摘 要：由于风电产业发展过快，部分风电从业人员存在理念和认识上的偏差，风电行业难免存在一些问题。本文就风电机组国产化、企业运行机制、机组容量、行业理念、行业规范、机组预验收、质保交机等问题进行了阐述，并对风电行业所存在的一些问题提出观点，供有关部门及同行参考。
关键词：风电场 ;风电机组生产厂家 ;配套厂商 ;电网
0 引言
我国风电行业的快速发展取得了巨大成就。 但是， 随着行业发展的深入，快速发展期存在的一些问题不断涌现。由于从业人员行业理念的偏差，企业运作机制与风电发展不相应;行业标准还不够完善，供应商、业主与生产厂家之间的权责不清，拖欠款问题严重。某些配套厂家转行或倒闭，直接影响到风电行业的正常发展。
1 风电行业问题分析
1.1 风电机组国产化所存在的问题
为了降低风电机组的生产成本，消化、吸收国外先进技术，风电机组应该国产化。但是，国产化的产品如果不能保证质量、更新技术，只是一味降低设备成本，结果可能适得其反。
例如，某型号 1.5MW 风电机组主轴轴承，国外知名品牌价格约为 10万左右，而国产价格不到它的一半。如果国产主轴轴承的实际使用寿命只能达到进口件的一半甚至更短，那么故障更换时，除支付轴承费用以外，还需要吊装、运输、更换等费用，价格大约在 40 到 60 万左右，再加上更换期间的发电量损失，总的损失超过百万。
风电机组部件的国产化需综合考虑。 比方说， 控制器是机组的核心部件，就降低产品价格、知识产权保护以及控制器的新功能升级来说，机组控制器在国产化道路上有很大的优势。但是，控制器是风电机组的“大脑” ，在运行实践中，其软件的完善程度不仅关系到机组的正常运行，还关系到使用方便、部件损坏、甚至机组安全等问题。如果软件设计不当，可能造成机组的故障几率增加、效率低下;控制或参数不当会造成交变载荷或极限载荷增加使部件寿命缩短，或损坏。
某些国外知名厂家的机组控制器，由于开发时间早、使用时间长，在实际使用的过程中，其软件、硬件不断完善。这样的控制器功能齐全、设计完善，并且能够经得起实践的检验。相比之下，国产控制器由于开发时间晚，其硬件比早期开发的进口控制器先进，但却忽视了软件的完善和现场使用的优劣，对这些控制器不适当的更换或改造，不仅浪费资源，而且最终也难以达到预期的效果。
1.2 风电机组容量与叶轮直径有过度增大趋势
风电机组设计者的目标是以最低的成本产生电能，就此目标来看，机组容量是否越大越好?叶轮直径是否越大，发电效率越高?
对火力发电机组来说，在一般情况下，机组的容量越大，初参数越高，效率越高，在设计技术和制造工艺允许的情况下，开发大容量，无疑有利于机组经济性的提高，一般来讲，开发末级长叶片使机组的功率、效率均会增加，而叶片重量和自然条件对发电效率的影响均可忽略不计。然而，对风电机组来说，影响效率的因数众多，更为复杂，在确定机组叶片的长度和容量时，应全面分析综合考虑。
究竟需要多大容量的风电机组才能使发电成本最低，这个问题已经持续争论了很长时间。大型风电机组的支持者喜欢规模经济性理论以及风速随高度增加的原则来论证他们的观点。另一个阵营则引用“平方 - 立方法则” ，即获得的能量随风轮直径平方的增加而增加，而风轮质量(同时也是成本)随其立方而增加，这是该阵营支持者所提出的观点。
事实上，这两个观点都是正确的，而且在规模经济性和考虑风切变效应的“平方-立方法则”之间存在折中，这种折中可以通过简单的成本模型来进行研究[1]。
风电机组设计者的目标是以最低的成本产生电能，决定风电机组成本的关键是机组容量。而机组成本又要受到当时的技术水平、机组所处环境条件的制约和影响。
