2.2 新能源风电技术进步分析

2.2.1 风电技术现存问题分析

风电技术涉及机械、力学、材料、电力、气象、地质、测量、信息、通信等多个学科，主要包括风资源评估技术、风电机组制造技术和风电并网消纳相关技术等。

我国风电技术研究开始于20世纪五六十年代，经过几十年发展，在国家和企业加大科技投入的情况下，在风电技术方面得到了很大的提升，但与国际水平相比还存在很大差异，还未完全摆脱引进、吸收、仿制的模式，还处于“技术引进和消化吸收”到“自主创新”的转换的初级阶段。主要存在以下问题：

(1)风电机组核心技术瓶颈问题。核心技术是风电产业长远发展的重要基础。目前我国风机国产化率已达到85%以上，单机零部件90%以上由国内生产，但在关键技术和核心技术方面还存在较大差距。如风机关键部件变流器和控制系统仍需进口。

(2)我国风电设备技术自主创新能力还比较薄弱，拥有自主知识产权的核心技术较少，自主研发能力较弱，风机变频技术、控制系统等核心技术、风机主轴承等仍需依赖进口。关键零部件研发与制造有待加强，如风电机组电控系统。自主创新能力不足主要原因在于我国公共基础学科研究重视程度不够，缺乏强大的研发团队。

(3)风能资源评估标准体系有待完善。目前，我国还缺乏对于山地和近海风电场风能资源评估、数值计算与分析等一整套的标准体系。致使风电场建设论证不足，存在盲目建设现象。

(4)风电并网技术面临技术瓶颈，风电并网技术标准和规范不健全，缺乏风电厂建设、调试、并网、运行等整体行业标准；风电功率预测预报技术还有待提高。随着风电装机容量的增加，风电功率预测将成为电力系统不可或缺的组成部分，对于调度安排系统的发电计划、保证电力系统的安全稳定运行、降低备用容量和运行成本以及对电力市场进行有效的管理等都具有重要意义。风电的大规模集中开发和远距离输送技术有待深入研究，特别是海上风电场的输电方式，除采用传统的交流输电方式、继续完善电网设施和运行技术外，需要拓宽新型输电方式，如采用柔性直流、高压直流、超导和低频输电等。

(5)风电存储技术还有待突破。目前除了抽水蓄能电站，其他储能装置由于设备规模较小、成本较高、技术性能达不到要求、缺乏市场环境等原因，在电力系统中应用较少。储能技术中，抽水蓄能应用最广泛，化学电池储能技术进步最快，应优先发展液流电池和锂电池技术。

2.2.2 风电技术进步趋势分析

1．风能资源评估标准和技术发展

(1)完善风能资源数值计算与分析标准，逐步建立山地和近海风电场风能资源评估、风尾流以及风电场风功率预报有关的规范化数值计算标准与方法。2020年以前，随着大规模风电的发展，建立一整套大型风电场风能资源评估数值模拟计算标准与方法。2020—2030年，形成和应用完善的风电场风能数值预报标准化计算方法，主要包括短临和短时预报、中期和长期趋势预测等标准化技术方法。研究适用于高空风能资源利用的风能资源评价技术，制定区域风能资源质量评价标准。

(2)加强风能资源数据库建设和应用服务健全中国各地的风况和其他环境条件信息(如温度、雷暴、沙尘及冰霜等)的实测和收集，在2020年建成全国风能资源数据库，建设风能资源共享服务平台，尽最大可能共享数据资源。加强各类风资源数据的综合处理和分析，总结中国各种特殊的风况特点，验证IEC标准中的风电机组等级设定和风模型在各地的适用性，推动修正或补充国际标准，促进完善风电机组设计规范和检测标准，指导风电机组设计和风电场建设，从而使国内风电机组设计得到优化，增加对本土环境的适应能力。

