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高山风电,比平价更重要的是什么

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-09-16   来源:《风能》杂志  作者:夏云峰  浏览次数:93
核心提示:华能和远景联手打造一座座“生态友好型”高山风电场。
  华能和远景联手打造一座座“生态友好型”高山风电场。






 
  在南昌,彭强指着办公室墙上的江西地形图对记者说,除了鄱阳湖周边的区域,江西可以开发利用的风能都在山上,带你去采访的高龙山风电场和打鼓寨风电场都在山上,主峰海拔都超过了1000米。
  
  彭强是华能江西清洁能源公司的党委书记,2017年年初,他带领同事和设计院地勘专家翻山越岭,开始了4个月的“寻风探山”之旅,绘制出一幅1∶500的风电场地勘设计图,更精细的设计图大大降低了施工风险成本,为后来开发建设山地风电场打下坚实基础。
  
  谈到山地风电场的开发建设,彭强提到了华能集团“决不以牺牲环境为代价去换取一时经济增长”的绿色发展理念,落实到华能江西清洁能源公司就是要切实做到牢固树立绿水青山就是金山银山的理念,要坚持“在发展中保护、在保护中发展”,真正实现风电开发与生态环境和谐统一、平衡发展。
  
  也正因此,华能江西清洁能源公司不仅与江西省水利规划设计研究院、江西省水土保持协会这样的专业机构合作,也与绿色科技领军企业远景能源共同寻求绿色高效山地风电场解决方案,加快江西风电发展。据中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)发布的《中国风电产业地图2019》显示,截至2019年年底,江西风电累计装机容量仅占全国累计装机总量的1.5%。
  
  这也意味着,江西山地风电发展的空间和潜力巨大。
  
  “下边坡零扰动”效应
  
  沿山路盘旋而上,一路绿水青山,空山鸟鸣,转弯处,山顶上的风电机组映入眼帘。记者禁不住感叹,要把这些庞然大物运送到高龙山风电场的指定机位该有多难!
  
  高龙山主体呈东西走向,山脊总长约14千米。高龙山风电场位于江西省永丰县与乐安县两县交界处的高龙山山脉山脊上,海拔在585~1063米。






 
  开发建设高山风电场须挖山修路,难免会伤害到道路下边坡的原有生态,可以说,这是高山风电场施工难以根除的“顽疾”,但华能江西清洁能源公司高龙山项目部决心予以根治,真正将守护青山绿水落地于高龙山风电场。
  
  几经实地勘察路况和集中专家智慧,项目部最确定了“下边坡零扰动”的道路施工方案,这是该方案首次应用于国内高山风电场开发建设。
  
  所谓“下边坡零扰动”,就是在施工过程中将“开挖边线”向山体内侧平移,除沟壑、道路内弯半径不满足大件运输车辆转弯半径等必须要进行回填外,所有余土外运至弃土场,最大限度保护下边坡原有植被不受扰动,维持下边坡原有生态。
  
  彭强解释说,“下边坡零扰动”方案虽然增加了土方开挖量,施工进度有所影响,但保证了路基全断面强度,从根本上保障大件运输安全,而且道路下边坡无需再进行挡墙设计及绿化。这样,施工范围基本可以控制在征地红线范围内,最大限度规避林地、国土违法违规占地风险,也基本避免下边坡塌方、水土流失等现象。
  
  作为高龙山风电场建设参与者,远景能源项目工程师对项目建设进程中的环保措施印象深刻。他指着山道绿油油的上边坡说,边坡的环保防护使用了“客土喷播”施工技术,也就是通过混凝土搅拌把绿化基材、种植土、纤维及混合植被种子搅拌均匀,形成基材混合物由输送管到达喷枪口与来自水泵的水流汇合,使基材混合物团粒化,并通过喷枪射到坡面,在坡面形成植物的生长层,实现风电场工程与环境的协调统一。
  
  为了与“下边坡零扰动”施工方案形成互动效应,高龙山风电场项目组与江西省水利规划设计研究院、江西省水土保持协会等专业机构合作,系统开展了水土保持、植被恢复及绿化物种多样性等专项课题研究,制定出“表土剥离重复再利用”“上边坡客土喷播”“藤本植物异地培养移栽”等专项方案,有效解决高山风电场水土保持、保护与修复方面的疑难杂症。
  
  在山顶,一台标有“中国华能”字样的风电机组旁,上述工程师向记者介绍说,这座高山风电场的装机容量为8万千瓦,2018年11月20日,36台风电机组顺利通过240小时试运行,提前41天完成既定投产目标。
  
