
（3）考慮非定常特性的設計方法研究。目前，研究離心通風機葉輪內部的流動均仍以定常計算為主，隨著動態(tài)試驗和數值模擬的發(fā)展, 人們對于葉輪機械內部流動的非定�，F象及其機理將越來越清楚, 將非定常的研究成果應用于設計工作中是非常重要的方面。
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| 冶金行業(yè)除塵系統風機的節(jié)電改造 |
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一、現狀 自進進二十一世紀以來，冶金行業(yè)進行了大規(guī)模的技術改造，根據國家的環(huán)保要求，其煙塵治理已達到新的水平： 1、 各生產工段已普遍采用除塵設備（布袋除塵器或電除塵器），除塵系統運行基本良好，滿足了環(huán)保要求； 2 、除塵系統主風機裝機功率容量大，液力偶合器、變頻器等調速裝置已普遍應用于風機的啟動、調速運行； 3 、一些斷續(xù)生產的工段，根據生產工藝特點，自動控制除塵系統主風機高速、低速運行，具有良好的節(jié)電效果；如焦化除塵、高爐除塵、轉爐一次除塵等; 4 、另一些斷續(xù)生產的工段，由于自動控制較復雜，運行方式以最大煙塵量設定風機參數長期運行，耗電量大，調速裝置未達到最佳應用狀態(tài)；如電爐除塵、轉爐二次除塵等。 5、一些連續(xù)生產工段，煙塵排放點比較多，但每個排放點煙塵量較小，除塵系統煙塵撲集罩較分散，采用一套除塵系統收塵，除塵系統主風機以最大風量長期運行，采用調節(jié)風管閥門控制風量來滿足煙塵排放點的收塵，此運行方式耗電量也比較大。 根據以上情況，深進分析實際的生產工藝，利用現有設備，采用有效的自動控制手段，可進一步降低除塵系統風機的耗電量，達到最佳的節(jié)電效果。 二、節(jié)電方案 1、 加強除塵系統設備的治理，保證除塵系統管道及除塵設備的阻力參數在答應的范圍內運行, 盡量維持風機以較低轉速運行； 2、 根據生產工藝過程的要求，通過檢測煙塵撲集罩內的有關參數及生產工藝過程的其它參數，自動調節(jié)風機的轉速，根據風機功率與風機轉速的3次方成正比的關系，盡量降低風機轉速，以達到最佳的節(jié)電效果。 三、自動控制方案 方案一： 根據生產工藝的要求，除塵風機與相關生產設備聯鎖，開爐時自動達到風機低速位，閉爐冶煉時自動使風機達到高速位，該開關量信號的傳送可采用控制電纜送至風機控制計算機或PLC，另外，亦可采用無線傳輸設備進行信號的傳送。 方案二： 檢測煙塵撲集罩的有關煙氣參數及工藝參數，根據其參數值自動調節(jié)除塵風機的轉速而達到節(jié)電的目的，信號傳送可采用電纜或無線傳送。 四、具體方案分析 1、電爐車間除塵系統風機節(jié)電方案分析： （1）工藝過程 某鋼廠電爐為擴容的70t ABB交流電弧爐, 除塵器系統采用布袋式除塵器，設計過濾面積11985m2，最大除塵風量450000 m3／h。 電爐煉鋼周期為70～85分鐘左右，其中裝料6～10%，送電熔化25～30%，吹氧30～35%，還原期15～20%，沖渣出鋼6～8%。在不同的生產工藝階段，電爐產生的煙氣量和煙氣溫度不同，且差異較大。加料過程中,主要是裝料時廢鋼及渣料產生的揚塵，需要的除塵風量不大，要求粉塵不擴散，不污染電爐周邊工作環(huán)境為標準。送電過程中是原料送電拉弧加熱，引發(fā)可燃廢棄物燃燒產生廢氣。此時，電爐需要將爐料加熱至熔化狀態(tài)，要求煙塵能夠及時排出，又不能過多的帶走爐體熱量以保證煉鋼周期。而在吹氧期間，不僅要求除塵系統能夠及時迅速的將廢氣和粉塵排走，又必須保證爐體有合適的吹煉溫度，確保終點溫度。因此，對除塵系統要求較高。進進還原期，吹氧告一段落，粉塵度再一次降低。在沖渣出鋼時，主要排放物是沖渣產生的水蒸汽和少量廢氣。 通過對冶煉工藝的分析：電爐在煉鋼過程的不同階段對除塵風量的大小有明顯的不同，以吹氧冶煉為最大，加料除塵為最低。原電爐車間已配置一次除塵系統, 二次除塵系統、精練爐除塵系統；除塵系統風機均配置了液力偶合器調速裝置。鑒于電爐除塵系統中除塵風機的運行方式和設備特點，對除塵風機的控制制定如下方案。 （2）系統控制方案 由于不同工藝階段的煙氣溫度有明顯差異，因此溫度的高低直接反映了電爐的 運行工況。采集煙道進口溫度作為系統調節(jié)的基本參量，從工程角度講，溫度變送器可以在惡劣的產業(yè)場合應用，抗干擾能力強、工作穩(wěn)定性好、控制精度高、安全可靠、免維護且價格便宜。基于此原因，選用除塵煙道進口煙氣溫度作為系統調節(jié)的基本參量，同時以吹氧量和冷風門開度作為除塵風量的修整參量；通過ROLCOX多變量控制器進行除塵風機轉速的自動控制，控制系統具有響應速度快、控制品質高,從而可實現除塵風量的自動控制，達到良好的除塵效果,降低運行職員勞動強度,進步系統效率，控制邏輯見圖一所示。