风电机组的容量决定了达到额定功率时的风速(即额定风速) 。如果容量太大风电机组很少会达到额定功率，这样传动链和发电机的成本将不再用发电量调节。另外，如果容量过小低于最佳情况时，风轮及其支撑结构的成本则会过多地依赖于发电量[1]。
1.5MW机组与5MW机组的满负荷风速值相差不大，在满负荷风速以上时，两种机型发电功率等于它们之间的两额定功率之比;当低于额定风速段时，在同一风速下，机组的实际发电功率比就不一定等于其额定功率比，而对年发电量贡献最大的主要是低于额定功率风速段，每千瓦的年发电量不仅由机组性能决定，还受到环境、气候条件的影响。因此，为了使发电成本更低，在选择机组容量时考虑的因素很多，不仅要考虑每千瓦的市场价格，还应该考虑每千瓦的年发电量、风电场附属设施的成本、浇筑基础成本、占地成本、维修、维护成本等因数。最终，使机组 20 年(甚至更高年限)的度电成本最低，投资者获得最大的收益，这才是我们所应该追求的目标。
由于风电机组直径的增加会影响湍流强度的横向、纵向长度，风速作用在叶轮上的不平衡载荷会使实现最大 Cp 值变得更加困难。因此，在某一时刻如果桨叶的一部分处于最佳攻角，那么其他部分就不会处于最佳攻角[1]。从这一点来讲，叶轮直径增加，无论是对于部件损坏、机组寿命，还是提高机组效率都没有好处。
因此，研究额定功率和风电机组扫风面积之间的关系(风电机组的比功率)，对批量生产是很有意义的 [1]。
对于相同额定容量的风电机组，叶轮直径增加，在高风速段确实能增加发电功率与机组的发电量，但是，在其他部件质量不变的情况下，随着叶轮直径的增大，机组的交变载荷增加，故障几率增加，利用率降低，又会使机组将来的维修、维护费用增加、发电量降低。这样，可能使得叶轮直径增加所带来的好处，难以弥补由此而带来的损失，因此，在增大叶轮直径时，还应充分考虑未来的收益和潜在风险，叶轮直径并不是简单地越大越好。
在开发大功率风电机组时，其容量也不是简单地越大越好，在确定机组容量时，应对叶片的长度、数量重量以及最佳风轮转速、噪声、视觉效果以及长期的维修、维护成本等进行综合评估。机组容量应根据风电场的实际情况与当时技术水平稳步前进在大容量风电机组投入批量生产以前应经过多方论证和现场检验，推进风电机组的大容量。
1.3 风电行业运营、研发、管理人才匮乏
在国家产业政策的引导下，短时间内国内的风电项目迅速增长。与火电、水电相比，风电制造业进入行业的门槛较低。基于抢市场、夺先机的思想，我国绝大部分风电生产制造厂都采取引进技术快速进入市场的手段。
有不少企业经营风电产业是从零开始，并规模迅速扩大 ;原有风电企业引进了先进大功率机组的技术，规模也迅速扩大。
一方面，由于国内风电的规模成指数扩大，造成人才需求的增加 ;另一方面，在国内大规模发展风电以后，生产厂家一般都引进了高技术含量的变速变桨恒频双馈，或变桨变速恒频直驱兆瓦级大功率机组，其技术难度大大增加，以前的风电人才亟需知识更新，不少“风电专家”也需要更新技术和观念以适应风电的发展，这从另一侧面又造成风电人才的匮乏。
在风电机组研发方面，缺乏真正有实力、设计经验丰富的研发人才。由于风电发展快，时间短，引进技术后就进行大规模生产，合格的风电技术和管理人才还没来得及培养，机组
已经大量地投入了市场。有不少技术和研发人员对本企业所引进技术还未能充分地理解就已担当了单位的重任，这使得对国外技术的消化、吸收以及新产品开发大打折扣。浮躁和赶进度心理造成机组部件，或参数没有经过充分地验证就大规模地用于现场。
例如，对软件开发人员来说，风电机组控制器开发不仅需要编程的能力，更需要有丰富的现场经验以及对风电技术的充分认识和理解。不少风电机组控制器的编程人员缺乏现场经验，没有考虑现场判断、处理故障所需的技术手段，这样，在现场判断和处理故障时极为不便。
