低風速風電成為“十三五”風電開發(fā)的主要方向之一，但業(yè)界對低風速卻并沒有統(tǒng)一的認識。日前發(fā)布的《低風速風力發(fā)電機組選型導則》將如何為低風速開發(fā)保駕護航，促進低風速風電規(guī)范有序科學理性推進？記者采訪了該標準的主要編制單位之一——中車株洲所風電的總工程師高首聰。

文丨張子瑞

中國能源報記者

全文2700字 建議收藏閱讀5分鐘

標準缺失隱患多

中國能源報：《低風速風力發(fā)電機組選型導則》將于8月1日起實施，之前我們在低風速機組選型方面有沒有規(guī)范？出臺此標準有何必要性？

高首聰：在該《導則》制定之前，沒有適用于低風速機組選型的專用規(guī)范，而是沿用國際的IEC61400-1、GL-2005和我國GB/T 18451.1來指導進行風電機組的設計。

我國對低風速一直沒有明確的指導性的定義，行業(yè)內(nèi)對低風速理解有差異，因此主機廠對于專為低風速風區(qū)所設計的風電機組選取設計條件各異，由此進行設計可能存在項目經(jīng)濟性匹配問題、機組安全性和可靠性問題、運輸和維護問題等，造成設計制造成本高，不利于風場度電成本降低等問題。

本《導則》的出臺，將指導、規(guī)范低風速風力發(fā)電機組設計和選型工作，確保風電機組設計、安裝、維護和運行中的安全性，提高各部件及子系統(tǒng)運行的可靠性，統(tǒng)一低風速風電機組等級分類和選型考慮因素，有利于促進低風速風電科學健康發(fā)展。

中國能源報：整體而言，目前低風速風機選型方面存在哪些問題？對于低風速風電場開發(fā)產(chǎn)生了什么影響？

高首聰：隨著風電消納問題日益突出，近年來我國風電開發(fā)熱點逐步轉(zhuǎn)向消納較好的低風速風電場，開發(fā)利用此類風能資源成為目前我國風電發(fā)展的重點方向之一。

但由于低風速風電場大部分位于地形多樣、風況復雜的山地丘陵地區(qū)，如何選擇適合此類地區(qū)風電場的風電機組是一個值得深思的問題，由于目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的標準和規(guī)范，機組選型存在以下問題：

第一，項目經(jīng)濟性匹配問題。如何保障風電場開發(fā)整體經(jīng)濟效益最優(yōu)是風電場開發(fā)的關鍵，由于低風速風電場風速和風功率密度較低，提高風能可利用率和降低開發(fā)成本是各開發(fā)商追逐的目標。從機組選型方面，將會采用葉片更長的機組獲取更多的發(fā)電量，勢必帶來相應成本的增加。

另外，由于地形復雜，運輸成本、道路修建成本、吊裝成本也將相應增加，導致風電場開發(fā)成本大幅增加，如何保證項目盈利是目前低風速風電場開發(fā)面臨的重大問題。

第二，機組安全性和可靠性問題。低風速風電場風況復雜多樣，尤其此類地區(qū)湍流強度、入流角、風切變等風況參數(shù)具有特殊性，對機組安全性和可靠性具有重要影響，目前國內(nèi)無相應的指導標準規(guī)范風電機組葉片是三個，會給項目機組選型帶來了一定的困擾。

第三，運輸和維護問題。低風速風電場地形的復雜性、氣候環(huán)境的多樣性，對風電機組運輸和維護提出了更多的要求，此前尚無指導規(guī)范，因此開發(fā)人員進行機組選型存在諸多不確定性。

這些問題會導致低風速風電場開發(fā)成本增高，投資回收期延長，安全可靠性風險增加，運維難度加大。

著力解決機組規(guī)范化

中國能源報：《低風速風力發(fā)電機組選型導則》對以往的選型理念有何重大突破？

高首聰：低風速型風電機組的特有技術(shù)并非僅僅是加長葉片那么簡單，還需要注意解決多方面問題，比如由于葉片加長帶來的動力學問題；由于低風速所帶來的運輸、輪轂高度、塔架高度等問題。如何對其進行規(guī)定，以確保低風速型風電機組的發(fā)展規(guī)范化是目前風電行業(yè)尤為關注的問題。

另外，該《導則》在對低風速型風電機組進行規(guī)范化的同時，還重點關注對低風速風電機組定義的明確。為確保低風速風電機組具有開發(fā)經(jīng)濟意義，深入分析低風速風電機組性能，并規(guī)范化低風速風電機組的性能要求。