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| 變頻調速器在鼓風機上的應用研究 |
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1系統概況 曝氣池是污水處理系統的核心設備，鼓風機'>風機將壓縮空氣通過管道送進曝氣池，使空氣中的氧溶解在污水中，供給活性污泥中的微生物。污水中的含氧量必須保持在適當的范圍內，否則微生物就會缺乏活性，起不到降解作用。由于鼓風機'>風機的風壓是一定的，風量只能靠出氣閥調節(jié)，實際生產運行中出氣閥開度一般在50％～70％。因此，在上述過程中假如應用變頻調速系統控制風量，即可滿足工藝要求又可達到節(jié)能效果。 2節(jié)能原理 離心式鼓風機屬典型的平方率負載的阻轉矩T與轉速N的平方成正比，即 T=KtN2(Kt為轉矩常數)(1) P=KtN3/9550=KpN3(KP為功率常數)(2) 平方律負載的功率P與轉速N的三次方成正比，即 因此，在工藝答應的范圍內盡可能的降低轉速才會取得最佳節(jié)能效果。 3應用中出現的題目 (1)最佳節(jié)能效果 現代變頻器'>變頻器有很多先進的功能，公道的選擇利用會取得更好的效果。如圖1所示，曲線0是平方律負載的機械特性，曲線1是電動機在V/F控制方式下的轉矩曲線。當轉速為Nx時，負載轉矩為Tx，電機轉矩為Tmx，可以看出，在低頻運行時，電動機的轉矩與負載轉矩相比，仍高出很多，也就是說該系統還有很大的節(jié)能潛力。因此公道的選擇變頻器'>變頻器的V/F曲線，可取得進一步的節(jié)能效果。但是在減低V/F曲線時，要留意低頻時的啟動題目。如圖1中的曲線0和曲線3相交于S點，顯然在S點以下系統不能啟動。 (2)喘震題目 在實際應用中會發(fā)現，假如變頻器運行于41Hz左右時，系統就會發(fā)生嚴重的震蕩，電流大幅變化，電機發(fā)出刺耳的噪音。 原因分析，如圖2所示，鼓風機風道出口位于曝氣池底部，曝氣池水位h是固定不變的，只有風道壓力Pf大于水體對風道的壓力Ps即Pf-Ps>0時空氣才能順利送進池中。當Ps與Pf非常接近時，由于Ps和Pf總有微小的波動，這時它們之差就時而大于0，時而小于0，因此壓縮空氣流呈斷續(xù)狀態(tài)，這就導致電流大幅波動，從而發(fā)生喘震現象。此時的頻率稱為喘震頻率Nc。為避免喘震現象的發(fā)生，可以在選擇V/F曲線時使S點對應的頻率Nmin>Nc，并且變頻器下限頻率設定為Nmin即可解決題目，而此時的節(jié)電效果恰恰也是最好的。 (3)上限頻率 由于負載轉矩與轉速的三次方成正比，假如實際轉速高于額定轉速，負載轉矩可能大大超過額定轉矩。另外變頻器一般具有轉差補償功能，當變頻器顯示50Hz時，實在際轉速一般高于50Hz，從而引起電機過載、軸承加速損壞等題目，因此應設定上限頻率為49Hz。 4改造效果 (1)風機電機功率為110kW，實際丈量改造前電流為120～130A，采用FUJI110kW變頻器改造后電流為70～80A，頻率基本穩(wěn)定在43Hz，應用公式(2)計算，月節(jié)電18000kW?h。以每年運行11個月，每度電0.45元計算，每年可節(jié)約電費9萬余元。 (2)應用變頻調速后，電機轉速下降，軸承等機械磨損減少，壽命延長，維修工作量減少。 (3)應用變頻調速后，電機可以軟起動，起動電壓降減少，對電網的沖擊大幅減少。 |
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收錄時間:2011年02月16日 04:42:47 來源:中華電力網 作者: |
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以國內首個千萬千瓦級風電基地為標志，我國風電裝機快速發(fā)展。酒泉風電基地每天以2萬千瓦以上的速度完成裝機，一定程度上反映了我國風電建設的速度和勢頭。
從小步慢跑到“風速”發(fā)展
記者了解到，2009年，全球新增風電裝機容量3831萬千瓦，累計超過1.6億千瓦。相關公司股票走勢
