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全國首座整場大規模採用高塔的平原風電場調查
2020-09-16 07:38:15 來源: 經濟日報
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  低風速風電吹出高效益了嗎——全國首座整場大規模採用高塔的平原風電場調查

圖為河南安陽湯陰風電場。

  隨著《風電發展“十三五”規劃》將低風速分散式風電開發作為産業發展的重點,平原地區低風速風電場建設逐步提速。由于低風速風電發展空間巨大,業內甚至將其稱為風電産業下一片“希望的田野”。未來,平原地區低風速風電能否再次打開風電産業增長空間?低風速風電能否實現平價上網?産業發展還存在哪些瓶頸?為了回答這些問題,經濟日報記者近日對全國首座整場大規模採用高塔的平原風電場——湯陰風電場進行了採訪調研。

  2.17億千瓦、2.16億千瓦,這分別是今年上半年全國風電和光伏發電的累計裝機量。5年前,這一數據分別是1.29億千瓦和4318萬千瓦。隨著裝機增速連年放緩,原本具有先發優勢的風電産業正面臨被光伏産業反超的局面。好在隨著風電技術不斷進步,平原低風速風電場迎來快速發展,逐步打開了風電産業未來的成長空間。

  風電開發向平原地區轉移

  驅車從河南省鶴壁市向北出城,駛上京港澳高速不久,三五成群的高大風機便映入眼簾,在豫東平原上格外顯眼。由于風速較低,我國中東南部的風電場通常修建在風速更高的大山上,像這樣在人口稠密的中東南部平原上修建風電場並不多見。

  作為全國最具代表性的平原低風速風電場,由中國華能集團有限公司投資建設的河南安陽湯陰風電場讓人們看到了低風速風電産業的市場潛力。該風電場一期工程安裝有69臺遠景120米高全鋼塔筒、2.X平臺智能風機,裝機容量15.18萬千瓦,2017年9月投資建設,2018年12月並網,實現了良好的經濟和社會效益。

  “一般情況下,平均風速達到每秒6米以上才具有風電開發的技術條件,因此在七八年前,我們認為河南並不具備開發風電的條件。”中國可再生能源學會風能專委會秘書長秦海岩起初並不看好平原低風速風電發展。

  秦海岩的顧慮有其原因。此前,我國風電建設主要集中在高風速的“三北”地區(西北、華北和東北)和中東南部山地,這些地區的風資源都明顯好于平原地區,且這些區域往往地廣人稀,建設環境良好。

  近年來,隨著風電技術進步,平原低風速風電場迎來快速發展。10多年前,在每年風電新增裝機中,中東南部只佔20%,其余大部分是在“三北”地區;但近三五年來,中東南部地區佔比已經達到了60%至70%,風電項目建設總體開始向中東南部轉移。

  談及轉移原因,秦海岩認為,一是“三北”地區電源建設比較多,而當地用電負荷有限,産生了一些棄風限電問題;二是中東南部是我國電力消費中心,有利于風電消納。“以前風機技術不具備經濟性,但是近幾年隨著風機控制策略和智能化水平提升,塔筒增高、葉輪直徑增大、單位千瓦掃風面積增加,以及制造成本降低、效率增加,平原地區、低風速地區也具備了開發條件。”秦海岩説。

  在人口密集地區大規模開發分散式風電其實早有先例。德國跟我國中東南部地區情況比較類似,其風電開發以小規模分散式風電為主,並沒有大規模發展風電基地,德國98%的風電場風機數量不超過5臺。但在這種模式下,德國風電裝機仍然高達6000萬千瓦,單位國土面積裝機量達每平方公裏175千瓦,反觀我國中東南部裝機密度高的地方也僅為每平方公裏20千瓦。

  中國工程院院士、原中國工程院副院長杜祥琬表示,近年來,風電産業在認識上發生了轉變,原來認為按照中國的能源資源稟賦,只能靠西電東送發展,現在則認為,只要中東南部充分利用好風光資源,完全可以實現能源自給。

  “中東南部風資源理論上是沒有‘天花板’的。”秦海岩説,對風資源的調查評估顯示,在中東南部地區,地面風速定到每秒6米以上可以實現2億千瓦裝機量;地面風速定到每秒5.5米以上保守估計可具備10億千瓦的開發潛力。

  事實上,自國家能源局印發《關于加快推進分散式接入風電項目建設有關要求的通知》以來,經過政策催化與技術積累,我國分散式風電已呈現加快發展特點。去年,黑龍江、內蒙古、廣西、河南、安徽、青海等省份新增分散式風電核準容量1120萬千瓦,超過集中式風電。其中,2019年新增並網容量73萬千瓦,主要分布在黑龍江、河南、內蒙古和遼寧等地。

  技術進步推動平價上網

  行走在湯陰風電場,可以很清晰地發現風機的特別之處——塔筒更高,葉片更長。對于這樣特殊機型的選擇,華能集團河南分公司總經理助理廖毛雄表示,在風速條件方面,河南平原地區的要求比“三北”地區要低,且風切變較高(高空風速更大)。為了捕獲較高風能,需要選擇更高塔筒、更大葉輪直徑即單位掃風面積更大的風機。

  記者了解到,湯陰風電場項目設計年平均風速低至5.62米/秒,採用遠景2.X平臺120米高度全鋼塔筒低風速智能風機,該機型可最大程度地發掘和利用河南平原地區高切變風資源優勢。

  隨著風電技術快速進步,資源優良、建設成本低、投資和市場條件好的地區,已初步具備與燃煤標桿上網電價平價的條件。今年是我國陸上風電國家提供補貼的最後一年,為提高風電市場競爭力,去年5月我國公布了2019年第一批風電平價上網項目。今年以後,中國陸上風電將主要以無補貼平價上網形式發展。

