風電也能定制化!“中國式智慧”破解低風速開發難題

    “低風速風電機組在中國首先得到重視，被認為是用‘中國式智慧’解決細分市場需求的最佳體現。低風速風電市場大幅推動了低風速設備的發展�！�

    4月21日，在2017超低風速風電發展研討會上，中國農機工業協會風能設備分會理事長楊校生說，“隨著我國低風速風電技術的發展進步，中東部和南方資源區的風電已經步入規�；�發展，預計‘十三五’期間，中東部和南部省份低風速或超低風速風電場，將成為建設重點�！�

    精細化評估和設計是前提

    雖然低風速風電開發已成為趨勢，但在華電旗下湖北金源水電發展有限責任公司副總經理何江茂看來，低風速風電開發仍面臨諸多挑戰，比如，低風速機型對風能的捕獲和轉換能力;復雜地形的風資源評估和微觀選址;道路運輸及吊裝施工;用地與環保;規模和經濟性等。

    湖北武穴大金風電場由華電湖北發電有限公司投資建設，位于湖北省武穴市境內，使用40臺明陽MY2.0-121/85機組，項目容量80兆瓦。其中，北區項目于2015年6月27日開工建設，同年12月29日并網發電。運行至今在平均風速5.0米/秒的情況下，年等效滿發2066小時，機組可利用率99.3%，居同區域同資源條件下低風速風電場前列。

    為了更好地探索低風速風電的開發建設和運維經驗，為其他低風速區域提供樣板和借鑒，本次研討會上，華電集團和明陽集團啟動了武穴大金低風速示范風場項目，正式宣布將攜手打造低風速領域的典型示范。

    華電湖北發電有限公司黨組書記、董事長章明表示，作為華電集團公司在湖北區域的首個風電項目——湖北武穴大金風電場，通過科學的風場設計、精確的微觀選址、合理的機組選型和精細的運行維護，實現了當年核準、當年投產的任務目標，取得了當年盈利的優異成績。截至目前，風電場各項建設及性能指標均位于中東部低風速山地風電場前列。

    根據國家能源局發布的《2016年風電并網運行情況》，截至2016年底，湖北省累計并網容量201.03萬千瓦�！笆�三五”期間，湖北將新增風電裝機350萬千瓦。武穴大金風電場的經驗無疑對于湖北乃至全國的低風速風電開發都具有借鑒意義。

    作為武穴大金風電場業主單位代表，何江茂在分享武穴大金風電場的經驗時說，建設風電場是個系統工程，從精細化風資源分析到合理的場內道路以及輸電線路設計;從合理規劃到縮短建設周期;從機組選型到后期的高效運維，最終發電量的提升與多個環節密切相關。其中，精細化的設計、選擇匹配的機組、智慧高效的運維幾個環節顯得尤為重要。對于低風速風電開發來說，更要強調對風資源的精細化評估。

    在中南電力設計院項目總設計師尚雄斌看來，為實現低風速風電場開發收益率最大化的目標，一方面要提升年發電量，另一方面要合理降低工程造價水平。

    明陽集團首席技術官張啟應說，與7.5米/秒的年平均風速比，5-6 米/秒的年平均風速下產能將降低30%以上，使低風速風場處于投資可行性的邊緣，精細化的風資源評估及機組載荷分析對風電場的收益影響敏感度越來越高，也越來越受到業主的重視。

    整機協同創新和大容量或是趨勢

    “針對低風速風電開發的特點，更需要好馬配好鞍，根據風資源情況選擇最適合的機型;重視微觀選址，把每臺風機放在最適合的位置上�！鄙行郾笳f。

    何江茂認為，武穴大金電場發電表現居同區域前列，就是因為秉承了為當地風資源選擇最適合的機型的理念。MY2.0-121/85機型按照“高發電量、高可靠性、低度電成本”的目標定位進行設計，重點方向是提高低風速區段的風能捕獲效率，其設計正適應了當地的風資源狀況需要。