中材科技52.87+0.370.70%金風科技23.64-1.31-5.25%中國水電工程顧問集團公司專家委員會委員施鵬飛說，其中我國是新增風電裝機最多的國家，達到了1380萬千瓦，2009年累計實現風電裝機2601萬千瓦，居世界第一，連續(xù)4年實現100%增長。2009年，中國風電運營總容量1613萬千瓦，同比增長92.26%。
“從1999年到2008年，世界風電裝機十年年均增長31.8%，而中國十年年均增長70%。”中國國家發(fā)改委能源研究所周鳳起說。
事實上，甘肅風電發(fā)展的歷程，及其表現出的厚積薄發(fā)的強勁態(tài)勢，是我國風電發(fā)展的縮影。
1996年3月，甘肅大型風電場建設開始起步。記者了解到，當時，甘肅潔源公司在玉門市三十里井子風電場投資建設了裝機1200K W試驗風電項目，安裝了4臺丹麥N O R T A N K 300kw的風機，于當年6月建成投產。這是甘肅省的第一個實驗性風電場。
經過10年發(fā)展，2006年甘肅風電裝機總容量11萬千瓦。此后，風電裝機快速增長，2008年裝機總容量突破100萬千瓦，2009年達到220萬千瓦，2010年已經完成516萬千瓦。“實現兩年增長10倍的目標。”酒泉市委書記李建華說。
“一開始是小步慢走，近年來的快速增長是壓抑了幾十年的潛能釋放。”甘肅風電創(chuàng)始者、原國電龍源集團總經理助理王自緒說，“要有一個快的過程，否則國內風電市場推動不了”。
不僅是甘肅，全國風電裝機也在“風速增長”。記者了解到，2007年我國新增風電裝機容量340萬千瓦，超過過去10多年裝機容量總和；2008年突破1200萬千瓦，位居全球第五；2009年累計達到2600萬千瓦，僅次于美國的3516萬千瓦，位居全球第二。中國水電工程顧問集團公司專家委員會委員施鵬飛說，2009年，我國風電電量達到了269億千瓦時，同比增長105.86%，占總供電量的0.75%。
三大推力促風電快跑
綜合業(yè)內人士和專家們的觀點，我國風電市場的快速發(fā)展有三大推動力：
一是政策推動。2003年，國家發(fā)改委推行5萬千瓦以上風電場的特許權招標，帶動了大規(guī)模風電投資和風場建設。2005年《可再生能源法》頒布直接促使風電裝機規(guī)模躍增254%。2007年《可再生能源中長期規(guī)劃》中提出2010年我國實現500萬風電裝機目標，實際上到2008年底已達到1215萬千瓦，超額143%提前突破目標。
與此同時，在風電上網電價方面，也有了扶持政策。施鵬飛說，2009年8月1日起，國家按照風能資源分地區(qū)制定了風電的上網標桿電價，對于經營期(至少20年)是固定的，比特許權項目中標電價有較大提高。據悉，我國風電上網標桿電價按地級市行政邊界分地區(qū)分別定為0.51、0.54、0.58和0.61元/kW h，投資者據此可以自己判斷風電項目的效益。
另外，為了補償風電與火電之間的差價，繼2006年在用戶消費電價中征收每千瓦時1厘錢的可再生能源附加以后，2008年又加征了每千瓦時1厘錢。2009年11月20日，國家又將可再生能源電價附加標準提高到每千瓦時4厘錢。
二是新能源比例和減排承諾的硬約束。這主要是指按我國能源發(fā)展規(guī)劃，到2020年可再生能源在總能源結構中占比達到15%，以及我國政府向世界宣布到2020年單位G D P二氧化碳排放比2005年下降40%—45%。“這是一個大國負責任的承諾，甘肅風電基地建設就是為實現這一目標積累經驗。”甘肅省發(fā)改委副主任陳春明說。
三是市場推動。記者了解到，10年前,通風換氣次數，全國能生產風電整機的生產廠家不過三、四家，2001年甘肅潔源公司定購金風科技公司22臺風機，這相當于它全年的銷量。到2009年，我國風電機組整機制造企業(yè)超過80家。施鵬飛說，風電制造企業(yè)將面臨激烈競爭，2009年80家風電整機制造企業(yè)，每家最低經濟規(guī)模年產50萬千瓦計算，合計產能也要達到3500萬千瓦。風電整機產能的擴大緩解了近兩年我國風電機組供不應求的局面，也預示風電整機制造業(yè)的白熱化競爭即將來臨。
未來風電設備需求增速減緩
施鵬飛認為，未來風電設備需求增速減緩，市場容量有限。即使按照國家規(guī)劃風電累計裝機容量2020年達到1.5億千瓦，平均每年新增1200萬千瓦，而目前僅金風、華銳、東汽3家企業(yè)2009年產量就達到800萬千瓦，其他60多家要競爭另一個400萬千瓦，形勢嚴峻。
記者了解到，風電設備的競爭使風電投資出現了大幅度的下降。按照業(yè)內一般概算，建立一座1萬千瓦風電場的總投資約1億元。實際上，“目前的行情每月都在變”，中節(jié)能港建(甘肅)風力發(fā)電有限公司管理部經理苗青強說。中節(jié)能位于玉門市的昌馬風電場去年建成投產，目前裝機20萬千瓦，但總投資僅為17億多元。