  本质上,华能江西清洁能源公司将高龙山项目建设成“生态友好型、绿色环保型”风电场,为推动华能集团在江西能源结构调整、转型升级及地方经济社会发展提供安全可靠清洁电力保障。
  
  2020年6月12日,高龙山风电场获得2020年度“中国电力优质工程奖”,成为江西省首个高标准通过中国电力优质工程评审的风电项目,代表国内同期、同类项目的先进水平,是我国电力建设行业工程质量的最高荣誉。
  
  山区风电施工关键技术
  
  从0到1,华能江西清洁能源公司将高龙山风电场“友好”方案复制应用到打鼓寨风电场。
  
  打鼓寨风电场是江西省重点调度工程,是广昌县推进绿色发展战略,打造生态旅游建设“广昌样板”的重要工程。风电场工程场址位于广昌县和南丰县境内,风电场山脊长度20千米,呈南北走向,海拔700~1100米,因距离打鼓寨最近而得名。据《江西省广昌县地名志》记载,打鼓寨位于武夷山脉南段,赣闽省界,主峰海拔1076.6米,顶部多为高草,山腰以下是松、杉、竹林,高峻险要,古时筑有寨栅,山顶似鼓,故得其名。
  
  山脊上建风电场,与生态友好的背后是“山区风电施工关键技术”的支撑。实际上,这项技术源于高龙山风电场,但在应用于打鼓寨风电场工程施工中得到了优化,有点“青出于蓝胜于蓝”的意味。2020年8月22日,打鼓寨风电场获第四届“全国设备管理与技术创新成果二等奖”。
  
  了解这项技术后,记者发现它并非单项技术,而是一个施工技术体系,包括山地风电工程快速施工技术、风电机组及塔架和基础耦合体系损伤监测识别技术,以及便捷的施工支撑、保护工具等。其价值是在确保风电场工程与生态环境友好的基础上,缩短了施工工期,直接降低山区风电场建设成本。
  
  即便这一体系在高龙山风电场建设中得到了闭环验证,但在打鼓寨风电场建设施工中,项目工程施工组还是结合风电场实际对某些工程环节进行了综合模拟验证,上升到规范或标准的高度。比如风电机组基础浇筑环节,涉及初凝时间、搅拌站出力、罐车容量、罐车数量、来程时间、回程时间、风机位打灰时间等,进行综合模拟旨在确保浇筑安全的情况下实现时间、资源配置等因素的最优化,取得最佳施工效率和最优环保成本。
  
  细节决定了打鼓寨风电场与生态环保友好的走向,让风电机组融入环境的同时,站在山顶上的“荷花”风电机组也让人产生美好向上的遐想。广昌县是闻名遐迩的“中国白莲之乡”,沿着打鼓寨山脊一眼望去,分布着跨越江西和福建两省的风电机组,要问哪些属于江西,只要看到淡青色塔筒表面的荷花图案,那定是江西的风电机组,也就是华能江西清洁能源公司的风电机组。
  
  在打鼓寨山顶,记者遇见来这儿爬山游玩的几个年轻人。他们认为,风电机组竖立在海拔千米的山顶,显示了风电很高的技术含量。在这儿开发建设风电场的公司在风电机组塔筒、配电房上喷绘莲花图案,也蛮用心。荷花中通外直,不蔓不枝,出淤泥而不染,濯清涟而不妖,其高尚品格,历来为诗人墨客歌咏绘画的题材之一,这样的风电场让当地人有了亲近和品格感。
  
  提到打鼓寨风电场,彭强这样对记者说,在山上建风电场开发清洁能源,当然要百分之百尽心尽力做好项目水土保持工程。在现场,记者沿山路行走,看到上边坡绿油油的植物已与山体上的灌木衔接融为一体,成为生态固土的主力。
  
  现场工程师告诉记者,打鼓寨风电场的装机容量为9.4万千瓦,是江西单体容量最大的风电场。项目水土保持是一项复杂又精细的工程,仅工程常用种籽就有10余种,包括多花木兰、格桑花、狗尾草、狗牙根、狼尾草、马尾松、三叶草、盐肤木等,至于使用哪种草籽,则视水土保持工程需要而定。无论使用哪种草籽,都涉及多个细致的施工环节,比如道路上边坡涉及人工清理坡顶及坡面、土壤过筛以提高质量、钢丝网张挂及加固、基材及草籽喷播附着作业、人工对喷播面草籽补撒、缠绕草绳以增加附着力、洒水养护及追肥等多个施工环节,而且需要长期持续的维护,考验的是一颗敬重山体生态的心。
  
