文 | 王海斌

分散式風(fēng)電接入條件及應(yīng)用場景

國家能源局發(fā)布的國能發(fā)新能〔2018〕30號文件規(guī)定，分散式風(fēng)電項(xiàng)目是指所產(chǎn)生電力可自用，也可上網(wǎng)且在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的風(fēng)電項(xiàng)目。

一、項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)滿足的技術(shù)要求

（1）接入電壓等級應(yīng)為110千伏及以下，并在110千伏及以下電壓等級內(nèi)消納，不向110千伏的上一級電壓等級電網(wǎng)反送電。

（2）35千伏及以下電壓等級接入的分散式風(fēng)電項(xiàng)目，應(yīng)充分利用電網(wǎng)現(xiàn)有變電站和配電系統(tǒng)設(shè)施，優(yōu)先以T或者π接的方式接入電網(wǎng)。

（3）110千伏（東北地區(qū)66千伏）電壓等級接入的分散式風(fēng)電項(xiàng)目只能有1個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，且總?cè)萘坎粦?yīng)超過50兆瓦。

（4）在一個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)接入的風(fēng)電容量上限以不影響電網(wǎng)安全運(yùn)行為前提，統(tǒng)籌考慮各電壓等級的接入總?cè)萘俊?/p>

政策將接入條件放寬至110千伏，項(xiàng)目容量和消納空間更大，分散式風(fēng)電市場會(huì)得到進(jìn)一步擴(kuò)張。采用項(xiàng)目核準(zhǔn)承諾制，優(yōu)先獲得補(bǔ)貼，鼓勵(lì)市場化投資，充分釋放支持分散式風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)的政策紅利，引入多元化主體加入分散式風(fēng)電項(xiàng)目投資，保障分散式風(fēng)電項(xiàng)目落地。鼓勵(lì)同一縣域內(nèi)的項(xiàng)目打捆開展前期工作，分散式風(fēng)電項(xiàng)目批量化或區(qū)域性招標(biāo)將成為主流。

二、分散式風(fēng)電項(xiàng)目應(yīng)用場景與定價(jià)機(jī)制

分散式風(fēng)電項(xiàng)目一般位于用戶負(fù)荷中心（變電站）附近，可以就近多點(diǎn)接入，實(shí)現(xiàn)就近消納、統(tǒng)一監(jiān)控。

應(yīng)用場景一：經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中東部和南方是開發(fā)分散式風(fēng)電的理想?yún)^(qū)域，打捆申報(bào)、建設(shè)、運(yùn)維幾萬千瓦的分散式風(fēng)電項(xiàng)目，經(jīng)過開關(guān)站匯集后接入就近的變電站，一般電壓等級涉及10/35千伏（110千伏電壓等級接入項(xiàng)目禁止向上一電壓等級反送；關(guān)于10/35千伏電壓等級反送規(guī)則，可咨詢當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司）。核準(zhǔn)時(shí)采用全額上網(wǎng)模式，上網(wǎng)電量由電網(wǎng)企業(yè)按照當(dāng)?shù)仫L(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)收購。對于110千伏（東北地區(qū)66千伏）電壓等級接入的分散式風(fēng)電項(xiàng)目，接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理按照集中式風(fēng)電場執(zhí)行。中廣核蘭考分散式風(fēng)電項(xiàng)目采用5臺GW121/2.0機(jī)組，機(jī)組匯集后通過開關(guān)站接入變電站，是該應(yīng)用場景的典型代表。

應(yīng)用場景二：也被稱為分布式風(fēng)電，各類高耗能的工業(yè)園區(qū)、工廠等是其理想用戶。另外，可與多能互補(bǔ)、智能微電網(wǎng)、鄉(xiāng)村風(fēng)電等融合，拓寬發(fā)展空間。通常利用自有土地，安裝幾臺機(jī)組直接接入用戶配電室。核準(zhǔn)時(shí)選擇“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式。自發(fā)自用部分電量可參與市場化交易，不享受國家可再生能源發(fā)展基金補(bǔ)貼，上網(wǎng)電量由電網(wǎng)企業(yè)按照當(dāng)?shù)仫L(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)收購。在該種商業(yè)模式下，需要對用戶抗風(fēng)險(xiǎn)能力及負(fù)荷消納能力進(jìn)行謹(jǐn)慎評估，防止出現(xiàn)電費(fèi)結(jié)算不及時(shí)或限電風(fēng)險(xiǎn)。金風(fēng)科技園區(qū)分散式風(fēng)電、江蘇大豐分布式風(fēng)電機(jī)組是該種模式的最早實(shí)踐和典型應(yīng)用。

分散式風(fēng)電風(fēng)能資源評估關(guān)鍵技術(shù)