“回過頭看，風電設備制造業(yè)發(fā)展不起來，不是企業(yè)不行，而是市場沒培育起來。”王自緒說。
國產風電設備初占先機
記者最近在我國首座千萬千瓦級風電基地甘肅酒泉調研時了解到，在目前當地已建成的220萬千瓦風電裝機和今年在建的近300萬千瓦裝機中，基本使用的是國產設備。這意味著在我國快速發(fā)展的風電產業(yè)市場中，國內風電設備制造業(yè)在競爭中初占先機。
業(yè)內人士和專家們指出，國內風電設備制造企業(yè)目前雖然占據了較大市場份額，但是中外企業(yè)未來的競爭可能會更加激烈，前景仍不容樂觀。
風電設備制造企業(yè)產銷兩旺
國內風電設備制造企業(yè)目前產銷兩旺。甘肅金風風電設備制造有限公司總裝調度李超說：“公司去年生產了200臺(套)整機，今年將實現日產60臺(套)，而且全部是訂單式生產。”目前國內風機制造排名前三的華銳科技、金風科技和東汽集團均已在酒泉投資建廠。“去年一期日生產能力是1.5兆瓦風機10臺，二期正在設計階段，計劃在今年完成擴建投資。今年已確定訂單的生產計劃是100萬千瓦。”華銳風電科技公司酒泉風機總裝項目生產主管婁彥富說。
與風機整機制造密切相連的風機葉片制造企業(yè)也是產銷兩旺。國內風機葉片制造企業(yè)排名前三的中復連眾、中航惠騰、中材科技也已在酒泉投資建廠。中材科技(酒泉)風電葉片有限公司副總經理李永國說：“千萬千瓦級風電基地建設就意味著上千億的設備市場需求，而且酒泉地區(qū)的風能資源適合大型風機運營，公司目前生產的是1.5兆瓦風機葉片，3兆瓦葉片生產線正在規(guī)劃論證之中，擴建生產線的土地都已經準備好了。”
國內風電裝備市場份額超80%
業(yè)內人士和專家們認為，國內風電裝備制造業(yè)的快速成長主要得益于兩大因素：一是政策因素。國家在《可再生能源中長期規(guī)劃》中明確提出了風電設備國產化率要達到70%以上的政策性要求。中節(jié)能港建(甘肅)風力發(fā)電有限公司管理部經理苗青強坦言，基本采購國內廠家的風電設備，是因為支持國內風電裝備企業(yè)發(fā)展，而且國內設備近年來技術引進更新很快，已在性能、價格上具有與國外企業(yè)競爭的優(yōu)勢。
二是市場因素。甘肅首座風電場創(chuàng)始人王自緒認為，國內風電市場發(fā)展起來了，就必然拉動風電設備制造業(yè)的快速增長。酒泉市發(fā)改委主任王建新分析，風電是資本密集型產業(yè)，風電投資目前主要不是運行成本高，而是建設成本高，建設成本高是因為設備成本高，設備成本高是因為我國風電制造業(yè)是從無到有，購買國外技術轉化吸收而成。
“現在的狀況是風電投資市場做大了，刺激風電裝備制造業(yè)技術不斷創(chuàng)新，規(guī)模效益不斷擴大，市場競爭能力尤其是成本優(yōu)勢不斷增強。”王建新說。
在我國風電投資快速啟動的2005年，當年風力發(fā)電設備新增市場份額中，國內產品占28%，進口產品占72%。2008年，內資及合資企業(yè)占據國內風機市場份額的76%。2009年業(yè)內估計份額超過80%。
洋巨頭看好中國風電市場
但是，政策因素的變動和國外風電制造企業(yè)的投入加大將在日益增大的中國風電產業(yè)市場中增加不確定性。今年1月，國家能源局已宣布取消風電設備國產化率70%的要求，《風電設備制造行業(yè)準入標準》3月底已面向社會公開征求意見。這些重大政策變動因素將使國內風電設備制造業(yè)的國內競爭和國際競爭局面更加激烈。
此外，國外風機制造巨頭仍在不斷加大對國內風電市場的投入，不斷調整產品方向和營銷策略。世界最大的風電設備制造商丹麥維斯塔斯(V estas)2009年斥資30億元投入中國，分別在內蒙古呼和浩特、天津和江蘇徐州建廠。業(yè)內人士認為，洋巨頭除了看好中國風電市場外，還有一個重要目標就是在中國打造面向全球風電產業(yè)的裝備制造基地。
全球風能理事會已提出，到2020年全球風電裝機不少于4.5億千瓦，是2009年的3倍。而在全球風電設備制造業(yè)市場，仍由丹麥、德國、美國和西班牙等國的企業(yè)壟斷，四國風機出口占全球份額的90%以上。
甘肅省發(fā)改委副主任陳春明介紹，酒泉千萬千瓦級風電基地建設也曾有國外企業(yè)前來洽談，而且蘭州電機廠也跟德國一家企業(yè)合作在共同開發(fā)新產品，目標是達到世界領先水平。
突破關鍵技術是關鍵
