黃柏涵

川北低風速地區(qū)山地風電發(fā)展初探

黃柏涵

風電作為新能源在中國“三北”和沿海地區(qū)已經(jīng)得到大規(guī)模發(fā)展，而在南方卻處于起步階段。本文通過川北風電調(diào)研，從設備技術進步、開發(fā)方式創(chuàng)新、電源結構互劑、電網(wǎng)結構完善、調(diào)度集中控制、配套政策支持等方面分析了廣元風電開發(fā)的優(yōu)劣勢及成功實踐，為川北及南方低風速地區(qū)山地風電發(fā)展提供了經(jīng)驗借鑒。

山地風電 技術進步 風電開發(fā) 低風速地區(qū) 川北

1 川北地區(qū)風資源狀況

四川省風能資源主要分布在川西高原和盆周山區(qū)，海拔高度1000m～3000m，具體地區(qū)包括三州地區(qū)、攀枝花，以及盆周山區(qū)的廣元、巴中、達州、綿陽、廣安、雅安等，在全省土地總面積48.5萬km2的土地面積上風能儲量為8835萬kW。根據(jù)前期風能普查和詳查成果，結合數(shù)值模擬的風資源結果，可以判斷在川西高原山地區(qū)和盆地山區(qū)部分地區(qū)具有能夠滿足開發(fā)的風能資源。其中，川西高原山地區(qū)的涼山州、甘孜州、阿壩州、攀枝花風資源優(yōu)良，具備良好的可開發(fā)性；盆周山區(qū)的廣元、巴中、達州、綿陽、廣安、雅安等地區(qū)風資源較為貧乏，局部滿足可開發(fā)條件。如廣元市整體屬于風能資源貧乏區(qū)，但部分區(qū)域風能資源可利用開發(fā)。沿嘉陵江流域由北向南，廣元利州區(qū)、朝天區(qū)、劍閣縣、昭化區(qū)風資源可開發(fā)條件較好，旺蒼縣次之，蒼溪縣、青川縣再次之。

2 廣元風電開發(fā)的優(yōu)劣勢

廣元市山地分布廣泛，地貌類型復雜，屬于風資源總體貧乏、部分區(qū)域風能資源可利用區(qū)，但具有送出就近、地質條件好、交通便捷、政策優(yōu)惠等外部優(yōu)勢條件，隨著設備進步，低風速風機的發(fā)展，相對于風資源富濟地區(qū)，其風電開發(fā)具有自己的特點。

2.1 廣元風電開發(fā)的劣勢

同兄弟地區(qū)相比，廣元市的風電開發(fā)存在風資源先天不足的劣勢，地區(qū)風資源差異顯著，表現(xiàn)為：

2.1.1 廣元市可開發(fā)風能資源在130萬kW以上，其中利州區(qū)、朝天區(qū)裝機約70萬kW。而涼山州風電理論蘊藏量約1200萬kW，技術可開發(fā)量約1000萬kW，全州17個縣市均有具備開發(fā)價值的資源點。

2.1.2 廣元市區(qū)域80m高度年平均平速5m/s～6.5m/s，年平均風功率密度在200W/m2左右，年利用小時數(shù)平均在1800h～2300h。而涼山州地區(qū)80m高度年平均風速均在6m/s～10m/s，年平均風功率密度均超過200W/m2，年利用小時數(shù)最高可達4000h以上，有非常高的開發(fā)價值。

2.2 廣元風電開發(fā)的優(yōu)勢

風資源狀況的明顯差異對廣元風電項目的開發(fā)帶來一些不利影響，但廣元地區(qū)完備的配套電網(wǎng)架構、風水互補的能源結構、優(yōu)良的投資環(huán)境是其他地區(qū)不具備的優(yōu)勢。隨著低風速山地風電機組制造技術的發(fā)展，廣元地區(qū)的風資源開發(fā)利用價值也逐步得以實現(xiàn)。

2.2.1 低風速風機使廣元風資源開發(fā)成為可能。2012年芳地坪風電場項目使用了東汽FD89型號風電機型作為項目主機，機組葉片直徑89m，單機容量1500kW；2016年開工建設的望江坪、涼水泉風電場主機機型葉片直徑116kW，單機容量2000kW。這些風電項目使用的低風速山地風力發(fā)電機組，其長葉片增大了掃風面積，大容量提升了發(fā)電效率，整體風力轉化提升20%以上，使川北風資源開發(fā)變成為現(xiàn)實。根據(jù)東汽最新研發(fā)成果，2017年上半年將推出直徑127m長葉片、2000kW容量的低風速山地風電機型，該機型適合于廣元、綿陽等資源匱乏、低風速地區(qū)。同時，金風、遠景、華創(chuàng)等風機廠家也在不斷的研發(fā)低風速地區(qū)風機。