按照风电机组的设计和运行理念，机组应是在无人监管下自主运行。因此，远程通讯及其功能显得尤为重要。某些国外品牌的风电机组，可以把机组控制器和变频器的所有数据通过风场通讯分别传到后台，通过数据上传，在异地可通过远程分析、诊断故障，甚至排除机组存在的部分故障，这给现场服务和管理带来了极大的便利，如果风电设计人员缺乏实践经验在开发初期考虑不周，以后要增加类似的功能变得极为困难。
对引进技术不能充分地消化、吸收，对机组安全缺乏足够的认识，加之急躁冒进，都是导致 2010 年前后不少风电场倒机、烧机事故发生的重要原因，现在所暴露的一些问题也与当时对技术理解不足有很大关系。
根据国外知名风电企业的研发、生产与运维经验，现场实践是培养风电人才的摇篮。由于中国风电起步较晚，并在短期之内大规模发展，从业人员缺乏现场知识和经验，这种状况在短期内还难以消除。
不少生产厂家和运营企业是从别的行业转行做风电，并按照其他行业理念设置公司机构，这大大影响了风电企业的发展。如果领导层、决策层仅仅照搬其他行业的管理经验进行风电机组的生产与风电场运作，其企业机制难免与风电的要求不相适应。风电场一般都远离决策、技术中心，容易造成现场实际情况与研发、决策层脱节。这必将制约企业的发展，影响风电机组的技术进步和完善。
风电是实践性很强的行业，风电机组的工况是露天，不同的地方的风况和环境可能差异很大，不少的管理决策和技术更新需要结合现场的实际情况。
1.4 认识偏差造成风电机组预验收和质保交机困难
风电属于新兴产业，由于行业标准与规范问题 ;机组生产厂家和业主之间的问题、从业人员对风电机组认识的偏差问题，机组预验收和质保交机困难。其中，最为突出的是在预验收和质保交机过程中对风电机组功率曲线的认识问题。
不少的从业人员在风电机组功率特性曲线的认知方面存在诸多误解;在风电机组的验收方面，缺乏完善的标准体系和检测认证体系，这都导致了风电场的运营和质保交机时产生了许多不必要的纠纷 [2]。
1.4.1 对机组预验收的误解
有的风电售合同中规定 ：机组在“试运行”阶段要求其功率曲线达到合同要求值。在“试运行”阶段，如果功率曲线不达标，机组就不能通过预验收。
从实践来讲，风电机组实际运行功率曲线的形成需要一个较长的时间过程，短时间内机组不能形成较为完整、准确的功率曲线。
GB/T18709-2002《风电场风能资源测量方法》规定，风电场风能资源测量时，测量数据的采集应满足连续性和完整性的要求。现场测量应连续进行，不应少于 1 年 ;现场采集的测量数据完整率应达到 98% 以上。采集数据的时间间隔不宜超过1个月[3]。
在正常情况下，“试运行”的时间一般为 10 天左右，因此，在“试运行”阶段，要求机组在自然条件下形成较为完整、准确的功率曲线是不现实的。
有的销售合同中规定机组的“试运行”需通过“250 小时无故障运行”。从机组的运行实际来讲，可能因为风电场，或电网的原因造成机组报故障停机(如 ：振动、电网故障等) ，此时的故障并非由风电机组自身造成的。这样的规定，不仅增加了现场执行的难度，而且，也有悖于机组运行的基本现实。从机组运行的一般规律来看，在“试运行”阶段，机组的故障几率通常远高于进入质保期后的“正式运行”阶段。因此，“试运行”的验收标准不应高于“正式运行”要求的合同指标。也就是说，“试运行”期间的机组利用率不应高于进入服务期后的风电机组利用率标准。机组“无故障运行”即：利用率100%，这显然高于“正式运行”标准。
1.4.2 质保交机过程中的功率曲线保证问题