王自緒認為，中國的風電產業(yè)市場已具有較大規(guī)模，而且還在不斷增長，這就必然帶來一場風電設備性價比的大競爭，也會從相當大的程度上刺激國內企業(yè)加快對風機關鍵零部件和關鍵技術的自主創(chuàng)新和研發(fā)。
電網企業(yè)對國產化風機設備也存在一定的擔憂。國家電網甘肅省電力公司副總工程師王永平認為，電網接入風電的安全性與風機的核心技術比如低電壓穿越能力等密切相關，但是現在國產風機還不能說完全掌握和實現了技術達標。
甘肅省社科院原經濟研究所所長安江林認為，風電投資成本能否下降，決定因素是國內風機制造企業(yè)能否實現關鍵技術的突破。“一個產業(yè)的生命力，最重要的是市場競爭力。”
質疑聲中隱藏巨大利益博弈
我國新能源的發(fā)展代表，無疑屬于風電，風電已經成為我國新能源的“馬前卒”。
但是，記者了解到，近年來，風電裝機的“風速增長”引發(fā)了諸多層面的質疑：一是裝機增長速度太快，被稱為“風電發(fā)瘋”。二是因電網建設不同步導致已建成風機不能并網發(fā)電，設備閑置，被指巨大浪費。三是風電企業(yè)吸納巨額國家補貼，享受諸多優(yōu)惠政策，被稱為“長不大的產業(yè)”。
實際上，風電產業(yè)一直在質疑聲中成長。從企業(yè)“跑馬圈風&rdquo,屋頂電動排氣設備;搶資源，到特許權招標低價中標，再到產能過剩、風電過熱，甚至被指能源企業(yè)集體“綁架”政府。
風電產業(yè)內人士和干部們認為，風電發(fā)展畢竟是新生事物，在發(fā)展過程中有不同聲音，有爭論，很正常。“發(fā)展中的問題只能在發(fā)展中去逐步解決，沒有一個現成的完美理想模式。”甘肅省發(fā)改委副主任陳春明說。
記者在調查中發(fā)現，風電發(fā)展遭遇的諸多質疑背后，其實隱藏著巨大的利益博弈：一是風電企業(yè)和地方政府的利益博弈。目前投資風電的企業(yè)大都為國有企業(yè)，而風電投資在設備采購、土地征用、稅收上繳、上網電價等方面享受諸多優(yōu)惠。例如，在酒泉風電基地，風電企業(yè)征地時，都采取的是“點”式法，即按照每個風車實際占地面積來征地。“采取這種征地法，風車之間的地雖然沒有征，但也無法用做他途，實際上就是‘以點征面’，企業(yè)少支出征地費。”酒泉風電基地的一位干部說。地方政府實際獲利并不多，而企業(yè)可以通過國家補貼、稅收減免、成本控制、上市融資、出售碳減排指標等諸多手段獲利。
二是風電企業(yè)、地方政府和電網企業(yè)的利益博弈。風電企業(yè)在地方政府的鼓勵下加快裝機，并結成同盟，力圖實現“以風電促網架、促調峰電站建設、促裝備制造和能源轉化產業(yè)”的目標。但是對電網企業(yè)來說，超高壓和特高壓輸電線路投資巨大，而上網價格較高，利潤空間較小，其間缺乏明確的利益平衡和補償機制。
酒泉風電遭遇“成長的煩惱”
作為一種新能源，風電產業(yè)近兩年在我國“風速”發(fā)展，無論從風電投資規(guī)模、裝機容量，還是其帶動的風電設備制造業(yè)，以及倒逼的電網建設層次來看，風電均已經成為我國新能源領域中最熱點的產業(yè)，因而也不可避免地成為問題較多的新興產業(yè)。記者在甘肅酒泉風電基地采訪了解到，這些懸疑，既有來自風電自身的問題，也有來自政策滯后的問題，還有來自產業(yè)之外的困擾。
甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地快速發(fā)展過程中顯現出來的諸多問題，也是我國風電產業(yè)整體發(fā)展所面臨問題的縮影。業(yè)內投資者、專家和地方干部們建議，從國家層面進一步盡快完善風電等新能源產業(yè)政策，逐步化解風電產業(yè)的“成長煩惱”。
首先要加快電網配套建設。相對于風電等新能源規(guī)劃建設速度，目前電源與電網配套建設規(guī)劃不同步，電網建設相對滯后于風電建設。中節(jié)能港建(甘肅)風力發(fā)電有限公司管理部經理苗青強說：“輸出電網的速度跟不上風電場建設速度已是普遍情況。”
國家電網甘肅省電力公司副總工程師王永平說：“風電輸送是一個復雜的系統，是一個產業(yè)鏈的問題。”整個風電產業(yè)由風機制造、電網電源同步規(guī)劃、風電接納、配套調峰、電力消納、電網建設補貼機制和配套的可再生能源政策等組成。但是現在是“風電規(guī)劃沒有與國家扶持政策同步，沒有與核心技術(包括風機核心技術和接入核心技術)研發(fā)同步”。
其次要加快新能源技術整體研發(fā)，加大技術投入扶持力度。風電設備制造業(yè)和風電投資的快速成長，目前主要靠資本驅動。實際上，風機核心技術、電網接入核心技術和控制技術等仍未被掌握，或正在研發(fā)之中。“從經濟角度看，風電產業(yè)市場的快速成長也創(chuàng)造出了巨大技術創(chuàng)新和研發(fā)需求。”甘肅省社科院原經濟研究所所長安江林說。