由于分散式風(fēng)電項(xiàng)目的單體容量相對較小，風(fēng)能資源評估是否準(zhǔn)確對項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的影響更為明顯。評估資源的最好方法是在場區(qū)內(nèi)樹立測風(fēng)塔，采用滿一年的測風(fēng)塔數(shù)據(jù)對資源進(jìn)行準(zhǔn)確評估。但是在很多分散式風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)中，缺少測風(fēng)塔測風(fēng)的過程。面對這種情景，如何降低風(fēng)能資源評估的不確定性？本文主要從氣象數(shù)據(jù)獲取、地形信息數(shù)據(jù)獲取、流場的仿真模擬等三方面闡述分散式風(fēng)電中的風(fēng)能資源評估技術(shù)。

一、氣象數(shù)據(jù)獲取

1.風(fēng)電大數(shù)據(jù)技術(shù)

通過對分散式風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)行定位，利用風(fēng)電大數(shù)據(jù)平臺自動(dòng)匹配附近20千米以內(nèi)已建成的風(fēng)電場或者是周邊以往的測風(fēng)數(shù)據(jù)，對分散式風(fēng)電項(xiàng)目的資源進(jìn)行準(zhǔn)確評估。

每一臺風(fēng)電機(jī)組就是一座測風(fēng)塔。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，全國范圍內(nèi)已經(jīng)有大約8萬臺機(jī)組正在運(yùn)行中，通過機(jī)艙傳遞函數(shù)，將SCADA記錄的風(fēng)速數(shù)據(jù)還原到葉片前的自由流風(fēng)速；通過風(fēng)角、偏航角等參數(shù)還原機(jī)組位置處的風(fēng)向；通過SCADA記錄的秒級數(shù)據(jù)，對場區(qū)的湍流進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)算。利用運(yùn)行機(jī)組數(shù)據(jù)有效、準(zhǔn)確地評估分散式風(fēng)電項(xiàng)目場區(qū)內(nèi)風(fēng)況，也是在場區(qū)內(nèi)無塔情況下最好的資源評估辦法。

2.虛擬測風(fēng)塔技術(shù)

虛擬測風(fēng)塔技術(shù)是指，將風(fēng)電行業(yè)的兩大數(shù)據(jù)——測風(fēng)塔觀測數(shù)據(jù)和中尺度數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，根據(jù)不同的地形條件及項(xiàng)目特點(diǎn)使用不同的后處理方式，在230多萬種排列組合的結(jié)果中比選更優(yōu)的方案結(jié)果，結(jié)合人工智能方法進(jìn)行后處理，輸出完整年風(fēng)速數(shù)據(jù)，提升中尺度風(fēng)速模擬精度?，F(xiàn)有的虛擬測風(fēng)技術(shù)以金風(fēng)科技的GOLDWRF技術(shù)為主要代表，通過大量數(shù)據(jù)驗(yàn)證GOLDWRF輸出的虛擬測風(fēng)塔數(shù)據(jù)，在平原地形下風(fēng)速誤差約在0.1～0.3米/秒；對于復(fù)雜的山地地形，風(fēng)速誤差約在0.3～0.5米/秒。在項(xiàng)目的前期規(guī)劃階段，通過虛擬測風(fēng)塔技術(shù)可以為分散式風(fēng)電項(xiàng)目的資源評估提供相對準(zhǔn)確的風(fēng)能資源數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)“盲人摸象”的情況。

圖1 風(fēng)電場分布（左圖）和測風(fēng)塔分布（右圖）

3.激光雷達(dá)補(bǔ)測技術(shù)

激光雷達(dá)具有體積小、觀測域廣、便于移動(dòng)的特點(diǎn)，借助激光雷達(dá)對分散式風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)行至少3個(gè)月的風(fēng)速、湍流、切變觀測，進(jìn)一步獲取項(xiàng)目風(fēng)能資源參數(shù)，保證機(jī)組的安全性，降低投資的不確定性。通過激光雷達(dá)觀測的風(fēng)速數(shù)據(jù)，可用于分析選用項(xiàng)目風(fēng)區(qū)發(fā)電量最優(yōu)的機(jī)型；通過激光雷達(dá)觀測的湍流數(shù)據(jù)，可用于分析選用適應(yīng)場區(qū)湍流風(fēng)況安全的機(jī)型；通過激光雷達(dá)觀測的切變數(shù)據(jù)，可用于分析選用更適合場區(qū)經(jīng)濟(jì)性的輪轂塔架高度機(jī)組。激光雷達(dá)補(bǔ)測技術(shù)為分散式風(fēng)電項(xiàng)目資源評估中不可缺少的手段，能夠直接有效地保障機(jī)組的安全性。

二、地形信息數(shù)據(jù)獲取

1.無人機(jī)三維建模技術(shù)

