——《变频通讯》编辑专访清华大学教授柴建云和姜新建先生

    1．进入21世纪以来，随着一次能源的日益减少和环境污染的日趋严重，发展新型、环保、安全的可再生能源成为解决中国能源环境问题的重要途径。请您谈谈中国风力发电产业及其装备发展的状况。
    柴教授：中国风力发电产业及其装备行业当前的发展状况可以简要地用 “快，猛，少，乱” 四个字加以概括。
    所谓“快”是指需求增长快。最近几年里，发生了两件大事对我国的可再生能源行业触动很大。第一件大事是我国正式签署了“京都议定书”。这是一项旨在减少人类社会活动中温室气体排放量的国际条约。尽管按国别计，我国每年排放的温室气体排放总量已位居世界前列，但人均排放量仍然较低，现代化程度也还远远落后于发达国家的水平。在这种情况下，我国政府承诺在不远的将来，开始承担逐年减少温室气体排放量的义务。因此，我们必须找到一种省资源、低排放的能源供给方式。从这一点来说，可再生能源关系到我国的经济能否可持续发展，现代化能否顺利实现。第二件大事是我国的《可再生能源利用法》开始实施。该项法律规定了能源企业开发利用可再生能源的义务，同时也对企业开发利用可再生能源进行必要的补贴和奖励。《可再生能源利用法》的实施，极大地鼓舞了全民上风电的热情，形形色色的企业纷纷介入风电行业，形成了今天“风电大跃进”的火热局面。以我国风电的累计装机容量为例，2005年底仅为126万kW，2006年底达到260万kW，而2007年底已突破600万kW大关。预计2010年底，将达到2000万kW，2020年甚至可能超过1亿kW。
    所谓“猛”是指风电设备行业扩张速度猛。火爆的风电设备需求，吸引了大批国有骨干企业和有实力的民营企业进入到风电机组整机和零部件的制造行业。目前，国内注册成立的风电机组整机制造企业已超过40家。经过短短几年的迅猛发展，这些国内整机厂生产的风电机组在国内市场所占份额已经超过了进口货，一举改变了洋品牌充斥国内风电市场的局面。在国内的几家主要整机厂的生产规划中，规模达到年产千台兆瓦级发电机组已进入视野。然而，相对于整机厂而言，生产配套零部件的制造厂数量略显不足，一些关键的零部件，例如叶片、齿轮箱、轴承、发电机、变频器和系统控制器等的供货能力大多集中在少数部件厂手里，其中有些关键部件仍然被外国公司垄断。
    所谓“少”是指国内风电设备企业掌握的具有自主知识产权的核心技术少。目前，国内的风电设备企业大都遵循“拿来主义”，重引进，轻消化。只要能按照从国外引进的图纸加工、装配出风电机组整机或部件，实现销售，就算大功告成。殊不知风力发电是一门快速发展的技术，现在通过引进拿到的多是国外十年前的技术。如果不能迅速消化吸收，推陈出新，融入自主的技术，那么即使做出了产品，也只能是缺少竞争力的落后产品。在未来与国外产品同台激烈竞争的风电市场上，只有那些掌握了自主核心技术，具有强大研发能力的企业才有可能最终胜出。
    所谓“乱”是指国内风电产业的管理状况十分混乱，颇有春秋战国时代各路诸侯群雄并起，争霸天下的态势。首先，从风电产业的宏观环境看，国家发展可再生能源的大方向已定，但许多配套的政策、法规尚未落实，还处于“摸着石头过河”的探索阶段。例如，超过一定规模风电场建设的特许权招标制度，几经变更，效果差异甚大。此外，与风电产业相关的进口退税制度也在逐步完善之中。其次，国内风电产业还没有形成一套完整、有效的设计和制造质量认证体系，相关的国家标准尚未颁布。在这种情况下，国内风电设备的生产能力急剧扩大，可能蕴藏着难以预料的巨大风险，并最终危及到风电设备的用户和提供贷款的金融机构。再次，国内众多企业蜂拥进入风电产业，又相继赴欧洲分头引进风电技术，导致国际风电技术市场异常混乱，引进成本水涨船高。最后，许多企业对风电产业的认识有明显的误区，急功近利，心存侥幸，缺乏必要的资金、技术和管理人才储备，以致骑虎难下，半途而废，造成了不必要的损失。
    未来几年，将是中国风电大发展的时期，可能形成从风电场到风电设备相对比较完整的风电产业链；但同时也将是中国风电产业重新洗牌，进入大量淘汰与企业整合的关键时期，正所谓风险与机会并存。只要我们保持清醒的头脑，认准方向，扎扎实实地练好内功，中国风电产业必将迎来辉煌的明天。