第三是盡快完善新能源產業(yè)發(fā)展的整體扶持政策。我國目前已建立可再生能源電價附加資金制度，一度電收取2厘錢，一年約征收40億元，以扶持可再生能源發(fā)展。但是業(yè)內人士認為，隨著風電、光伏發(fā)電等新能源快速發(fā)展，這個資金規(guī)�？赡芎芸炀蜁粔颉�
第四是盡快調整全國能源布局，建立清潔能源的配額調配機制。目前，甘肅省內水電、火電項目大批投產，發(fā)電量增長迅速而用電量增長相對減緩。如果要將風電全部送出，就必須依靠整個西北電網進行消納。而到2016年和2020年，風電發(fā)電量分別約為250億千瓦時和420億千瓦時，如此巨大的電量，則必須依靠全國電力市場來消納。
第五，統籌考慮風電基地的配套調峰電源建設。目前酒泉千萬千瓦風電基地的配套調峰電源建設是按最低1：1配套建設火電。酒泉市發(fā)改委主任王建新透露，市級上報火電配套規(guī)模是1360萬千瓦，省級意見是920萬千瓦，電網部門傾向于800萬千瓦，現在方案已上報國家發(fā)改委，等待核準批復。甘肅省社科院能源研究專家安江林認為，若大規(guī)模配套火電，風電、光電作為清潔能源的生態(tài)效益、社會效益都會大打折扣，酒泉一帶配套核電建設有基礎、有條件。
第六是盡快制定出臺支持地方加快新能源產業(yè)發(fā)展的配套政策。瓜州、玉門等主要風電基地的干部們反映，由于國家增值稅轉型改革，風電裝機規(guī)模越大，地方財政減收越多。據瓜州縣測算，到2016年完成825萬千瓦風電裝機，動態(tài)投資為784億元(按2009年新增的800萬千瓦計算)，產生進項稅87.7億元；達產達標后，年實現銷售收入95.8億元，產生銷項稅13.9億元，預計企業(yè)6年后方可抵扣完。按目前增值稅分享比例，預計6年將少收12 .84億元。
第七，將新能源產業(yè)作為扶持西部地區(qū)特色產業(yè)發(fā)展的重點。
第八，盡快建立風電等新能源產業(yè)的國家標準和檢測機構。主要包括風電場接入電網有關技術規(guī)定的國家標準，風機和風電場檢測標準和規(guī)范，以及盡快明確實施風電等新能源監(jiān)測的機構。
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因為中國制造業(yè)發(fā)展迅速，“中國制造”是全球其中一個廣受熟悉的標簽。在各種產品中，都能看見合格標簽。
按中國商務部來宣稱：“在世界市場上，‘中國制造’意味著價格便宜，同時體現中國作為世界的加工場。
離心式通風機作為流體機械的一種重要類型，廣泛應用于國民經濟各個部門, 是主要的耗能機械之一，也是節(jié)能減排的一個重要研究領域。研究過程表明：提高離心通風機葉輪設計水平,是提高離心通風機效率、擴大其工況范圍的關鍵。本文將從離心通風機葉輪的設計和利用邊界層控制技術提高離心通風機葉輪性能這兩個方面，對近年來提出的提高離心通風機性能的方法和途徑的研究進行歸納分析。
離心通風機葉輪的設計方法簡述
如何設計高效、工藝簡單的離心通風機一直是科研人員研究的主要問題，設計高效葉輪葉片是解決這一問題的主要途徑。
葉輪是風機的核心氣動部件，葉輪內部流動的好壞直接決定著整機的性能和效率。因此國內外學者為了了解葉輪內部的真實流動狀況，改進葉輪設計以提高葉輪的性能和效率，作了大量的工作。
為了設計出高效的離心葉輪, 科研工作者們從各種角度來研究氣體在葉輪內的流動規(guī)律, 尋求最佳的葉輪設計方法。最早使用的是一元設計方法[1]，通過大量的統計數據和一定的理論分析，獲得離心通風機各個關鍵截面氣動和結構參數的選擇規(guī)律。在一元方法使用的初期，可以簡單地通過對風機各個關鍵截面的平均速度計算，確定離心葉輪和蝸殼的關鍵參數，而且一般葉片型線采用簡單的單圓弧成型。這種方法非常粗糙，設計的風機性能需要設計人員有非常豐富的經驗，有時可以獲得性能不錯的風機，但是，大部分情況下，設計的通風機效率低下。為了改進，研究人員對葉輪輪蓋的子午面型線采用過流斷面的概念進行設計[2-3] ，如此設計出來的離心葉輪的輪蓋為兩段或多段圓弧，這種方法設計的葉輪雖然比前一種一元設計方法效率略有提高，但是該方法設計的風機輪蓋加工難度大，成本高，很難用于大型風機和非標風機的生產。另外一個重要方面就是改進葉片設計，對于二元葉片的改進方法主要為采用等減速方法和等擴張度方法等[4]，還有采用給定葉輪內相對速度W沿平均流線m分布[5]的方法。等減速方法從損失的角度考慮，氣流相對速度在葉輪流道內的流動過程中以同一速率均勻變化，能減少流動損失，進而提高葉輪效率；等擴張度方法是為了避免局部