2．风机制造技术进步分析

(1)顺应风电机组单机容量大型化趋势，加强基础研究，逐步掌握大型风电机组的设计理念和科学的研究方法，开发适用于中国特点的大型先进风电机组。从不同功率风电机组的研发方面考虑，2015年前，开发应用3MW以下风电机组轻量化和环境适应性技术，优化3~5MW风电机组设计，开展5~10MW海上风电机组进行概念设计和关键技术研究，加强并网型风电机组的基础性研究，优化风电机组特别是双馈型机组的并网能力改造方案，进一步提高故障穿越能力及对电网的无功支持能力；2020年前，实现5MW风电机组的商业化运行，完成5~10MW海上风电机组样机验证，并对10MW以上特大型海上风电机组完成概念设计和关键技术研究，开发和推广新型风电机组控制系统和电网友好型风电机组。2020—2030年，实现5~10MW海上风电机组的商业化应用，完成特大型海上风电机组(10MW以上)的样机技术验证，“电网友好型”风电机组技术趋于成熟，并逐步得到全面普及。

(2)未来中国海上风电设备技术的发展应从风电设备的可靠性、经济性、环境适应性、运输的便利性以及安装维护的便捷性等更多方面综合考虑，特别对风电机组抗台风问题提出了很高的要求，重点研究海上风电机组抗台风策略和采取的措施。

(3)关键零部件技术进步。随着风电机组容量不断增加，应根据风电机组研制需求，大力加强叶片技术、传动链技术、控制系统技术和大容量变流器技术的研发和产品研制，调整零部件生产企业的投资结构，加大对紧缺(如主轴轴承、变流器等)关键零部件制造。

3．风力发电技术进步分析

(1)2020年前，开发应用“电网友好型”风力发电技术，通过对风电机组实施技术规范、并网检测和型式认证等措施，使风电机组/风电场普遍具备更加良好的电网适应能力，包括(基于功率预测的)有功功率变化率控制、无功功率调节、低电压穿越(LVRT)能力、频率调节和抗干扰能力等，配置合理的二次系统、相关控制系统，使风电场具备可测、可控和可调的能力，实现风电与电网及其他常规电源的协调发展。2030年前，加强研发和示范先进储能装置和辅助设备。2030年后，实现规模化先进储能技术、分布式风电系统的广泛开发和应用风电机组通过分布式系统直接向终端用户供电，或采用与其他形式发电机组成混合供电系统。

(2)风电功率预测预报技术。研究风电功率预测预报技术，提高超短期和短期风电功率预测的精度，为电力系统的经济调度运行提供更精确的服务，以促进最大限度的接收风电量。2015—2020年，研发和应用重点是充分运用各种成熟的统计预报技术，重点开发应用研发陆地风电场的超短期预报(4h以内)和短期预报(48h以内)系统，组织电网调度机构、气象部门、风电场共同建立集中式与分散式相结合的风电功率预测业务体系，争取在2015年以后为风电调度提供有效支持。2020—2030年，继续提高风电功率预测预报精度，研发应用月、季、年尺度的中长期风电功率预测技术，完善海洋风电预测预报服务体系，建立满足各类、各时段需求的风电功率中长期预报业务体系。到2030年以后，风电功率预测预报技术全面普及应用，使风电功率预测预报成为智能调度体系的重要支撑。

(3)风电接入和远距离输送。风电的大规模集中开发和远距离输送，特别是海上风电场的输电方式，除采用传统的交流输电方式、继续完善电网设施和运行技术外，逐步更多采用柔性直流、高压直流、超导和低频输电等新型输电方式。2020年前，加快普及应用动态无功补偿、串补/可控串补、可控高抗及自动电压控制(AVC)等先进技术，提高风电外送能力、提高安全稳定水平。对海上风电场，近期可采用适合小容量、近距离海上风电场的交流传输并网方式。随着逐步建设额定容量达到几十万千瓦，且离岸距离较远时的大型海上风电场，加快开发应用柔性直流输电技术。2020年后，有效解决现有特高压输电工程的制约因素，发挥最大效率和经济性优势，使特高压输电在逐步成为风电大规模开发的有力保障。在2030年后，争取实现超导电力技术在风电接入和输送领域的应用。