    2．据了解，清华大学早在上世纪八十年代就开始了变速恒频风力发电机组的研究工作。在双馈风力发电机组和直驱永磁风力发电机组的研究上，都有深厚的研究基础。请您谈谈在相关领域前沿研究中，清华大学取得的进展情况以及下一阶段推动产业化的目标。
    柴教授：诚如你所了解的那样，双馈风力发电机组和直驱永磁风力发电机组是目前变速恒频风力发电机组的两种基本形式。与传统的火力或水力发电机组恒速恒频运行不同的是，现代风力风电普遍采用了变速恒频发电机组，它必须与电力电子变流装置配套使用，这也正是风电机组的先进之处。目前，在双馈风力发电机组的前沿研究方面，我们主要集中在三个方面：第一，是要进一步提高发电机系统运行的可靠性。例如，在发电机运行过程中，检测发电机转子转速的光电码盘可能经常出现故障。因此，需要研究不依赖码盘的无位置传感器控制算法。又如，当与发电机定子侧连接的电网发生故障时，可能会在转子侧感应出高电压，从而威胁到变流器的安全使用。为此，需要研究故障状态下转子高电压发生的机理与合理的保护措施。第二，是要拓展发电机系统的功能。例如，双馈风力发电机组不仅可以向电网供给有功功率，而且还可以供给一部分无功功率，支持电网电压的稳定。然而，我们需要知道这种发电机在运行中能够供给无功功率的极限是多少，这对于风电场的操作人员来说是很重要的。又如，多兆瓦级双馈发电机的定子电压高压化已成为一个发展趋势，而其转子侧仍维持690V电压。为此，需要开发适合于双电压制的变流器。第三，是要研究一种新型双馈风力发电机组，即半直驱双馈风力发电机组，其特点是转子转速大为降低，从而改善齿轮箱等机械系统的工作状况。但中速双馈发电机的设计和加工难度较大，需要在发电机结构上作出根本性的改进。我们在上述三方面已经取得了一些研究成果，目前正在申报发明专利，相信很快会进入产业化阶段。

    3．2006年7月，利德华福涉足风电，投资成立了北京清能华福风电技术有限公司，与清华大学合作开发转化兆瓦级变速恒频双馈异步风力发电机变流器，请您介绍这一项目合作的情况、优势和前景。
    姜教授：我国在兆瓦级变速恒频风电产品方面与国外的先进水平存在较大差距，只有走产学研相结合的道路，才能早日实现国产化。因此，国家科技部在十五“863”计划和十一五“科技支撑”计划中设立了风力发电重大专项攻关课题，推动国产化进程。
    清华大学是国内较早开展风力发电技术研究的单位之一，在风力发电机、变流器和风力发电机组系统控制器的基础理论和产品研制方面有长期、大量的研究成果和经验积累。在“十五”期间，承担了国家“863”计划中重大专项“兆瓦级变速恒频风力发电机组”中的子课题，在国内率先研制成功600kW和1500kW变速恒频双馈异步风力发电机组的变频器和整机系统控制器，研究成果通过了教育部科技成果鉴定，处于国内领先水平，并拥有自主知识产权，打破了国外公司的垄断。
北京利德华福电气技术有限公司，是致力于高压大功率变频调速系统开发、研制、生产、销售、服务的高新技术企业。连续三年取得国内市场高压变频器销量第一，位居国内行业领先地位，受到了用户的广泛认可，成为国内高压变频器领域无可争议的领航企业。
    清华大学与利德华福公司在风力发电变流器项目上进行合作，采用强强联合的产学研合作模式，联合参与了国家科技部的十一五科技支撑计划大功率风电机组研制与示范项目的子课题，需完成1.5MW-3MW变速恒频双馈异步风力发电机组变流器和整机系统控制器的大批量生产、运行。目前，已取得了重大突破。从2007年以来，1.5MW和2MW变速恒频双馈异步风力发电机变流器已完成小批量生产、销售，另外产品在风电场的试验也正在进行中。它的成功，打破了国外公司的垄断，将为我国风电产品的国产化作出重要贡献。

  采访后记：风电作为清洁能源的一种，是今后的能源利用趋势，风电设备也必将成为市场的“宠儿”。虽然经过一二十年的发展，国产风电设备已经形成一定的规模，但是与国外发达国家相比，我国的风电发展水平还处于初步阶段，包括风电政策、风电人才培训体系、风电标准体系、整机优化体系等都不完善，风电人才也极度缺乏，但是从长期来看，风电设备国产化是条必经之路。相信在国家政策的扶持下，风电产业在中国必将形成燎原之势，风电设备国产化率的水平将不断提高。