2.2.2 廣元地區(qū)電網(wǎng)構架完備，山地風電接入消納便捷。廣元電網(wǎng)是四川西北電網(wǎng)的一部分，也是四川電網(wǎng)與西北電網(wǎng)相聯(lián)系的一個通道，南面通過4條220kV線、2條110kV線路與綿陽電網(wǎng)相聯(lián)，北面通過2條220kV線路與外界相聯(lián)(1條與西北電網(wǎng)相聯(lián)系，1條為阿壩州九寨溝地區(qū)的電源送出通道)。截至2015年底，廣元電業(yè)局經(jīng)營區(qū)域擁有35kV及以上變電站77座，主變122臺，變電容量3573.5MVA，線路175條，長度3377.365km?！笆濉逼谀瑥V元220kV電網(wǎng)以廣元500kV變電站為主供電源，圍繞整個廣元市負荷中心主要形成了2個220kV環(huán)網(wǎng)，即：圍繞青川與朝天——雪峰——洪江——蒼溪——廣元500kV變電站的220kV不完全雙環(huán)網(wǎng)，圍繞赤化與廣元500kV站——袁家壩——寶珠寺的220kV不完全雙環(huán)網(wǎng)。每一個110kV變電站均由兩個以上電源供電，在110kV系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠將負荷在兩個220kV變電站和110kV環(huán)網(wǎng)中互相轉供，供電可靠性大大提高。廣元市穩(wěn)定的電網(wǎng)架構，遍布全市各個區(qū)縣的接入站點，強大的本地消納及外輸通道是三州無法比擬的優(yōu)勢所在，單個風電項目較火電、水電項目小，方便就近接入，對電網(wǎng)的沖擊不大。廣元現(xiàn)有已核準擬開工的33.6萬kW項目接入均完全能夠就近消納，電網(wǎng)運行穩(wěn)定，外送通道暢通。隨著電網(wǎng)在未來不斷完善調(diào)整架構，能夠滿足風電開發(fā)區(qū)域規(guī)模性風電場分散接入需求。

2.2.3 當?shù)仉娋W(wǎng)水風互濟，風電消納能力及潛力巨大。廣元電網(wǎng)的電源以水電為主，隨著白龍江梯級電站的全部投產(chǎn)送入和嘉陵江梯級電站陸續(xù)發(fā)電，豐期略有盈余，枯期均需要從主網(wǎng)輸入電力，目前已具有寶珠寺、亭子口兩座水庫年調(diào)節(jié)大型電站，“十二五”期間新增裝機容量137.4萬kW，2015年末廣元電網(wǎng)電源總裝機容量達到226.95萬kW，其中97%為水電裝機，“十三五”將規(guī)劃建設罐子壩年調(diào)節(jié)水庫電站。2015年豐水期電力盈余為7.7萬kW，枯期電力缺額為74萬kW。至2020年，隨著廣元地區(qū)的負荷增長，廣元電網(wǎng)豐水期電力缺額66.29萬kW，枯水期電力缺額124萬kW，消納當?shù)仫L電能力及潛力巨大。廣元風電項目的開發(fā)有利于能源結構的多元化和能源季節(jié)性互補。根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析，廣元地區(qū)普遍3月～5月、9月～11月風速較大，日內(nèi)夜間(19點至次日8點)時段風速和風功率密度較大。對以水電為主的電網(wǎng)，平枯水期和平水時段的電量，正是電力系統(tǒng)極為需要的。

2.2.4 通過集中調(diào)度提升管理，降低運行成本，提升風場效率。隨著廣元風電項目規(guī)模發(fā)展，建設風電場集中控制中心，以生產(chǎn)調(diào)度信息為平臺、以集中監(jiān)控為手段、以優(yōu)化調(diào)度為目的，實現(xiàn)同一業(yè)主所有風電場項目的集約化管理，可增強核心競爭力和管控力。最大程度降低運維成本，以目前廣元3萬kW裝機的風電場為例，風電場配備運行人員15人，10個風電場需配備運維人員150人，而集控中心建成以后，運維人員約72人左右，人員縮減在50%左右，裝機越大，人員縮減越多，運維成本相應越低。

