程靜文 程旭強

當前，開發(fā)利用可再生能源已成為世界各國保障能源安全、加強環(huán)境保護、應對氣候變化的重要措施。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國能源需求持續(xù)增長，能源資源和環(huán)境問題日益突出，加快開發(fā)利用可再生能源已成為我國應對日益嚴峻的能源環(huán)境問題的必由之路。目前我國正在大力倡導低碳能源戰(zhàn)略，而風電已經(jīng)開始并將繼續(xù)成為實現(xiàn)低碳能源戰(zhàn)略的主力技術(shù)之一。

在國家能源政策大力發(fā)展清潔非化石能源的大背景下，風電將得到快速發(fā)展。

我國風能資源豐富，開發(fā)潛力巨大，目前，我國風電開發(fā)已進入規(guī)?；l(fā)展階段，在風能資源評價、風電工程勘測設(shè)計、風電建設(shè)和運行、風機設(shè)備研制等方面均已達到一定的能力和水平，風電必將成為未來能源結(jié)構(gòu)中一個重要的組成部分。

根據(jù)相關(guān)資料，我國陸上3級（70 m高）及以上風能技術(shù)開發(fā)量在26億kW以上，現(xiàn)有技術(shù)條件下實際可裝機容量可以達到10億kW以上。此外，在近海海域，風電實際可裝機容量約為5億kW。從風能資源潛力和可利用土地、海域面積等角度看，在現(xiàn)有風電技術(shù)條件下，我國風能資源足夠支撐10億kW以上風電裝機，風電可以成為未來能源和電力結(jié)構(gòu)中的一個重要的組成部分。到目前為止，我國僅完成風電裝機容量約1.48億kW。說明我國風電發(fā)展任務(wù)艱巨，仍然任重而道遠。

在大力開發(fā)風電的大背景下，如何更快地建設(shè)風電場，如何確定較為合理的風電建設(shè)工期，對于依照自然規(guī)律和工程建設(shè)內(nèi)在的規(guī)律，合理制定風電開發(fā)建設(shè)計劃，具有深遠的現(xiàn)實意義。而合理的風電建設(shè)工程首臺機組風電工期的確定將顯得更有意義，是一個值得探討的問題，本文就是針對這一問題而展開的。

1 我國部分風電場首臺機組發(fā)電工期

我國從1980年修建浙江寧波北侖笠山風電試驗場開始拉開風電資源開發(fā)的序幕，至今只有36年。在短暫的開發(fā)歷程中，風電裝機從無到有，從少到多，主要經(jīng)歷了技術(shù)制約、消納制約等制約過程，風電由1981年笠山風電場最初的14 kW到1990年的37.4 kW，從2000年的34萬kW到2005年的126萬kW、2010年的3 100萬kW和2016年的約1.48億kW，經(jīng)歷了試驗探索、緩慢起步、加速發(fā)展和高速發(fā)展等階段，目前正處于高速發(fā)展的初期階段，未來發(fā)展前景廣闊。

文章收集整理了2007—2016年最近10年來，部分已完成首臺機組發(fā)電或完工的31個陸上風電場的首臺機組發(fā)電工期資料，裝機容量約200萬kW，其中5萬kW級風電場24座，10萬kW級風電場5座，15萬kW以上級風電場2座。雖然不是我國企業(yè)設(shè)計施工風電場的全部，但涵蓋內(nèi)蒙古、甘肅、河北、遼寧、北京、云南、四川、貴州、湖南、河南、浙江、江西等區(qū)域，涵蓋我國“三北”地區(qū)、東南沿海和內(nèi)地等地，基本不失一般性，希望能從統(tǒng)計資料中分析得出概略性的結(jié)論。

2 首臺機組發(fā)電工期的統(tǒng)計分析

2.1 與首臺機組發(fā)電相關(guān)的項目分析

風電場工程項目建設(shè)一般由升壓站建筑及安裝工程、風機及箱變基礎(chǔ)工程、風機及箱變安裝工程、集電線路工程、輸電線路工程、道路工程、電氣設(shè)備采購運輸、主要建筑材料采購運輸?shù)葮?gòu)成。

與首臺機組發(fā)電相關(guān)的項目幾乎涵蓋以上所列各項，但處于關(guān)鍵線路上的控制性項目主要是升壓站建筑及安裝工程，其它項目一般均不會控制首臺機組發(fā)電工期。

升壓站的建筑及安裝工程工期主要與升壓站的規(guī)模有關(guān)，升壓站的規(guī)模主要與風電場的裝機容量和升壓站的電壓等級規(guī)模相關(guān)，因此，以下將就風電場的裝機容量和升壓站電壓等級規(guī)模分別與首臺機組發(fā)電工期的關(guān)系進行分析研究，以期找到相關(guān)規(guī)律性，作為確定風電工程首臺機組發(fā)電合理工期的指導性依據(jù)。

2.2 首臺機組發(fā)電與風電場裝機容量之間的關(guān)系分析

根據(jù)所收集的2007—2016年最近10年來部分已完成首臺機組發(fā)電或完工的31個陸上風電場的首臺機組發(fā)電工期資料，按風電場裝機容量與首臺機組發(fā)電工期繪制散點圖，如圖1所示。

圖1 陸上風電首臺機組發(fā)電工期與風電場裝機容量關(guān)系散點圖

2.2.1 5萬kW級風電場首臺機組發(fā)電工期分析

由圖1可看出，對于5萬kW級風電場，首臺機組發(fā)電工期的總體分布區(qū)間為3.3～22個月，其中短于5個月的共有3個風電場，短于8個月的共有7風電場，且有些項目使用既有升壓站，無升壓站建設(shè)任務(wù)；長于15個月的僅有3項，其中1項場區(qū)海拔較高，在3 000～3 500 m。即從總體分布區(qū)間看，施工條件較好，或既有升壓站的部分風電場，其首臺機組發(fā)電工期較短，小于8個月；施工條件較差的風電場，其首臺機組發(fā)電工期較長，長于15個月，而絕大部分風電場的首臺機組發(fā)電工期較為集中，處在8～15個月的區(qū)間內(nèi)。