  未來,能否提高經濟性,實現平價上網,是平原低風速風電能否大規模推廣的關鍵。據遠景能源有限公司高級副總裁田慶軍介紹,湯陰風電場建成已有兩三年,屬于我國比較早期的平原風電場,採用的是第一代平原風機,特點是“雙120”,即120米的塔筒高度加上121米的葉輪直徑,這種技術特點在當時還無法實現平價上網,基本是在原有國家補貼的基礎上實現經濟價值。

  不過,按照當前的技術能力,實現平價上網已不是難題。遠景能源根據平原地區風資源高切變特點,把塔筒的高度從以前的80米、90米抬升到了120米、140米甚至150米。風機葉輪直徑也不斷加大,用于增強風機掃風面積,獲取風資源的可開發性。

  田慶軍説,遠景能源去年推出的第二代平原風機是“雙140”,140米高的塔筒搭配141米葉輪直徑,基本實現了準平價。今年推出的第三代平原風機是“雙150”,150米高的塔筒加上156米葉輪直徑,在平原地區可以有效地把風資源大幅度提升,從而實現平價上網。

  以第三代平原風機為例,如果搭建3兆瓦150米塔筒156米葉輪直徑的風機,年發電利用小時數可以在現有2.2兆瓦121米高塔筒風機基礎上提升800個小時,達到3000小時以上。在單位造價7500元/千瓦情況下,可以將全生命周期千瓦時電成本降到0.3元/千瓦時,對比河南0.3779元/千瓦時的標桿上網電價,意味著一臺3.0兆瓦的風機,平價上網以後每年純利仍然可以接近150萬元,經濟效益非常可觀。

  “隨著技術不斷創新,新材料、新控制算法應用會讓未來的風機更加高效、發電量更高。”田慶軍表示,以現有技術而言,在未來一兩年內,中國幾乎所有的中東南部省份都可以實現平價上網,其中500多個縣是平原縣域,初步估算平價上網後可供開發的平原項目有1億千瓦以上。

  廖毛雄認為,由于中東南部地區人口稠密,未來制約風電發展的主要因素是環境制約,而不是技術與經濟因素。此外,地方政府能否批準建設更多風電項目,對風電行業而言是實現可持續發展的關鍵因素。

  風電場成了網紅打卡地

  “剛開始以為這個項目會對生活造成不良影響,沒想到卻成了風景區。”談起自家門口的風電場,河南省安陽市湯陰縣宜溝鎮香寺村村民張樹亮對家門口的風電項目豎起了大拇指。如今,湯陰風電場已經與周邊環境融為一體,與自然和諧共生。

  記者發現,在風機塔筒設計上,該項目改變了傳統白色烤漆設計,取而代之的是創意涂裝。圖案選用了湯陰精忠報國、甲骨文等文化元素和太行山水畫面,宣傳的是地方文化和人文景觀,這在全國尚屬首創,也讓風機成了文化藝術品和網紅打卡地。

  走進風電場升壓站,映入眼簾的不是簡陋的廠房,而是一座古色古香的建築,建築內部獨具現代科技特色的控制中心將古今、科技、環境等元素相融合。在湯陰風電場的上空也看不見傳統風電場密布的桿線,場區內7條集電線路全部以地埋電纜形式鋪設,不但保持了空間環境特色,也為政府後期規劃留足了空間。

  “在人口密集的平原地區修建風電場,最大的難題是與當地群眾和政府溝通。”廖毛雄説,群眾覺得項目佔用了土地,政府認為影響了環境,因此在這些項目建設中,應考慮如何做到協調發展,解決風電項目與自然環境和諧發展。

  平原低風速風電場普遍面臨土地資源緊缺的挑戰,如何合理規劃並使用有限的土地資源非常關鍵。田慶軍表示,在項目規劃階段,華能做了大量準備工作,充分調查擬規劃區域的土地可利用性,隨著項目輸入資料的完整性和準確性不斷提高,華能採用自主研發的格林威治雲平臺,在給定的限制性因素下對可開發區域做精細化資源評估及收益復核,通過平臺智能尋優最終産生最優微觀選址方案,在少佔用耕地的前提下實現項目效益最大化。

  據了解,平原地區修建的風電項目在土地復耕後,一個機位僅需佔用100平方米空間,建設期還能幫助當地實施道路硬化,完善路網建設。在景觀設計方面,風機上可做的文章也不少。“風機的大塔筒既可以彩繪,也可以做電子屏。隨著風電行業發展,未來的項目創新一定會層出不窮。”田慶軍説。

  此外,對于沒有資源優勢和交通優勢的貧困地區而言,發展風電是拉動經濟發展,實現脫貧致富的有效手段。秦海岩透露,一個行政村只需要拿出200平方米土地,安裝兩臺3兆瓦風機,在平價上網前提下,一年可為村集體貢獻近300萬元凈利潤。

  “所以説,風電不僅能夠解決當地能源結構調整的問題,貢獻清潔電力,帶動縣域經濟發展,還能給當地創造一個新的人文景觀,促進旅遊業發展,助力美麗鄉村建設。”秦海岩表示,讓更多群眾接受風電,這樣風電的發展空間就打開了。

  對于風電産業下一步規劃,水電水利規劃設計總院副院長易躍春表示,中東南部區域靠近電力負荷中心便于消納,是近期風電開發重點區域之一,但受限于風能資源與土地資源影響,今後將以協調風電發展與生態保護、促進低風速利用為工作重點,不斷提升風電在當地能源結構中的比重。(記者 王軼辰)

【糾錯】 責任編輯: 周楚卿
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