(4)电力调度技术。电网调度控制技术是电力系统建设的重要部分，对于提高资源优化配置能力具有重要作用。风电等波动性可再生能源的大规模开发对发展智能调度技术提出了更高要求。应加强风电场风电机组的运行统计和分析工作，准确掌握风电运行特点，积极开展风电调度技术和策略研究，不断提高风电调度精细化水平。总体来看，结合智能电网技术的开发应用，未来电网调度控制技术将向一体化分布协调控制、智能分析控制、经济优化控制等方向发展。2020年前，基本建立风电机组/风电场之间互联互通的数据收集和调度控制体系，建立风电场集中预测、控制与调度中心，实现风电优先高效调度的自动化。到2030年，随着智能电网建设初步规模，实现一体化分布协调控制关键技术，控制范围覆盖和环节扩大到完整电力系统，实现风电调度的智能化，显著提高大规模波动性电源和整个电力系统的运行控制能力，实现风电等新能源发电的灵活高效接入、输送与消纳。

(5)大容量储能技术。科学选择、规划和使用储能系统，在负荷侧和电源侧均引入储能系统，是应对风力发电波动影响的重要潜在举措。不仅可以有效减小风电对系统的冲击和影响，提高风电出力与预测的一致性，保障电源电力供应的可信度，还可降低电力系统的备用容量需求，提高电力系统运行的经济性，同时提高电力系统接纳风电的能力。2020年前，大规模储能主要依靠抽水蓄能；2020年后，液流、锂离子及钠硫电池等开始初具规模，将在集中式调峰、调频、应急以及分布式负荷管理领域的到广泛应用。2030年化学储能、压缩空气储能系统和抽水蓄能机组共同实现规模化应用。

2.2.3 风电技术进步对技术人才技术要素分析

由于目前新能源风电行业人才发展还处于积累阶段，当前技术人才的短缺瓶颈已经十分突出。一是需要一批高端的新能源技术人才，包括技术研发带头人，对发电技术有系统集成能力、掌握装备制造总体设计技术的全面性人才，以及了解总体工艺内容的专业技术人员等，这类人才既需要较长时间的锻炼，也需要有良好的基础知识的培训，正是国家高等教育、科技研发人员队伍建设需要发挥作用的对象，更是关系到整个产业未来是否具备核心竞争力和创造力的关键。二是既掌握技术的特点，也懂得行业的管理，是具有发展眼光的战略型技术与管理复合型人才。

根据对我国新能源风电产业发展和技术进步趋势的分析，风电未来40年的发展目标，隐含提出了未来对风电技术人才数量、结构和技术要素等方面更高的要求，而人才队伍的培养和聚集至少需要20~30年的时间。因此，要想实现新能源风电的发展目标，必须进一步明晰这些要求，并建立健全人才培养体系及相应的机制，培养一定规模的具有创新能力、掌握核心技术的新能源人才队伍，以确保支撑新能源技术进步和产业可持续发展。

新能源风电技术人才要求分析主要包括结构、数量和技术要素分析，而且三者表面上看互相独立存在，但存在着内在的必然联系。技术人才需求可通俗地表达为根据产业发展战略要求，分析未来某一时间点产业需要哪些类别与层级、具有何种技术条件的、多少数量的技术人才。因而，对于人才数量要求是以质量(结构和技术人才要素)要求为前提的。由此可见，在进行新能源技术人才需求分析时，既需要独立分析，又要考虑内在逻辑联系，进行综合分析，提出新能源发展对技术人才要求。具体如图2-5所示。

1．生产过程和生产技术条件是前提

随着新能源产业的发展，生产设备条件、工艺流程、技术条件等条件也是随之改变，而这些都会影响到对人才要求的不同。因此新能源产业发展对人才的要求要以生产过程划分和生产技术条件前提。