    張啟應告訴記者，伴隨低風速風電的開發，業主對于風電場收益率也更加敏感。這要求風電的整機制造技術也要隨之不斷創新才能滿足市場的需求。

    “風電機組葉輪直徑的不斷提升，以捕獲更多風能;分段葉片技術的研發及應用，適應復雜地形的運輸條件;基于風電場特征提升輪轂高度，針對性使用柔性塔筒與混合塔筒技術獲得更高的風速;研發風電整機輕量化技術，降低運輸與吊裝成本同時也降低風電機組造價�！睆垎�應認為，“低風速風電開發要求風電整機在各個零部件和相關鏈條上都進行同步創新，而不能僅僅局限于某一個部件或環節的技術創新，否則難以適應低風速風電開發的需要�！睆垎�應表示，低風速風電開發要求風電整機制造商能夠提供“全A”的整體解決方案。

    “針對超低風速、山地區域特有的氣候、風況、地形條件等自然環境特征，要在現有風電場投資經濟模型下實現風電場的預期收益，必須使用大兆瓦、高效率、小體積、低重量、便于運輸、吊裝安全的風電機組，以實現風電場整體投資不增加的情況下，提升發電量，降低度電成本�！痹谡劦斤L速不斷下探對風機制造的要求時，張啟應告訴記者，為適應這一市場需求，明陽專門研發MySE系列大容量半直驅機組，在確保裝機容量的條件下，可以最大化的選擇風速最優的機位，以高風速提升風電場整體發電量;同時基于MySE所采用的半直驅傳動鏈效率優勢，相對于其他類型機組，可以進一步確保風電場發電量實現整體提升，并使得年平均風速5米/秒的風電場發電量年等效可利用小時超過預期。

    張啟應認為，在低風速風電區域，各個機位差異化的風速，極大地影響風電機組發電量產出。對于目前大力發展的高塔筒技術，本質上也是在提升風輪處的平均風速，如果采用大容量機組，可以有效地利用正向風切變所帶來的平均風速提升來推動發電量的提升，降低全生命周期度電成本，以體現高塔筒的價值優勢。

    在楊校生看來，雖然業內對低風速的認識還不統一，但低風速風電近兩年的發展實踐表明，適合的才是最好的，每一個風場都要求與其資源條件匹配的風電機組和整體解決方案。

    低風速更講究定制化

    “沒有兩個風況完全相同的風場，也沒有兩個風況完全相同的機位。制造商將風電機組設計成諸如I類、II類和Ⅲ類這樣的等級，為不同風場所選擇，但根本無法滿足不同風場和不同機位的要求。隨著技術的進步和設計成本的下降，個性化設計的理念是必然趨勢�！睏钚Ｉ�告訴記者。

    明陽集團市場本部總經理賀小兵認為，定制化思路，就是要在考慮風電場全生命期的成本與收益的條件下，引入差異化的定制化設計，實現風電場整體經濟效益的提升，度電成本的下降。

    “只有基于精確的風資源條件和環境特點分析，才能為業主提供定制化整體解決方案。明陽在每個風電場建設時，通過對前期風資源精細化分析、后期風機的控制策略及風場定制化的參數標定，保證了機組對低風速下的復雜風況能夠提前預判并做出及時響應�！辟R小兵說。

    高塔架技術是低風速地區比較流行的提升發電量的一種主流技術路徑。對此，尚雄斌認為，低風速風電開發是否有必要采用高塔架不能一概而論，要根據風資源切變是否較大、以及當地建設條件來定。只有針對風電場地形條件及風況特征、風切變變化幅度，采用不同高度塔筒組合方案，才能在降低基礎性投資的同時，減少尾流的影響，提升發電效率。

    賀小兵表示，在低風速風場投運后，運用大數據遠程智慧運維技術，通過對數據的深層挖掘與處理，有助于縮短故障時間，降低運維成本，提高運維效率，大幅提升風電場整體發電效率和水平。此外，后評估工作對于超低風速風電場來說也更有必要，不僅可以輔助挖掘和提升已建成風電場項目的運行潛力，還可以提高擬建風力發電項目的決策水平、管理水平和投資效益。<