風(fēng)電傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析

近期，國家能源局官網(wǎng)發(fā)布《分散式風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)暫行管理辦法》(簡稱管理辦法)，釋放出強(qiáng)烈而明確的鼓勵(lì)分散式風(fēng)電發(fā)展的信號(hào)。從能源革命的大環(huán)境和大趨勢來看，分散式風(fēng)電符合我國能源清潔、低碳、分散化生產(chǎn)的發(fā)展路線，當(dāng)前分散式風(fēng)電的發(fā)展環(huán)境和市場時(shí)機(jī)基本成熟，管理辦法的出臺(tái)將進(jìn)一步掃清體制機(jī)制障礙，推動(dòng)分散式風(fēng)電形成星火燎原之勢，成為風(fēng)電開發(fā)的下一個(gè)風(fēng)口。

按照已經(jīng)明確的非水可再生能源補(bǔ)貼退坡路線，2020年底風(fēng)電項(xiàng)目將全部實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，在此期間風(fēng)電標(biāo)桿價(jià)格必然將逐步下調(diào)。因此對投資者來說，從當(dāng)前至2020年底是分散式風(fēng)電開發(fā)的最佳窗口期。如何抓住風(fēng)口，實(shí)現(xiàn)分散式風(fēng)電的高效率高質(zhì)量開發(fā)?關(guān)鍵是要準(zhǔn)確把握分散式與集中式風(fēng)電的不同之處，跳出集中式風(fēng)電開發(fā)的固有模式，采取適合的開發(fā)方式。如果完全照搬集中式風(fēng)電開發(fā)模式，恐怕將會(huì)事倍功半，甚至南轅北轍，背道而馳。具體來說，要把握好以下六個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

一、選址方式由“找風(fēng)”轉(zhuǎn)為“找網(wǎng)荷”

集中式風(fēng)電一直采取“先找風(fēng)”的宏觀選址方式，即先根據(jù)風(fēng)能資源情況尋找具備開發(fā)價(jià)值的場址，再論證場址是否具備接網(wǎng)、環(huán)保、土地等關(guān)鍵條件。分散式風(fēng)電由于容量小，不能負(fù)擔(dān)過高的線路投資，建設(shè)地點(diǎn)必須離電網(wǎng)接入點(diǎn)較近。按照規(guī)定，分散式風(fēng)電必須在110千伏及以下電壓等級(jí)消納，向110千伏的上一級(jí)電壓等級(jí)電網(wǎng)反送電的“假”分散式項(xiàng)目將受到嚴(yán)格監(jiān)管與處罰，為此，分散式風(fēng)電項(xiàng)目必須盡量做到項(xiàng)目容量與電力負(fù)荷匹配，否則將造成較嚴(yán)重的限電，影響項(xiàng)目收益。

因此，分散式風(fēng)電的選址應(yīng)該先“找網(wǎng)荷”，配電網(wǎng)或直供電用戶的消納能力是判別項(xiàng)目是否具備開發(fā)價(jià)值的首要因素。開發(fā)商要全面了解掌握擬接入配電網(wǎng)的架構(gòu)、負(fù)荷容量和負(fù)荷特性。對于“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的分布式風(fēng)電項(xiàng)目，還要掌握直供電用戶的負(fù)荷及特性情況。這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)多掌握在電網(wǎng)企業(yè)手中，確保電網(wǎng)相關(guān)信息準(zhǔn)確、公開、透明是分散式風(fēng)電健康快速發(fā)展的首要前提。

從地理范圍來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中東部平原地區(qū)是開發(fā)分散式風(fēng)電的理想?yún)^(qū)域，這些地區(qū)大部分風(fēng)切變較高，風(fēng)能資源較好，將是分散式風(fēng)電開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。從負(fù)荷特性來看，電力負(fù)荷穩(wěn)定的各類工業(yè)園區(qū)、開發(fā)區(qū)和大型工廠是分散式風(fēng)電的理想用戶。

二、開發(fā)模式由“圈資源”轉(zhuǎn)為“圈地”