地區(qū)過大的擴張角而提出的方法。給定的葉輪內相對速度W沿平均流線m的分布是通過控制相對平均流速沿流線m的變化規(guī)律，通過簡單幾何關系，就可以得到葉片型線沿半徑的分布。以上方法雖然簡單，但也需要比較復雜的數值計算。
隨著數值計算以及電子計算機的高速發(fā)展，可以采用更加復雜的方法設計離心通風機葉片。苗水淼等運用“全可控渦”概念[6],建立了一種采用流線曲率法在葉輪流道的子午面上進行葉輪設計的設計方法,該方法目前已經推廣至工程界,并已經取得了顯著效果[7]。但是此方法中決定葉輪設計成功與否的關鍵,即如何給出子午流面上葉片渦的合理分布。這一方面需要具有較豐富的設計經驗；另一方面也需要在設計過程中對設計結果不斷改進以符合葉片渦的分布規(guī)律,以期最終設計出高效率的葉輪機械。對于整個子午面上可控渦的確定，可以采用rCu沿輪盤、輪蓋的給定，可以通過線性插值的方法確定rCu在整個子午面上的分布[8-9]，也可以通過經驗公式確定可控渦的分布[10]，也有利用給定葉片載荷法[11]設計離心通風機的葉片。以上方法都是采用流線曲率法，設計出的是三元離心葉片，對于二元離心通風機葉片還不能直接應用。但數值計算顯示，離心通風機的二元葉片內部流動的結構是更復雜的三維流動。因此，如何利用三維流場計算方法進一步來設計高效二元離心葉輪是提高離心通風機設計技術的關鍵。
隨著計算技術的不斷發(fā)展，三維粘性流場計算獲得了非常大的進步，據此，有一些研究者提出了近似模型方法。該方法是針對在工程中完全采用隨機類優(yōu)化方法尋優(yōu)時計算量過大的問題，應用統計學的方法，提出的一種計算量小、在一定程度上可以保證設計準確性的方法。在近似模型方法應用于葉輪機械氣動優(yōu)化設計方面,國內外研究者們已經做了相當一部分工作[12-14] ,其中以響應面和人工神經網絡方法應用居多。如何有效地將近似模型方法應用于多學科、多工況的優(yōu)化問題,并用較少的設計參數覆蓋更大的實際設計空間,是一個重要的課題。
2007年，席光等提出了近似模型方法在葉輪機械氣動優(yōu)化設計中的應用[15]。近似模型的建立過程主要包括: （1）選擇試驗設計方法并布置樣本點,在樣本點上產生設計變量和設計目標對應的樣本數據；（2）選擇模型函數來表示上面的樣本數據；（3）選擇某種方法,用上面的模型函數擬合樣本數據，建立近似模型。以上每一步選擇不同的方法或者模型，就相應產生了各種不同的近似模型方法。該方法不僅有利于更準確地洞察設計量和設計目標之間的關系，而且用近似模型來取代計算費時的評估目標函數的計算分析程序，可以為工程優(yōu)化設計提供快速的空間探測分析工具，降低了計算成本。在氣動優(yōu)化設計過程中，用該模型取代耗時的高精度的計算流體動力學分析 ,可以加速設計過程 ,降低設計成本。基于統計學理論提出的近似模型方法，有效地平衡了基于計算流體動力學分析的葉輪機械氣動優(yōu)化設計中計算成本和計算精度這一對矛盾。該近似模型方法在試驗設計方法基礎上，將響應面方法、Kriging方法和人工神經網絡技術成功地應用于葉輪機械部件的優(yōu)化設計中，在離心壓縮機葉片擴壓器、葉輪和混流泵葉輪設計等問題中得到了成功應用,展示了廣闊的工程應用前景。目前，席光課題組已經建立了離心壓縮機部件及水泵葉輪的優(yōu)化設計系統，并在工程設計中發(fā)揮了重要作用。
2008年，李景銀等在近似模型方法的基礎上提出了控制離心葉輪流道的相對平均速度優(yōu)化設計方法[16]，將近似模型方法較早的應用于離心通風機葉輪設計。該方法通過給出流道內氣流平均速度沿平均流線的設計分布，設計出一組離心風機參數，根據正交性準則，在充分考慮影響葉輪效率因素的基礎上，采用正交優(yōu)化方法進行優(yōu)化組合，并結合基于流體動力學分析軟件的數值模擬，最終成功開發(fā)了與全國推廣產品9-19同樣設計參數和葉輪大小的離心通風機模型，計算全壓效率提高了4%以上。該方法簡單易行、合理可靠，得到了很高的設計開發(fā)效率。
隨著理論研究的不斷深入和設計方法的不斷提高，對于降低葉輪氣動損失、改善葉輪氣動性能的措施，提高離心風機效率的研究，將會更好的應用于工程實際中。
改善離心通風機內葉輪流動的方法