在风电设备的合同中一般有这样的规定，在质保交机时，当机组的运行功率曲线值低于合同保证值 5% 时，机组生产厂家需按合同的规定进行赔款。由于功率曲线的形成的复杂性以及对其认识的偏差，造成双方争执不断，质保交机困难，生产厂家的设备款和质保款难以收回。
某风电场有11台某生产厂家生产的 1.5MW 风电机组，2008 年全部投入运营，且利用率较高，由于这 11 台机组的平均年发电量比该风电场某一国外生产厂家 1.5MW 机组发电量低，业主认为这些机组的功率曲线有问题。据现场观察，该风电场机组之间距离较近，某生产厂家机组的塔筒高度为70 米，国外生产厂家机组的塔筒高度为 85 米，机组之间的尾流影响严重，机组发电量较低主要是风电机组间的尾流影响所致。
从 2008 年至今，厂家多次派人到该风电场去解释、协调， 业主不接受并要求更换所有叶片，因功率曲线问题争执不下，不仅 3000 多万设备欠款没能收回，超出质保期近三年还未能出保。
根据负载的性质，负载的大小以及风电机组安装现场的风速、风向、地形等情况的不同，风电机组的功率曲线是一组而不是一条[4]。
风电从业人员对功率曲线不理解，导致生产厂家回款困难，资金拖欠问题严重，有部分款项又转嫁到配件厂家，从而使产业链运营困难。
2 应对措施及解决方案
2.1 转变行业发展与管理观念
深入调查和实践，树立正确的风电观念。重点是转变决策层的行业理念，建立行之有效的风电管理机制。在学习国外先进技术的同时，学习国外风电企业的管理经验及行业理念;理顺供应商、生产厂家、业主和电网的关系 ;电网对风电的要求也应遵循风电的特点 ;尽快制定、完善行业标准和行业规范。
在培养人才和产品开发方面，与现场实践相结合，在取得充分现场经验的基础上进行产品改进和新产品开发。在引进技术方面，充分理解国外生产厂家的技术，着眼企业的长远发展，不是短期效益， 不是简单地抄图纸。开发出的新产品要经得起现场实践的检验。机组部件的检验、参数的设定等应经过长时间的实践验证，而不只是通过软件的模拟。新产品在大规模用于市场之前应得到在现场的充分验证，以避免出现决策性的失误。
2.2 整机商与供应商建立良好的合作关系
风电机组部件涉及的专业领域很多， 不少部件都是外购， 在采购部件时，应综合考虑价格、质量、维修方便以及维护成本等。如果单以低价格中标，造成恶性竞争，使机组的整机质量下降，远期的维修、维护成本增加。
风电机组生产厂家与供应商的关系应该建立互信、互利，共赢、稳定的合作关系，这样有利于提高部件质量和整机质量。
供应商与生产厂家应建立长期、稳定的合作关系，方能达到供应商为生产厂家负责，生产厂家真正为机组质量负责，把真正质优价廉的部件用在机组上，生产出性价比较高的风电产品。同一生产厂家的风电机组，其配置和机型应尽量单一，这不仅有利于部件的批量生产和采购，降低单件成本，同时，也有利于提高机组部件的互换性，减少备件储量;降低对维修、维护人员的技术要求。这样，一方面，有利于机组的长期维修、维护成本降低。另一方面，更有利于保证产品的一致性，降低风险和检验成本。
一味地追求价格低廉，相同部件引进了多个厂家的产品，使机组的机型和配置复杂化，会导致后期的维修、维护、管理成本增加。因此，如果单纯从一次性投资成本来看，早期的风电企业确实见证了风电设备价格的一路走低。但是，归根结底，设备价格的降低不等于度电成本下降 [5]。
风电企业最需要形成的还是对度电成本降低的全局观念。目前，我国商业性风电项目还未形成20年的项目经验，也没有足够的数据来测算实际的度电成本。然而，正是由于20年才能见证一个项目的度电成本，我们才需要在每一个环节都要考虑整个周期的度电成本，意识到度电成本的真正含义。否则，我国风电产业实现健康、可持续的发展，还需要走很长的路程[5]。