中國能源報：請介紹一下《低風速風力發(fā)電機組選型導則》的主要亮點？其主要選型原則有哪些？

高首聰：第一，以風功率密度大小為標準，對低風速風電機組設計參數(shù)進行了分類分級定義；

第二，為確保低風速風電場的開發(fā)經(jīng)濟效益，從發(fā)電量角度，對低風速風電機組的發(fā)電性能提出了具體要求；

第三，針對低風速風場的環(huán)境特點，對機組載荷、結(jié)構(gòu)安全、控制方面增加了新的要求。

總體來看，這些技術(shù)項點均是從業(yè)主角度出發(fā)，對機組選型相關的重要參數(shù)如安全等級、結(jié)構(gòu)安全、發(fā)電性能、控制與安全、運行與維護等進行了技術(shù)指標的定義與量化。

引導制造商技術(shù)發(fā)展方向

中國能源報：相比于“三北”地區(qū)傳統(tǒng)風電開發(fā)，低風速風電開發(fā)對機組選型提出哪些特殊要求？有哪些禁忌？

高首聰：本《導則》明確了低風速風電開發(fā)過程中必須考慮的因素。

例如二手吊車，低風速風電開發(fā)過程中，務必關注機位布置這一重要因素，避免機位點的湍流強度過大，對發(fā)電量、機組安全性造成較大影響。再如風電機組葉片是三個，要考慮機組與附近居民的距離，避免風電開發(fā)對當?shù)鼐用裆顜磔^大影響。

中國能源報：《低風速風力發(fā)電機組選型導則》主要是針對風電場機組選型，那么，對整機商設計和制造低風速風機是否也會有聯(lián)動影響？

高首聰：一個成熟的行業(yè)應該有它的通用標準或準則。雖然風電行業(yè)在中國已發(fā)展多年，但是針對低風速市場，整機廠商應該考慮哪些因素，一直以來并沒有通用的標準。這種情況對于整個風電行業(yè)的發(fā)展來說，雖然看似百花齊放，但是可能埋下隱患。

隨著該《導則》的出臺，國內(nèi)眾多廠商在低風速機組的設計之初就有了明確的依據(jù)?！秾t》明確了低風速機組應該考慮哪些項點，對國內(nèi)整機廠商的設計、生產(chǎn)有明確的指導意義。

首先，低風速風場建設傾向于定制化風機。低風速區(qū)域環(huán)境千差萬別，風資源分布相當分散，不同區(qū)域?qū)︼L電機組也會有特殊要求，《導則》規(guī)定：將低風速風力發(fā)電機組等級根據(jù)年平均風速可分為D-I、D-II、D-III、D-S四級，每個等級根據(jù)湍流強度可分為A、B、C三類。

便于風場建設根據(jù)當?shù)厍闆r定制化風機參數(shù)，但風機定制化無疑會增加風場建設成本，所以需要整機廠商在做出更多的創(chuàng)新性設計，既要滿足風場風機定制化又要滿足產(chǎn)業(yè)化降本的需求。

其次，高塔架技術(shù)將倍受業(yè)內(nèi)關注?！秾t》指出，塔架高度應根據(jù)風電場的風切變和地形條件，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。近年來風電行業(yè)發(fā)展的趨勢非常明顯，即大容量、長葉片、高塔筒，隨著低風速區(qū)域的持續(xù)開發(fā)，其配套的相關技術(shù)越發(fā)成熟。

就目前來看，增加風機的風輪直徑的空間已經(jīng)不大，而增加風機塔筒高度，是低風速區(qū)提升發(fā)電量的一種直接且有效的手段。

最后，精細化風資源評估的云計算平臺建設成為必須。南方風場風資源開發(fā)難度大吊車公司，地形復雜，風況多變，好資源難尋?！秾t》規(guī)定：切入風速不宜高于3.0米/秒、額定風速不宜高于10米/秒、切出風速宜高于18米/秒。因此對于低風速風場來說，發(fā)電量與風資源好壞密切相關。

由此可見，整機廠商不能僅僅專注于整機生產(chǎn)，還要能為客戶提供整體解決方案，如前期測風、微觀選址、機位選擇等在保證風電場后期收益中扮演的角色越來越重要。風資源評估技術(shù)的好壞，將直接對風電場機組選型、發(fā)電量計算、機組穩(wěn)定運行和維護帶來系統(tǒng)性風險，也將決定風電場工程投資成功與否。

END

你可能還想閱讀

專家解讀放開發(fā)用電計劃：不破不立，電力市場化改革開啟加速模式

多圖丨電規(guī)總院解析2016中國能源發(fā)展

深度丨中國究竟需要多少煤電？