葉輪是離心風機的心臟，離心風機葉輪的內部流動是一個非常復雜的逆壓過程，葉輪的高速旋轉和葉道復雜幾何形狀都使其內部流動變成了非常復雜的三維湍流流動。由于壓差，葉片通道內一般會存在葉片壓力面向吸力面的二次流動，同時由于氣流90°轉彎，導致輪盤壓力大于輪蓋壓力也形成了二次流，這一般會導致葉輪的輪蓋和葉片吸力面區(qū)域出現低速區(qū)甚至分離，形成射流—尾跡結構[17]。由于射流—尾跡結構的存在，導致離心風機效率下降，噪聲增大。為了改善離心葉輪內部的流動狀況，提高葉輪效率，一個重要的研究方向就是采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能，這也是近年的熱點研究方向。
2007年，劉小民等人采用邊界層主動控制技術在壓縮機進氣段選擇性布置渦流發(fā)生器，從而改變葉輪進口處流場, 通過數值計算對不同配置參數下離心壓縮機性能進行對比分析[18]。該文章對渦流發(fā)生器應用于離心葉輪內流動控制的效果進行了初步的驗證和研究, 通過數值分析表明這種方法確實可以改善葉輪內部流動, 達到提高葉輪性能的效果。但是該主動控制技術結構復雜，而且需要外加控制設備和能量，對要求經濟耐用的離心通風機產品不具有競爭力。
采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能的另外一種方法就是采用自適應邊界層控制技術。1999年，黃東濤等人提出了離心通風機葉輪設計中采用長短葉片開縫方法[19-20]，該方法采用的串列葉柵技術，綜合了長短葉片和邊界層吹氣兩種技術的優(yōu)點，利用邊界層吹氣技術抑制邊界層的增長，提高效率，而且試驗結果表明[20]，該方法可以有效的提高設計和大流量下的風機效率，但對小流量效果不明顯。文獻[21]用此思想解決了離心葉輪內部積灰的問題。雖然串列葉柵技術在離心壓縮機葉輪[20]內沒有獲得效率提高的效果，但從文獻內容看，估計是由于該文作者主要研究的是串聯葉片的相位效應，而沒有研究串聯葉片的徑向位置的變化影響導致的。
理論和試驗都表明，離心葉輪的射流尾跡結構隨著流量減小更加強烈，而且小流量時，尾跡處于吸力面，設計流量時，尾跡處于吸力面和輪蓋交界處。為了提高設計和小流量離心通風機效率，2008年，田華等人提出了葉片開縫技術[22]，該技術提出在葉輪輪蓋與葉片之間葉片尾部處開縫，引用葉片壓力面?zhèn)鹊母邏簹怏w吹除吸力面?zhèn)鹊牡退傥槽E區(qū)，直接給葉輪內的低速流體提供能量。最終得到在設計流量和小流量情況下,水簾降溫生產廠家，葉輪開縫后葉片表面分離區(qū)域減小，整個流道速度和葉輪內部相對速度分布更加均勻，且最大絕對速度明顯減小的結果。這種方法改善了葉輪內部流場的流動狀況，達到了提高離心葉輪性能和整機性能的效果，而且所形成的射流可以吹除葉片吸力面的積灰，有利于葉輪在氣固兩相流中工作。
2008年，李景銀等人提出在離心風機輪蓋上靠近葉片吸力面處開孔的方法[23]，利用蝸殼內的高壓氣體產生射流，從而直接給葉輪內的低速或分離流體提供能量，以減弱由葉輪內二次流所導致的射流-尾跡結構，并可用于消除或解決部分負荷時,常發(fā)生的離心葉輪的積灰問題。通過對離心風機整機的數值試驗，發(fā)現輪蓋開孔后，在設計點附近的風機壓力提高了約2％，效率提高了1％以上，小流量時壓力提高了1.5％，效率提高了2.1％。在設計流量和小流量時，由于輪蓋開孔形成的射流，可以明顯改善葉輪出口的分離流動，減小低速區(qū)域，降低葉輪出口處的最高速度和速度梯度，從而減弱了離心葉輪出口處的射流—尾跡結構。此外，沿葉片表面流動分離區(qū)域減小，壓力增加更有規(guī)律。輪蓋開孔方法可以提高設計流量和小流量下的閉式離心葉輪性能和整機性能，如果結合離心葉輪串列葉柵自適應邊界層控制技術，有可能全面提高離心葉輪性能。
3 結論
綜上所述, 近年來對離心通風機葉輪內部流動的研究取得了明顯進展, 有些研究成果已經應用到實際設計中，并獲得令人滿意的結果。目前, 對離心通風機葉輪內部流動的研究仍是比較活躍的研究領域之一，筆者認為可在如下方面進行進一步研究：
（1）如何將近似模型方法在通風機方面的應用進行更深入的研究，結合已有的葉片設計技術，探索更加高效快速的優(yōu)化設計方法；
（2）如何將串列葉柵、輪蓋開孔和葉片開縫等離心葉輪自適應邊界層控制技術結合起來，在全工況范圍內改善離心通風機葉輪的性能，提高離心風機的效率；
（3）考慮非定常特性的設計方法研究。目前，研究離心通風機葉輪內部的流動均仍以定常計算為主，隨著動態(tài)試驗和數值模擬的發(fā)展, 人們對于葉輪機械內部流動的非定�，F象及其機理將越來越清楚, 將非定常的研究成果應用于設計工作中是非常重要的方面。
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