  山地风电平价可期
  
  同样考虑环保因素,由于山地地形及气象复杂性,山地风电场建设成本要高于平原风电场,实现平价的难度更大。彭强说再难,江西高山风电场开发建设必须要实现平价,这是江西风电可持续发展的唯一选择。
  
  从高龙山风电场和打鼓寨风电场的年利用小时数来看,即便再进行运维优化也还不具备平价的可能,但仍可以从这两个风电场预期未来江西高山风电场平价的可能性。
  
  高龙山风电场安装28台远景能源EN-121/2.2MW和8台EN-131/2.3MW智能风电机组,装机容量为8万千瓦,2019年的年利用小时数为2334小时,高于可研利用小时数;2020年上半年的利用小时数为1516.5小时,预计全年利用小时数可达2750小时。彭强说,高龙山风电场于2018年年底投产,2019年的利用小时数是最基础的数据,通常来说,可研发方案比较保守,所以,实际利用小时数高于可研也比较正常,但高于可研利用小时数十几个百分点也蛮惊喜。至于为什么,后来的微观选址及机型优化是一个重要因素。
  
  按照可研方案,高龙山风电场安装40台2MW风电机组,后来远景能源参与到微观选址和机型优化流程中,经过反复计算最终形成28台2.2MW和8台2.3MW风电机组的混排方案。在总装机容量不变的前提下,不仅节约工程造价近8295万元,年发电量收益还可增加约142.16万元。
  
  彭强特别强调,高山风电场的利用小时数与风速正相关,单纯用利用小时数来比较风电场项目优劣,不但不客观,也容易误导人们的认知。据可研方案,打鼓寨风电场安装40台2MW风电机组,后经再优化,最终采用远景能源的第二代智能风电机组,也就是141米叶轮直径的山地3.0MW、2.5MW智能风电机组,装机容量为9.4万千瓦,2019年11月29日投产,基于2020年上半年的运行数据,预计全年利用小时数可超出可研水平的20个百分点。
  
  这说明随着智能风电机组代际演进,高山风电场可以获得更高的利用小时数,这让江西山地风电场实现平价变得可期。好消息是,基于华能河南分公司汤阴平原项目现行运行数据研判,远景能源的156米叶轮直径3.0MW智能风电机组可以实现3000小时以上的年利用小时数,可将风电场全生命周期电价降至0.3元/千瓦时,低于河南省的标杆上网电价0.3779元/千瓦时,风电场全生命周期收益率可达7%以上。
  
  尽管江西高山风电场的千瓦造价成本要高于汤阴平原风电项目,但仍有降低成本的空间。据彭强介绍,华能江西清洁能源公司基于已建成投产的蒋公岭、湖沙咀、灵华山风电工程建设的成功经验,从精益基建单元成本管理入手,抓住影响造价的变动成本项目进行过程设计优化,对挡墙水沟形式、道路路径及长度、平台尺寸、基坑深度等进行专题优化,做到“一处一方案”,成功探索出降低单位千瓦造价成本的“航标灯式”方案,这会照亮江西高山风电场向平价目标迈进的路径。
  
  远景能源风电场设计负责人对华能江西清洁能源公司“航标灯式”降本方案表示认同。同时,他也表示,远景能源智慧风电场格林平台也可以对山地风电场的设计优化提供服务,以进一步降低山地风电场的初始投资成本。
  
  实际上,远景能源智慧风电场格林平台智能寻优设计模块已积累千余个山地风电场设计案例,工程设计案例闭环验证显示,山地风电场工程建设成本平均降低25%以上。
  
  早在2013年,远景能源格林平台将超千万亿次高性能计算资源引入到风电行业,实现高精度流体仿真和气象模式,历经7年的进化把感性的工程经验和理性的工程知识映射到量化的数字空间,实现了智能的协同优化和可沉淀闭环的工程设计,大大提升所有应用模型的精度和可靠性,为提升山地风电项目系统工程设计精准度、下探更优平准化度电成本(LCOE)提供平台化支撑。
  
  新一代格林平台通过使用高阶流场分析DES模型,实现对山地风电场地形地景的全尺寸精细仿真,可准确模拟出随时间变化的流场信息、风电机组叶轮面内的风况变化情况,再通过机器学习、孪生网络结构模型修正设计误差,从而提升了发电量评估精度,进而得到了更为精准的全场最优LCOE,这是解锁平价风电的一把钥匙。
  
  这也有助于华能江西清洁能源公司实现用平价风电让“江西碧水常流、蓝天常在”的心愿。
 
关键词: 风电
 

 
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