集中式風(fēng)電多采取“圈資源”的方式開發(fā)，即在風(fēng)資源優(yōu)良的地區(qū)與政府簽訂協(xié)議占有資源后立塔測風(fēng)，辦理審批手續(xù)。這種方式在中東部地區(qū)已經(jīng)受到越來越嚴(yán)格的土地和生態(tài)限制，特別在負(fù)荷中心區(qū)，實(shí)際上很難找到大片可利用土地。為了解決土地限制問題，分散式風(fēng)電管理辦法首次明確提出，除了常規(guī)風(fēng)電開發(fā)通用的建設(shè)用地審批和協(xié)議流轉(zhuǎn)途徑外，投資商可使用本單位自有建設(shè)用地或租用其他單位建設(shè)用地建設(shè)分散式風(fēng)電項(xiàng)目。這一舉措意義重大，有望釋放大量的閑置建設(shè)用地。未來中東部地區(qū)分散式風(fēng)電開發(fā)，將會(huì)更多采取租用工業(yè)園、開發(fā)區(qū)和大型工業(yè)企業(yè)閑置建設(shè)用地的方式。特別是“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的分布式風(fēng)電項(xiàng)目，直接租用用戶自有或臨近建設(shè)用地，既能節(jié)約道路和線路投資，又可以充分利用用戶已有電氣設(shè)施，降低接網(wǎng)投入，并通過協(xié)商獲得較高的電價(jià)水平，是較理想的開發(fā)模式，也是分散式風(fēng)電開發(fā)最大的市場空間所在。

因此，分散式風(fēng)電開發(fā)，采取“圈資源”的方式可開發(fā)容量相對有限。必須轉(zhuǎn)變開發(fā)方式，更多采取類似分布式光伏“搶屋頂”的 “圈地”方式，從眾多土地使用權(quán)人手中租用土地。很多“地主”往往又是潛在電力用戶，鎖定了建設(shè)用地，也就鎖定了優(yōu)質(zhì)客戶。從這一點(diǎn)來看，分散式風(fēng)電容量小型化，投資門檻低，位置分散化，土地多源化，就單個(gè)項(xiàng)目來說，天然地更適合中小投資者，這是相關(guān)政策鼓勵(lì)投資主體多元化的原因，也是預(yù)期投資主體必然多元化的原因，未來分散式風(fēng)電“圈地”的競爭可能比分布式光伏“搶屋頂”更為激烈。

三、采用更先進(jìn)的風(fēng)能資源評估辦法

準(zhǔn)確的風(fēng)能資源評估是確保風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)性和安全性的根本性前提，對低風(fēng)速區(qū)的分散式風(fēng)電場來說更是如此。分散式風(fēng)電資源評估的最大難題是測風(fēng)數(shù)據(jù)來源問題。完全照搬集中式風(fēng)電場的評估辦法顯然不現(xiàn)實(shí)，特別是只有一臺(tái)或數(shù)臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的小容量風(fēng)電場，如果也要立塔測風(fēng)一年以上，一來增加投資成本，二來在開發(fā)市場競爭激烈的環(huán)境下，恐怕未等測風(fēng)結(jié)束，開發(fā)權(quán)已經(jīng)易手。準(zhǔn)確又快速的資源評估是分散式風(fēng)電開發(fā)的基本要求。

好在2015年，中國氣象局出臺(tái)了《分散式風(fēng)力發(fā)電風(fēng)能資源評估技術(shù)導(dǎo)則(QX/T308—2015)》，這是目前為止分散式風(fēng)電資源評估的唯一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但也給相關(guān)工作提供了方向思路和技術(shù)依據(jù)。依據(jù)技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定，結(jié)合最新的測風(fēng)技術(shù)，經(jīng)過近年來的實(shí)踐，國內(nèi)分散式風(fēng)電開發(fā)的先行者已經(jīng)基本形成了較為成熟的分散式風(fēng)電資源評估方法。即采取中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式與基于計(jì)算流體力學(xué)的小尺度數(shù)值模式相結(jié)合，對評估區(qū)域風(fēng)能資源分布情況進(jìn)行數(shù)值模擬，以鄰近區(qū)域測風(fēng)塔數(shù)據(jù)對模擬結(jié)果進(jìn)行校核，必要情況下在評估區(qū)域內(nèi)加裝激光測風(fēng)雷達(dá)進(jìn)行短期測風(fēng)做進(jìn)一步校核。