(1)生产过程的划分。

生产过程分为劳动过程和自然过程。劳动过程又分为生产准备过程、基本生产过程、辅助生产过程与生产服务过程。具体如图2-6所示。

1)劳动过程是指劳动者按照预定的目的和需要，使用一定的劳动工具，直接或间接地作用于劳动对象，使其变成产品的过程。

a．生产准备过程是指产品在投产之前所进行的一系列技术、组织的准备工作，如：工艺准备、拟定或修改工艺规程、原材料的计划与准备、调整生产组织与劳动组织等。

b．基本生产过程是指直接作用于机器设备进行工作或直接对劳动对象进行加工使之形成产品的过程，如机组运行的监控、巡视、启停等。

c．辅助生产过程是指为了保证基本生产过程能够正常进行而从事的各种辅助性生产活动，它是实现基本生产过程的必要条件，如机器设备的检修、维修等。

d．生产服务过程，是指为了保证基本和辅助生产过程的顺利进行所做的各种原材料的供应和服务性工作，如车辆驾驶人员、后勤人员等。

2)自然过程：在生产过程中，借助自然力的作用完成的。如铸件的自然冷却过程、油漆涂料的自然干燥过程等。

(2)基于生产过程划分的人员分类。基于不同生产过程，对新能源从业人员进行分类。主要划分三类：

1)一线生产技能人员。对应基本生产过程、辅助生产过程。主要包括一线生产人员和生产服务人员。如对于风电行业而言，一线生产人员包括机组运行、设备制造、安装、机器设备检修、维修人员。

2)技术人员。主要指从事研发、设计、生产技术管理、安全监督等专业人员。

3)管理人员。主要是指行政、职能管理人员。包括生产管理部门领导、职能管理部门管理人员、党群部门管理人员。

2．技术人才要素分析是基础

技术人才技术要素主要包括三大类：一是知识形态的技术要素，即技术知识。技术知识是技术人才在劳动过程中所掌握的技术经验和理论，主要包括原理性知识和经验知识；二是经验形态的技术要素，如技能、经验；三是实体形态的技术要素，如技术成果、技术手段。

3．需求预测分析是方向

人才数量需求分析，在对人才结构、胜任力进行分析的基础上，根据企业生产技术和组织条件的变化情况，明确未来一定时期内企业对人才数量的需求量。人才数量需求预测为人才管理指明了量化方向。

(1)人才数量需求预测的前提条件。

人才数量需求预测是在一定的生产技术和组织条件下成立的。生产技术条件是客观条件，组织条件是主观条件。

生产技术条件主要包括三个方面：一是机械设备的先进和自动化程度、加工工艺和操作方法、各种技术措施、工艺装备、计量检测试验手段的状况；二是生产协作方式、原材料动力供应、运输条件等外部条件；三是生产者的作业环境及条件，如劳动环境、劳动对象。

组织条件主要包括四个方面：一是生产组织、劳动组织状况；二是企业管理水平；三是员工技能水平；四是工作地点的组织保障(工作流程、工作地布置、原料、材料的供给、运输服务等)。

因而，当生产技术条件和组织条件发生变化时，对人才数量的需求会产生影响。

(2)不同类别人才需求预测关系。

基于人员分类，一线生产技能人才需求预测分析是依据看管定额定员法，即根据所看管设备多少或业务量的大小确定数量需求的。而技术人员和管理人员是以一线生产技能人才为基准，按照一定比例确定的。在管理人员中对于一些负责人岗位、流程必需、政策法规规定所必设的岗位，按照岗位定员法确定人才需求的，即和工作量大小、忙闲程度无关，有岗就有人。本书重点研究基于装机容量预测基础上的技术人才需求预测。

4．结构需求分析是关键

人才结构需求是分析企业未来发展对人才的类别、层次、学历、专业、职称、技能、年龄等多方面的要求。以此为目标，通过对现有人才结构进行分析，找准差距，进行结构调整与优化，以满足企业发展需要。