2.2.2 10萬kW級風電場首臺機組發(fā)電工期分析

由圖1可看出，對于10萬kW級風電場，首臺機組發(fā)電工期的總體分布區(qū)間為15～20個月，其區(qū)間較為集中，沒有過于明顯的分散現(xiàn)象。

2.2.3 15萬kW及以上級風電場首臺機組發(fā)電工期分析

由圖1可看出，對于15萬kW及以上級風電場，由于大部分風電場單期開發(fā)一般多為5萬kW級風電場，其次是10萬kW級風電場，單期開發(fā)15萬kW及以上級風電場較少，目前只收集到2座該量級風電場的資料，而且都是近幾年發(fā)電的項目，其首臺機組發(fā)電工期的總體分布區(qū)間為15.5～16個月，比較巧合的是其區(qū)間較為集中，且包含在10萬kW級風電場15～20個月的區(qū)間之內(nèi)。

因此，就風電場單期開發(fā)的裝機容量多為5萬kW級，10萬kW及以上級風電場確實較少，且15萬kW及以上級風電場其首臺機組發(fā)電工期的總體分布區(qū)間較為集中地包含在10萬kW級風電場15～20個月的區(qū)間之內(nèi)。所以，可將其合并，暫統(tǒng)稱為10萬kW及以上級風電場，其首臺機組發(fā)電工期區(qū)間為15～20個月。

陸上風電首臺機組發(fā)電工期與風電場裝機容量關(guān)系詳見表1。

表1 陸上風電首臺機組發(fā)電工期與風電場裝機容量規(guī)模關(guān)系表

2.3 首臺機組發(fā)電與升壓站電壓等級規(guī)模之間的關(guān)系分析

根據(jù)所收集的2007—2016年最近10年來部分已完成首臺機組或完工的31個陸上風電場的首臺機組發(fā)電工期資料，按風電場升壓站電壓等級規(guī)模與首臺機組發(fā)電工期繪制散點圖，如圖2所示。

圖2 陸上風電首臺機組發(fā)電工期與風電場升壓站電壓等級規(guī)模關(guān)系散點圖

2.3.1 66 kV級升壓站風電場首臺機組發(fā)電工期分析

由圖2可看出，66 kV級升壓站在我國建設(shè)的數(shù)量非常有限，收集到的資料中僅有2座，其首臺機組發(fā)電工期的總體分布區(qū)間為5～8個月。雖然不多，但從圖2的趨勢看，其首發(fā)工期短于110 kV級升壓站較為集中的8～15個月。

2.3.2 110 kV級升壓站風電場首臺機組發(fā)電工期分析

由圖2可看出，對于110 kV級風電場，首臺機組發(fā)電工期的總體分布區(qū)間為3.3～19個月，而絕大部分風電場的首臺機組發(fā)電工期較為集中，處在8～15個月的區(qū)間內(nèi)。

2.3.3 220 kV級升壓站風電場首臺機組發(fā)電工期分析

由表1和圖2可看出，220 kV上級風電場，首臺機組發(fā)電工期的總體分布區(qū)間為4.5～22個月，而絕大部分風電場的首臺機組發(fā)電工期集中處在15～20個月的區(qū)間內(nèi)。

通過以上分析，得出陸上風電首臺機組發(fā)電工期與風電場電壓等級規(guī)模關(guān)系，詳見表2。

表2 陸上風電首臺機組發(fā)電工期與風電場升壓站電壓等級規(guī)模關(guān)系表

3 結(jié)語

本文收集整理了2007—2016年最近10年來，部分由我國企業(yè)設(shè)計施工并已完成首臺機組發(fā)電或完工的31座陸上風電場的首臺機組發(fā)電工期資料，風電場裝機容量規(guī)模涵蓋5萬kW級風電場24座，10萬kW以上級風電場7座；區(qū)域涵蓋內(nèi)蒙古、甘肅、河北、遼寧、北京、云南、四川、貴州、湖南、河南、浙江、江西等地區(qū)，涵蓋我國“三北”地區(qū)、東南沿海和內(nèi)地等地。根據(jù)該資料，分別按風電場裝機容量規(guī)模和風電場升壓站電壓等級規(guī)模，與首臺機組發(fā)電工期繪制散點圖。通過分析，發(fā)現(xiàn)首臺機組發(fā)電工期與風電場裝機容量規(guī)模和風電場升壓站電壓等級規(guī)模兩項指標有著較為密切的關(guān)系，經(jīng)分析結(jié)果為：

（1）對于5萬kW級和10萬kW及以上級裝機容量規(guī)模的風電場，其首臺機組發(fā)電工期均較為集中地分別處在8～15個月和15～20個月的區(qū)間內(nèi)。

（2）對于66 kV級、110 kV級和220 kV級升壓站規(guī)模的風電場，其首臺機組發(fā)電工期均較為集中地分別處在5～8個月、8～15個月和15～20個月的區(qū)間內(nèi)。

以上首臺機組發(fā)電工期分析的結(jié)論，對于地形、地質(zhì)、海拔、冬雨季水文氣象條件、對外交通條件、物資和設(shè)備供應條件、勞動力供應條件等施工條件較好的風電場，可以參考其較小值，對于以上施工條件較差的風電場，可以參考其較大值，來作為未來陸上相應規(guī)模的風電場設(shè)計和建設(shè)管理的較為合理工期的參考。