2.3 生产厂家与业主的关系
风电机组生产厂家与用户建立在合同的基础上，应该建立平等互利的合作关系。避免因低价格竞争而影响产品质量和行业发展。
2.3.1 规范风电机组的预验收、服务期和机组出保
风电机组的生产、销售除了具有一般商品特性以外，在销售之后，还有“试运行、质保期和最终验收” ，而试运行和出质保则是容易引起业主和生产厂家纠纷的重要环节，为了使行业健康发展，国家可以出台相应的标准和法规，减少纠纷。
譬如，在通过预验收的电价低于机组“正式运行”的电价 ;国家的行业标准，可以针对目前国内风电机型的预验收、服务期、质保交机等容易产生纠纷的环节给出较为明确的规定。
2.3.2 根据中国的具体情况制订和完善行业规范
参照国际惯例和中国的实际情况制订中国风电的行业标准和技术规范。
例如功率曲线的检测标准，IEC61400-12 是国际上较为通用的功率曲线测量标准。按照这个标准可以较为准确地测量风电机组功率曲线，但是，规定得太细太严又不便于现场的执行和操作。从此标准的限制条件和规定可以看出，要准确检测机组的功率曲线要求很高、难度很大，形成功率曲线的影响因素很多，难以对风电场的每一台机组按照此标准进行测量。
功率曲线是风电机组性能的一个重要考核指标，如果机组的实际运行功率曲线要作为质保交机的考核标准，国家可以对此制定出较为简便易行的现场标准，比如：同种配置、型号的风电机组只需按相关标准检验一台即可，避免业主与生产厂家之间不必要的纠纷。
2.3.3 科学签订合同，严格执行合同
合同具有法律效力，会议纪要可以作为合同的补充。但是，从严格意义上来讲，单位规定和会议纪要一般不具有法律效力。在签订合同时，应建立在平等、互利的基础上，不能因为生产供大于求，致使合同成为了单方面的约束条款;不能因为竞争激烈，而签订违背风电机组的运行规律的合同条款。
在执行合同时，合同双方应尊重合同条款。如发现合同中有不合理的内容，需要更改，应通过合同副本的形式来完善合同，这样以利于合同的执行与行业发展。
不要让会议纪要、单位规定凌驾于合同之上，随意更改合同条款势必使不健全的市场次序变得更加混乱，且没有法律依据。从长期来看讲，不仅让企业蒙受损失，增添了不必要的纠纷，这样也不利于行业的发展。
3 结论
规范市场，纠正不正确的行业理念 ;改变、完善企业的运作机制使企业运作适合风电的发展;完善行业标准、政策、法规，理顺电网、风电场、生产厂家、配套厂家产业链之间的关系使行业内部的各企业之间相互协调、互利、共赢以利于风电行业健康、稳定地发展。
参考文献
[1]Tony Burton[美],等.武鑫,等译.风能技术[M].北京:科技出版社.2007.
[2]王明军,高原生.风力发电机组实际运行功率曲线影响因素分析[J]风能: 2013(4):74-79.
[3] 姚兴佳,等.风力发电与测试技术[M].北京:电子工业出版社 .2011.
[4] 都志杰,马丽娜.风力发电[M].北京.化学工业出版社 .2009.
[5] 杜广平,苏晓.走出风电“度电成本”误区[J].风能 : 2013(8):18-19.
作者简介 ：
吴刚金(1967-)，男，高级工程师，硕士，从事新能源技术及质量管理工作。
王明军(1967-)，男，高级工程师，硕士，从事风电现场技术和培训工作。
高原生(1966-)，男，高级工程师，本科，长期从事风电技术工作。
赵庆(1969-) ，女，工程师，本科，从事机械与测量工作。
作者单位：
吴刚金、王明军、高原生(东方汽轮机有限公司)。
赵庆(西安市坤伯工程技术开发有限责任公司)。
