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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(dǎo)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(xué)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。
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????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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)進行風電機組的設(shè)計。
??? 我國對低風速一直沒有明確的指導(dǎo)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(shè)計的風電機組選取設(shè)計條件各異，由此進行設(shè)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(shè)計制造成本高，不利于風場度電成本降低等問題。
??? 本《導(dǎo)則》的出臺，將指導(dǎo)、規(guī)范低風速風力發(fā)電機組設(shè)計和選型工作，確保風電機組設(shè)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(xué)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(fù)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(guān)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(yīng)成本的增加。
??? 另外，由于地形復(fù)雜，運輸成本、道路修建成本、吊裝成本也將相應(yīng)增加，導(dǎo)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(fù)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(yīng)的指導(dǎo)標準規(guī)范，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(fù)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(xué)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(guān)注的問題。
??? 另外，該《導(dǎo)則》在對低風速型風電機組進行規(guī)范化的同時，還重點關(guān)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(dǎo)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(shè)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(guān)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(dǎo)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(dǎo)則》明確了低風速風電開發(fā)過程中必須考慮的因素。
??? 例如，低風速風電開發(fā)過程中，務(wù)必關(guān)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，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(dǎo)則》主要是針對風電場機組選型，那么，對整機商設(shè)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)則》的出臺，國內(nèi)眾多廠商在低風速機組的設(shè)計之初就有了明確的依據(jù)?！秾?dǎo)則》明確了低風速機組應(yīng)該考慮哪些項點，對國內(nèi)整機廠商的設(shè)計、生產(chǎn)有明確的指導(dǎo)意義。
??? 首先，低風速風場建設(shè)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(dǎo)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(shè)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(shè)成本，所以需要整機廠商在做出更多的創(chuàng)新性設(shè)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(guān)注。《導(dǎo)則》指出，塔架高度應(yīng)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(guān)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(shè)成為必須。南方風場風資源開發(fā)難度大，地形復(fù)雜，風況多變，好資源難尋?！秾?dǎo)則》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(guān)。
??? 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。