人才结构需求来源于新能源发展目标的层层分解，受企业核心业务流程、组织机构、岗位设置、职责划分等因素的影响。本书根据新能源产业属于新兴科技产业，处于快速发展中，多学科交叉，人才载体众多，人才分布分散等特点，提出了新能源技术人才结构模型。

5．考虑技术进步因素的技术人才技术要素分析

随着新能源产业快速发展和技术水平的不断提升，对于技术人才提出了更多、更高的要求。结合新能源技术特点和技术进步因素，本书提出了新能源技术人才技术要素分析维度。

新能源技术人才技术要素分析主要从知识形态、经验形态、实体形态三个方面进行要素分析，具体包括两个方面：基本技术要素要求和岗位胜任力要素要求。

基本技术要素要求是通过新能源发展战略目标提炼的核心能力及价值观要求，核心价值观是指符合企业战略目标实现和核心竞争力提升要求的，被企业内全体员工一致认同的指导企业活动和行为的最根本的原则，是全体员工共同信奉的最核心的理念。只有融入企业文化、被企业价值观所认可的核心能力与专长才能为企业创造价值。主要包括专业基础知识、技术职称、从业经历、取得的业绩(成果)。

岗位胜任力要素要求是根据技术人才岗位职责提炼的对于技术胜任力要素方面的要求。主要包括领导力、创新力和技术胜任力。

基本技术要素是针对新能源风电技术人才基础且重要的要求，是风电技术人才共用指标，无论其所在何种部门或是承担何种岗位；而岗位胜任力指标是根据具体技术岗位具体要求有所不同。

(1)基本技术要素。根据新能源的开发利用过程具有明显学科交叉的特点，对于新能源技术人才基本要求摒弃了“唯学历、单纯年限经验、唯职称、唯身份”等认知，特别体现专业的相关知识、经历等“复合型”基本胜任力要求，以及具体专业经历、业绩等积淀。主要表现在技术经济及新能源专业基础知识、技能、职称、从业经历、取得的业绩(成果)等方面的要求。技术经济及新能源专业基础知识指技术人员需要完成专业工作所应具备的技术经济知识，以及本专业及与此相关的其他专业(学科)的理论知识。作为新兴的新能源产业，技术人员的日常工作最密切的问题是技术选择问题。技术选择问题解决方案对新能源整体产业发展产生深远的影响。因此新能源技术人才特别强调需要掌握技术经济相关知识。技术职称指从事专业工作所必须具备的最低基本专业职称等级、职业资格认证等要求；或必须掌握的具体业务操作技能。从业经历指从事新能源领域专业的经历，包括起止时间、从事的专业、工作等。业绩(科技成果)指在新能源领域的专业研究、开发、技术成果转化等方面取得的成绩，包括创新性研究观点、发表论文、开发成果、技术革新、专利、实际管理或生产业绩、推广业绩等。

(2)岗位胜任力要素。

1)领导力。新能源风电中高级技术人才作为专业领军、拔尖人才，需要立足岗位职责，注重创新开发，强调科研团队力量，不断追求卓越。不仅要求个人能力与业绩的优异体现，更重要的是能带队伍，激发团队力量，提升整体业绩。领导力主要体现在决策、组织、执行方面。对于领导力要求，决策力是关键，作为风电中高级技术领军人物，需要带领团队做正确的事，引导正确方向。组织力和执行力是保障，在正确的方向引导下，注重团队协作，善于组织协调，强有力的执行力是确保目标实现的基础。

a．决策力，是指应对外部条件的变化，能够及时作出判断和决策，有效完成工作，并努力取得周围环境对决策的信任和支持。具体是指能作出对较高风险的问题作出重大正确决策，能在有限的信息下作出决策，并能够使自身决策进行有效并取得各层面支持。

b．组织力，是指能够尊重和培养人才，有效授权，激发成员潜能，积极创建高度合作的团队，实现企业发展目标。具体是指能够提供制订有效的机制开发员工潜能，并重视团队凝聚力的培养，激发团队士气，引导团队乐于接受有挑战性的工作，并在关键时刻能够协调一致，达到团队成功。

c．执行力，是指能够制订团队工作计划，通过有效地沟通和影响，引导和激发成员热情，不断提升团队绩效。具体是指能够制订和实施短期和长期组织战略计划，善于创新管理机制，实施有效的绩效管理，达成挑战性的目标。具体见表2-5。

