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低风速风电,下一个蓝海

2017-06-20 来源:《风能》杂志作者:夏云峰 浏览数:4729

  技术进步带来的则是经济性的提升。据三一重能研究院副院长胡杰测算,在湖南,风电项目的收益率要达到10% 以上,年利用小时数必须高于1750 小时;而要把收益率提高到14%、15%,年利用小时数就不能低于1900小时。 
  记者从多个渠道拿到的资料则显示,2016年,湖南全省的风电设备平均年利用小时数为2125 小时,部分风电场甚至达到2500 小时左右。这意味着,大部分项目都能获得较为可观的收益,投资回收期大大缩短。比如,位于郴州的太平里风电场因投运后的发电能力远超设计值,预计将在5 年左右即可收回成本。 
  在湖南的示范带动下,中南部低风速风电市场吸引了众多投资商的目光。神华新能源华中区域筹建处主任龙云汉就表示,未来3 年神华将与拥有地域和技术优势的中车株洲所共同开发约300 万千瓦的风电项目。 
  虽然湖南的风电开发已经卓有成效,但中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩认为,“如果将5 米/ 秒作为技术开发指标,湖南可开发的风资源达2800 万千瓦,目前仅利用了1/10,仍大有可为。” 
  这个结论同样适用于全国范围内的低风速区域。据国家气象局评估,中东部和南部地区风速在5 米/ 秒以上达到经济开发价值的风资源技术可开发量接近9 亿千瓦,可挖掘的空间还很大。而在范宝林看来,这个规模还会进一步扩大,因为随着  新机型的推出,能够实现经济性开发的最低风速将从目前的5 米/ 秒下探到4.8 米/ 秒,甚至更低。 
可以说,随着经济性的提升,前景广阔的低风速地区势必将成为我国风电开发的下一个“蓝海”。
  向整体解决方案提供商转型 
  湖南等低风速地区,以山地和丘陵为主,地形复杂,风资源分布差异性大,风电项目建设将是更加复杂的系统工程,需要从全生命周期的角度设计方案。这一点上,业内有待提高。 
  湖南省电力设计院新能源公司总经理周晟向记者解释,当前制定布机方案时,主要还是基于发电量最优,而较少结合建设条件来考虑全局的经济性。对于低风速风电来说,要采用专业协同、专业融合的方式,整合电气、土建等环节,在优化布机方案时,必须充分考虑与反复研究建设成本和收益,确保整个风电场的全局经济性最优。这就要求包括开发商、设计院、整机商以及施工单位等所有参与方紧密合作。尤其是,整机企业作为其中核心的一环,必须根据新形势下的市场需求,在角色上进行重大转变,更加深度地参与项目的开发。
  刘年来对此的理解是,山地风电场的特点是场址地形地貌的复杂性,整机企业应着眼于提供整体解决方案,实现从卖设备到卖服务转变,从单一供应向综合处置转变,全面提升综合技术水平。 
  事实上,这也是国家能源局等主管部门近些年来重点引导的行业趋势之一。《风电发展“十三五”规划》就明确提出,在可研设计阶段推广应用主机厂商带方案招投标。 
  目前,包括中车株洲所在内的不少整机商都在进行相关布局。 
  据悉,中车风电确立的“十三五”总体战略思想是,快速由机组设备提供商向风电综合系统解决方案提供商升级。此前,除了涉足机组供应和运维服务外,这家公司还积极将业务链条向前端延伸,进入测风、微观选址等环节。 
  中车株洲所风电技术中心副主任王靛向记者透露,他们正在与国家气候中心、法国美迪公司进行合作,通过整合全球先进的技术与经验,打造风资源分析、评估系统平台。目前,平台已经基本搭建完成,正在进行内测,预计今年6 月可以开放公测。通过该平台,可查询到全国各地30 年间的气候状况,包括风速、风向等风资源数据,以及沙尘、雷暴、冰冻等灾害天气情况。 
  “当然,建立风资源平台只是第一步。真正转型为整体解决方案提供商后,提供的将是包括测风、微观选址、机组选型、道路和输电线路施工等在内的一揽子方案。”王靛补充道,“这是行业未来发展的一大特点,也是我们积极打造‘风电场优化设计’‘场址控制策略定制’‘风电资产管理’三位一体的风电项目全生命期盈利最大化解决方案windProfitTM 的原因所在。” 
  在业内专家看来,这对提高项目收益的作用是显而易见的。 

  一方面,通过从全场和全生命周期的角度通盘设计风电场,可以将施工方案做到既有条件下的最优,最大限度降低整体成本。 
  另一方面,通过深度参与前期环节,整机企业可以更加全面掌握场址区的风资源和环境气候特征。“有了这些一手信息,我们就可以对机组进行有针对性设计,或者采用更加个性化的布机方案。比如,针对南方山区雷雨和冰冻天气多的特点,可以强化机组的防雷、除湿以及除冰性能。还可以根据风资源的分布情况,因地制宜地采用安装不同类型机组的混排方案。从而提高机组投运后的可靠性,进一步提高风能利用效率。”范宝林说。 
  智能化技术的全新应用场景 
  面对更低的风速,加长叶片和升高塔筒是提高机组捕风能力的最直接手段。因此,高塔筒、大功率、长叶片就成了目前低风速风电机组的标配。 
  然而,在中南勘测设计研究院新能源院院长刘小松看来,这种方式显得“简单粗暴”,不仅会带来载荷和成本增加等“副作用”,也无法很好地应对山区多变的风向和风速。他认为,单就机组而言,更重要的是,必须通过增强系统自学习能力、优化智能控制系统来提升风电机组的整体性能。 
  这也是目前低风速风电开发中呈现的另一大趋势,即广泛运用互联网思维和技术手段,使开发和运维环节高度智能化。 
  自国家于2015 年首次提出“互联网+”行动计划以来,各个整机厂商纷纷加大了对机组智能控制系统的开发力度。 
  现在的通行做法是,在控制系统中加入多个优化控制策略,借助模型,让机组及时对外界风速和风向变化做出反应,使叶轮始终处于最佳的捕风角度上,并避免因强阵风引起的超速故障等。 
  与此同时,一些企业还尝试根据整个风电场的风资源特点,为每台机组定制个性化的控制策略。王靛告诉记者,“在低风速的复杂地形下,每个机位点的风速、风切变、湍流是不一样的,而且机组之间还有尾流的影响。这种情况下,如果整个风电场只用同一种控制策略的话,控制效率肯定无法达到最高。下一步,需要根据周边位置的风速、风向、湍流特点,为各个机组配备专属控制策略。” 
  当然,这只能算是“初级”的智能化应用。现在,部分企业已经在进行更大胆的尝试,将人工智能的核心——机器学习引入到控制系统。这实际上是给机组装上了一个“超强大脑”,使它具备通过自学习来获得经验的能力,能够依据外界条件自主调整运行状态。 
  人工智能领域的专家认为,机器学习非常适合应用于风电开发中。因为机器学习离不开数据,而借助大量传感器和高速数据传输线路,正好可以将风电场产生的海量实时数据输送给系统,供其进行反复训练。 
  除了机组,机器学习应用的另一个主要场景将是运维环节。 

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低风速
阅读上文 >> 2017年中国风电叶片市场占率分析
阅读下文 >> “十三五”风电如何破茧重生?

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