所見即所得。無人機(jī)三維建模技術(shù)是分散式風(fēng)電項(xiàng)目地形數(shù)據(jù)獲取的新途徑，它基于空中航空攝影測量原理，利用高清影像和相應(yīng)的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過空中三角測量和構(gòu)建模型等過程生成覆蓋區(qū)域的三維實(shí)景模型，生成不同分辨率/覆蓋面積的三維實(shí)景模型，模型分辨率可高達(dá)厘米級，地物清晰可見。具有低成本、方便快捷、靈活機(jī)動(dòng)、高效率、高分辨率等特點(diǎn)。憑借自身的技術(shù)優(yōu)勢，可快速、高效獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，無人機(jī)三維建模技術(shù)成為傳統(tǒng)航空攝影測量的有效補(bǔ)充手段。

將無人機(jī)采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，生成超高厘米級分辨率的物理三維模型，通過結(jié)合VR、AR技術(shù)，還原現(xiàn)實(shí)分散式風(fēng)電真實(shí)場景。通過對分散式風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)行三維建模，不但可以減少時(shí)間經(jīng)濟(jì)成本，更能直觀了解項(xiàng)目現(xiàn)場情況，為項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供地形信息數(shù)據(jù)。

2.地物識別技術(shù)

圖2 虛擬測風(fēng)塔技術(shù)

圖3 無人機(jī)測繪流程圖

圖4 無人機(jī)三維建模技術(shù)

分散式風(fēng)電項(xiàng)目大多位于居民較多的平原地形，涉及的基本農(nóng)田、居民、森林等限制因素較多，如果到現(xiàn)場逐一排除，會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力。通過地物識別技術(shù)可快速準(zhǔn)確地劃分分散式風(fēng)電項(xiàng)目的限制性區(qū)域，以典型高分辨率遙感影像目標(biāo)機(jī)器樣本庫與特征庫建設(shè)為基礎(chǔ)，面向道路、房屋、水域等敏感區(qū)的檢測與識別，其識別準(zhǔn)確率高達(dá)85%左右，節(jié)省60%左右的時(shí)間。

三、流場的仿真模擬

分散式風(fēng)電有兩種應(yīng)用場景：第一種場景——全額上網(wǎng)的分散式風(fēng)電項(xiàng)目大多位于常規(guī)的平原、山地、戈壁、丘陵等地區(qū)。該類型分散式風(fēng)電項(xiàng)目的資源流場仿真與集中式風(fēng)電相同，使用WT、WindSim等CFD仿真軟件即可滿足擬評估；第二種場景——“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”的分散式風(fēng)電項(xiàng)目大多位于園區(qū)。園區(qū)型分散式風(fēng)電項(xiàng)目的最大特點(diǎn)就是園區(qū)內(nèi)的建筑、障礙物較多，該種特殊下墊面環(huán)境給資源的流場仿真模型帶來新的挑戰(zhàn)。

高精度仿真技術(shù)采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對園區(qū)型分散式風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)行3D建模，輸入氣象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)可高達(dá)0.5米×0.5米×0.5米級精度的流場仿真，進(jìn)而模擬出建筑樓宇之間的湍流、能量等資源參數(shù)，為園區(qū)型分散式風(fēng)電項(xiàng)目的機(jī)組排布提供數(shù)據(jù)支持，保障機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

圖5 地物識別圖

圖6 園區(qū)型分散式風(fēng)電項(xiàng)目湍流模擬圖

圖7 園區(qū)型分散式風(fēng)電項(xiàng)目發(fā)電量模擬圖

總結(jié)

隨著政策在全國的落地，分散式風(fēng)電將進(jìn)入快速發(fā)展期，并帶動(dòng)風(fēng)電行業(yè)裝機(jī)量持續(xù)快速增長，資源評估的重要性將得到進(jìn)一步凸顯。在開發(fā)分散式風(fēng)電項(xiàng)目中，優(yōu)先推薦運(yùn)用測風(fēng)塔對場區(qū)進(jìn)行測風(fēng)、準(zhǔn)確的資源評估。在無測風(fēng)塔的項(xiàng)目中，首先，通過風(fēng)電大數(shù)據(jù)技術(shù)、虛擬測風(fēng)塔技術(shù)、激光雷達(dá)補(bǔ)測技術(shù)獲取項(xiàng)目的氣象數(shù)據(jù)；再通過無人機(jī)三維建模技術(shù)、地物識別技術(shù)獲取地理信息數(shù)據(jù)；最后，通過高精度仿真技術(shù)來模擬項(xiàng)目的資源分布，保證項(xiàng)目設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。數(shù)字化、大數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)步為分散式風(fēng)電項(xiàng)目的發(fā)展保駕護(hù)航。