2)技术创新力。技术创新力是建立在基本技术要素能力基础上的，即知识、职称、经验和已取得的成果是能够进行技术创新的基础。而技术创新力的大小主要表现在技术创新的动力和主要体现在团队协作、求实创新和追求卓越三个方面。具体见表2-6。

3)技术胜任力。技术胜任力要求需要具备两个条件：一是与岗位职责相关的；二是必须转变为具体的、可衡量的行为描述，一般通过技术操作实例方式体现。基于岗位职责的技术胜任力提炼需要企业组织开展工作分析，对每个岗位进行岗位职责描述。在此基础上，提炼履职所需要的典型技术胜任力要求。

基于以上过程，形成了新能源技术人才胜任力指标体系。具体如表系统化的人力资源管理系统逻辑起点是人岗相宜，即选择适合的人去做合适的事。而新能源技术人才胜任力指标体系的提出，实现了这一目的，根据胜任力要求去选拔技术人才，培养与建设技术人才队伍，从而保证技术人才有序成长与持续供给。

6．案例分析

以风电企业电气检修工程师为例，基于其岗位职责进行了技术要素分析，重点阐述基本技术要素要求和岗位技术胜任力要素要求。

(1)基本技术要素要求。风电电气检修工程师岗位基本技术要素要求主要包括专业基础知识、技术职称、从业经历、业绩要求。

1)专业基础知识。主要包括两部分：一是基本的理论知识。如所辖电气设备的工作原理，零部件的区分与使用；所辖电气设备的检修方法、日常维护要点和故障处理方法；电气专业各种材料、工器具、仪器的使用知识；精仪、电子、力学、橡胶化工相关知识等。二是专业相关的操作规程。如电气设备检修规程；发电机自动励磁调节器的工作原理及调试方法；线路保护各组成部分的原理、参数及调试方法等。

2)技术职称。具有工程师职称，并且掌握以下技术手段：熟练掌握电气专业主、辅设备的大修、小修及缺陷处理技术；能组织设备缺陷分析和试验数据的分析判断，独立制定电气检修专业设备的问题处理方案；能够编制电气专业检修工作的作业指导书；能够独立完成电气专业技改的施工方案的编制工作；熟练使用机械制图、电气测量工器具；熟练使用CAD、OFFICE办公软件和EAM、MIS、SIS系统。

3)从业经历。具备2年电气专业班长、专工助理岗位称职工作经历；或者具备3年设备部电气点检员岗位称职工作经历；或者具备设备部电气专业点检长岗位称职工作经历。

4)业绩要求。成功主持过电气专业设备大、小修、技改、抢修现场的组织、协调工作；成功主持过电气专业相关管理制度和检修工艺规程的编写、审核工作；成功主持过2项电气专业的技术攻关工作；独立编制过电气专业所辖设备技术改造方案，并组织现场实施等。

(2)岗位胜任力要求。

1)协助检修部主任组织安排工区各项工作，协调与各部门的协作配合关系；组织本专业班组开展所辖设备的大小修及日常检修维护工作；对本专业班组进行全面管理，协调开展各项班组建设管理工作。

2)能够组织各专业班组完成紧急消缺及事故处理工作。

3)能够在生产例会上汇报本专业工作总结和工作重点，向员工传达会议精神并布置工作；与员工交流，做员工的思想工作。

4)能编制、审核本专业各项规章制度、工作总结、汇报材料和分析报告。