這種評估方式與集中式風(fēng)電場資源評估方式相比，不要求評估區(qū)域設(shè)立測風(fēng)塔，看似簡化了過程，實(shí)際對資源評估能力提出了更高的要求：要具備中尺度數(shù)值模擬計(jì)算能力，以掌握精準(zhǔn)的中尺度氣象數(shù)據(jù);要掌握大量評估區(qū)域周邊測風(fēng)塔數(shù)據(jù)和機(jī)組實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，以對數(shù)值模擬結(jié)果做精準(zhǔn)校核。簡單來說就是以風(fēng)資源大數(shù)據(jù)+云計(jì)算來替代測風(fēng)塔數(shù)據(jù)。

在實(shí)際應(yīng)用中還需要因地制宜。中東部平原低風(fēng)速地區(qū)，已有經(jīng)驗(yàn)證明，采取上述方式進(jìn)行資源評估滿足經(jīng)濟(jì)性和安全性評價(jià)要求。接入110千伏或多點(diǎn)接入、容量較大的項(xiàng)目，可考慮按集中式風(fēng)電模式進(jìn)行測風(fēng)和風(fēng)能資源評估。復(fù)雜地形地區(qū)的小容量分散式項(xiàng)目，則要根據(jù)掌握的周邊風(fēng)資源數(shù)據(jù)情況綜合判斷是否需要立塔測風(fēng)。

四、進(jìn)一步降低電網(wǎng)接入成本

電網(wǎng)接入辦理流程長效率低、接網(wǎng)投入過高一直是制約分散式風(fēng)電發(fā)展的重要原因之一。新出臺(tái)的管理辦法簡化并明確了接網(wǎng)流程和辦理時(shí)限,接網(wǎng)效率有望顯著改善。在電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)方面，國家電網(wǎng)公司曾于2013年發(fā)布企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《分散式風(fēng)電接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定(Q/GDW1866—2012)》，在執(zhí)行過程中存在兩方面的問題，一是開發(fā)企業(yè)普遍認(rèn)為技術(shù)規(guī)定過分考慮電網(wǎng)安全性，造成很多非必要的成本投入。已建成的河南蘭考和江蘇江陰分散式風(fēng)電項(xiàng)目，容量分別為11MW和6.6MW，開關(guān)站投資均接近800萬，大幅增加成本造價(jià)，實(shí)際上存在較大的優(yōu)化空間。二是各地電網(wǎng)公司執(zhí)行規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，以無功補(bǔ)償裝置為例，有的地區(qū)電網(wǎng)企業(yè)不要求安裝，有的地區(qū)則要求必須安裝。因此，在降低接網(wǎng)投入方面，需要政府相關(guān)部門和電網(wǎng)企業(yè)繼續(xù)采取更進(jìn)一步的有效措施，優(yōu)化并統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并切實(shí)執(zhí)行，提升分散式風(fēng)電的市場競爭力。

五、遵循更嚴(yán)格的主機(jī)選型標(biāo)準(zhǔn)

與集中式風(fēng)電相比，分散式風(fēng)電選用的風(fēng)電機(jī)組要具備更好的發(fā)電性能，以適應(yīng)低風(fēng)速特性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能最大化，確保項(xiàng)目收益。要更加智能化并具備更高的可靠性，以適應(yīng)無人值守、遠(yuǎn)程集控的運(yùn)維模式，確保穩(wěn)定運(yùn)行，降低運(yùn)維成本。最重要的是要具備更高的安全性，這一點(diǎn)目前可能尚未引起業(yè)內(nèi)足夠的重視。集中式風(fēng)電項(xiàng)目多地處偏遠(yuǎn)，遠(yuǎn)離人員密集區(qū)，即使發(fā)生倒塔、失火、葉片脫落等極端事故，一般也不會(huì)造成其他損失。而分散式風(fēng)電多采用高塔筒、長槳葉技術(shù)，靠近生產(chǎn)和生活區(qū)，一旦發(fā)生此類事故，極易造成風(fēng)電場之外的重大附加損失甚至是人身傷亡事件，隨之而來必然導(dǎo)致地方政府和公眾的恐慌和抵觸心理，對分散式風(fēng)電的發(fā)展造成致命打擊。為此，應(yīng)用于分散式場景的風(fēng)電機(jī)組應(yīng)當(dāng)滿足更高安全標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用更多更新傳感技術(shù)，具備更多安全監(jiān)測與防護(hù)功能。特別是塔筒傾斜、葉片裂紋、火情等在線監(jiān)測功能，應(yīng)當(dāng)成為標(biāo)準(zhǔn)配置。特別需要注意的是，在主機(jī)市場競爭激烈且良莠不齊的環(huán)境下，中小投資者不具備相應(yīng)專業(yè)技術(shù)辨識(shí)能力，很容易出現(xiàn)“劣幣驅(qū)逐良幣”現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)盡快完善出臺(tái)分散式風(fēng)電機(jī)組相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保分散式風(fēng)電的安全健康發(fā)展。