2.2.5 廣元市有效利用“政府的手”引導山地風電發(fā)展。在風電開發(fā)中同新農(nóng)村建設及精準扶貧相結合，達到既服務三農(nóng)，又降低川北風電成本，增強了風電開發(fā)競爭力，促進了良性發(fā)展。在項目的建設過程中，廣元地方政府發(fā)揮著主導、引導、推動和促進作用，形成了一套川北地區(qū)特有的項目開發(fā)機制——“五個結合”，即項目建設與林區(qū)管護建設相結合、與通鄉(xiāng)通村道路建設相結合、與新農(nóng)村建設相結合、與精準扶貧建設相結合、與旅游環(huán)線建設相結合，引導政策資金與風電開發(fā)進行必要的結合，實現(xiàn)雙贏，使得具備了經(jīng)濟可開發(fā)性。同時與林區(qū)管護建設相結合，有效地提升了地方林區(qū)管護效率，減少項目林地占用面積；與通鄉(xiāng)通村道路、新農(nóng)村建設以及精準扶貧相結合有效地減少政府與企業(yè)重復投入，改善偏遠鄉(xiāng)村道路條件，加快新農(nóng)村建設進度，進而改善民眾生活質量，加快地區(qū)集約化進程，加速貧困地區(qū)全面脫貧致富。“五個結合”機制的形成，有效提升了項目開發(fā)建設進度，降低投資，用政府的“手”彌補了川北風資源相對較差的“先天不足”，同時也給當?shù)匕傩蘸驼畮砹顺愂找酝獾母鄬嵒荨?/p>

3 川北山地風電成功實踐和發(fā)展前景

3.1 成功實踐——芳地坪風電廠

中國大唐芳地坪風電廠是川北地區(qū)第一個風電廠，于2014年12月14日正式投產(chǎn)發(fā)電，項目總投資2.5億元，2015年運行穩(wěn)定，上網(wǎng)結算電量約4800萬kW.h，銷售收入約2500萬元，實現(xiàn)盈利134萬元，實現(xiàn)了投產(chǎn)當年即穩(wěn)定、即盈利。2016年以來，項目運行安全、穩(wěn)定，上半年實現(xiàn)發(fā)電943h，全年可望將達到1800h。隨著低風速風機的發(fā)展，后期風場均將達到2000h以上。實踐數(shù)據(jù)顯示，在國家電價的補貼以及地方政策的補充下，廣元風電的開發(fā)是可行的。

3.2 發(fā)展前景

通過集約開發(fā)實現(xiàn)規(guī)模效益，建設川北100萬風電基地，實現(xiàn)次風資源地區(qū)山地風電大發(fā)展。川北地區(qū)風資源條件先天不足，但通過規(guī)模化開發(fā)、集約性經(jīng)營降低成本，加上當?shù)卣畠?yōu)惠政策的補充平衡，使川北風電項目具備可開發(fā)性。通過集約開發(fā)形成規(guī)模效應，集中控制調(diào)度有效降低成本，提升競爭力，提高效益。廣元市風能開發(fā)的初期實踐成功后，廣元已經(jīng)規(guī)劃并開工建設了一批風電項目，根據(jù)現(xiàn)有測風數(shù)據(jù)論證，已建設和規(guī)劃的風電項目達100萬kW。廣元市正積極推進100萬kW風場戰(zhàn)略，為實現(xiàn)次風資源地區(qū)山地風電大發(fā)展和建設川北山地風電基地打下堅實基礎。

4 結語

隨著科技進步，低風速風機開發(fā)日益成熟，提升了市場競爭力，一些現(xiàn)在處于二、三類的風資源將能夠得到開發(fā)，廣元風電開發(fā)的初期實踐，從設備技術進步、開發(fā)方式創(chuàng)新、電源結構互補、電網(wǎng)結構完善、調(diào)度集中控制、配套政策支持等方面，為川北100萬kW風電基地的建設提供了成功的經(jīng)驗和范本，必將在后期風電開發(fā)中發(fā)揮重要作用。同時也為南方次風地區(qū)發(fā)展山地風電提供了經(jīng)驗借鑒。

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2095-1809(2017)01-0104-03