六、轉(zhuǎn)變開發(fā)建設(shè)和運(yùn)維管理模式

分散式風(fēng)電如何管理是令開發(fā)商頭痛的問題。對于中小投資者來說，多數(shù)不具備足夠的人力資源和專業(yè)化的管理能力。對大型發(fā)電集團(tuán)來說，容量較大的單體項(xiàng)目或較小區(qū)域范圍內(nèi)有多個(gè)項(xiàng)目且總?cè)萘枯^大的情況下，還可以延續(xù)集中式風(fēng)電的開發(fā)建設(shè)和運(yùn)營管理模式，但多數(shù)情況下項(xiàng)目容量小且分散，以傳統(tǒng)的方式管理，既浪費(fèi)人力物力又效率低下，降低了項(xiàng)目的市場競爭力。

因此，分散式風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)顯然更適合采取“小業(yè)主、大咨詢”的管理模式，將項(xiàng)目開發(fā)全過程或者項(xiàng)目核準(zhǔn)后的建設(shè)和運(yùn)營委托給專業(yè)化的服務(wù)公司，業(yè)主只負(fù)責(zé)提出相關(guān)要求并做好過程監(jiān)督和關(guān)鍵點(diǎn)決策。分散式風(fēng)電的發(fā)展將催生出更多的專業(yè)化管理服務(wù)需求。目前此類專業(yè)公司為數(shù)不少，但適合分散式風(fēng)電特點(diǎn)的專業(yè)化服務(wù)能力還有待深化培育。從行業(yè)現(xiàn)狀看，市場占有率較高的風(fēng)電機(jī)組廠商具備較大優(yōu)勢。除了風(fēng)電機(jī)組本身性能優(yōu)良外，這些廠商都掌握風(fēng)能資源和風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行大數(shù)據(jù)，掌握數(shù)字化開發(fā)和運(yùn)維管理技術(shù)，具有較豐富的風(fēng)電設(shè)計(jì)、施工和集中運(yùn)維管理經(jīng)驗(yàn)，這些優(yōu)勢最終必然轉(zhuǎn)化為服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)價(jià)格方面的競爭力，有利于進(jìn)一步提升分散式風(fēng)電的市場競爭力。

總之，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)分散式風(fēng)電的特點(diǎn)，也就掌握了分散式風(fēng)電的開發(fā)要點(diǎn)。轉(zhuǎn)換開發(fā)建設(shè)和運(yùn)維管理模式、應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)、有效降低成本、提升安全標(biāo)準(zhǔn)是需要把握的重要原則。此外，分散式風(fēng)電的健康快速發(fā)展還需政府、電網(wǎng)企業(yè)和風(fēng)電機(jī)組廠商等各方共同努力。政府需要切實(shí)履行管理職能，確保政策機(jī)制落地，組織完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為分散式風(fēng)電發(fā)展創(chuàng)造更加有利的政策環(huán)境。電網(wǎng)企業(yè)需要進(jìn)一步放開電網(wǎng)接入，優(yōu)化降低接網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，為分散式風(fēng)電發(fā)展創(chuàng)造更加寬松的發(fā)展環(huán)境。主機(jī)廠商需要不斷提升設(shè)備品質(zhì)，培育全生命周期的專業(yè)化管理能力，為分散式風(fēng)電發(fā)展提供服務(wù)支撐。相信在不久的將來，分散式風(fēng)電一定會(huì)形成成熟的發(fā)展模式，步入發(fā)展快車道。（李海濤 作者單位：中國大唐集團(tuán)有限公司）