王素娟 劉霄 孫唯宓 周遵凱 呂龍剛

（1 中國(guó)電建集團(tuán)福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 福建福州 350003 2 水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院 北京 100120）

0 引言

隨著時(shí)間推移和技術(shù)進(jìn)步，一些達(dá)到設(shè)計(jì)壽命的風(fēng)電機(jī)組，或一些雖未達(dá)到設(shè)計(jì)壽命但效率低、安全性能差、維護(hù)成本高的機(jī)組，帶來(lái)了對(duì)舊有機(jī)組改造提升的需求和可行性。它們?nèi)绾瓮艘刍蚋脑?，將是未?lái)幾年國(guó)內(nèi)陸上風(fēng)電項(xiàng)目面臨的重要課題。伴隨我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量不斷攀升，10 年前的機(jī)組無(wú)論是在技術(shù)水平，還是質(zhì)量水平上，與現(xiàn)今相比都有很大差距，通過(guò)對(duì)現(xiàn)役風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)改造進(jìn)而提升發(fā)電量，成為增加收益的有效手段。

1 風(fēng)電技改現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)外風(fēng)電場(chǎng)技改的常規(guī)做法

國(guó)際上對(duì)風(fēng)電機(jī)組技改更新的研究起步較早，在20 世紀(jì)90 年代，美國(guó)和丹麥就開(kāi)始了風(fēng)電機(jī)組技改更新工作，此后荷蘭和德國(guó)也陸續(xù)開(kāi)始進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組技改更新。

根據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)的分類，風(fēng)電項(xiàng)目到期后有全部更新、延壽和退役3 種選擇，其中延壽指對(duì)已有風(fēng)電機(jī)組的部分部件（如發(fā)電機(jī)）升級(jí)、但風(fēng)電場(chǎng)的整體外在布局（如輪轂高度、選址、面積）保持不變的情況。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）將風(fēng)電機(jī)組的更新分為2 類，其中全部更新指在已有項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)完全拆除并替換風(fēng)電機(jī)組裝備（包含塔筒和基礎(chǔ)）；部分更新指在已有塔筒和基礎(chǔ)安裝新傳動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子、一些次要部件如變流器和電子器件也可能替換。相對(duì)于全部更新和新項(xiàng)目建設(shè)，部分更新的成本低且核準(zhǔn)簡(jiǎn)化，但發(fā)電量提升也小。

我國(guó)風(fēng)電發(fā)展初期，風(fēng)電機(jī)組以兆瓦級(jí)以下及1.5 MW 為主流。這些早期建設(shè)的老舊風(fēng)機(jī)，受限于技術(shù)條件，性能相對(duì)落后，風(fēng)資源優(yōu)良但發(fā)電小時(shí)數(shù)不高。隨著風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行時(shí)間年限的增加，部分老化風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行效率下降，故障率上升，發(fā)電效能變差，導(dǎo)致發(fā)電小時(shí)數(shù)會(huì)有一定程度的降低，國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)技改更新問(wèn)題也逐漸凸顯。

目前國(guó)內(nèi)老舊風(fēng)電場(chǎng)或者風(fēng)電機(jī)組技術(shù)改造工作總體可以分為技改增效和“以大換小”2 種方式：①技改增效，指在不改變?cè)瓩C(jī)組的風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)和底部塔筒的前提下進(jìn)行技術(shù)改造，提高風(fēng)電機(jī)組發(fā)電效率。此類項(xiàng)目技術(shù)改造難度和成本相對(duì)較低，對(duì)于處于運(yùn)營(yíng)期后期的風(fēng)電項(xiàng)目改造效益提升相對(duì)較大。其中通過(guò)葉片加長(zhǎng)的方式進(jìn)行機(jī)組改造后，單臺(tái)機(jī)組年小時(shí)數(shù)可以提升20%左右。②“以大換小”，指在整體拆除老舊機(jī)組后，重新建設(shè)新型高效的風(fēng)電機(jī)組提升風(fēng)電場(chǎng)整場(chǎng)效益的改造方式。根據(jù)初步調(diào)研，“以大換小”的改造方式涉及到用地變更、環(huán)境評(píng)價(jià)、電力業(yè)務(wù)許可變更等政策問(wèn)題，由于目前國(guó)家尚未出臺(tái)明確的政策或指導(dǎo)意見(jiàn)，因此“以大換小”的改造方式多處于在技術(shù)比選和方案推薦層面，此類項(xiàng)目技術(shù)改造難度和成本相對(duì)較高，但對(duì)項(xiàng)目效益的提升作用很大。

1.2 國(guó)內(nèi)技改政策分析

相較于國(guó)外特別是歐美，國(guó)內(nèi)對(duì)風(fēng)電機(jī)組退役和更新的相關(guān)政策不多，國(guó)家層面和各地方能源主管部門開(kāi)始逐步關(guān)注老舊風(fēng)電場(chǎng)改造、退役相關(guān)問(wèn)題。通過(guò)風(fēng)電機(jī)組技改或“以大換小”等方式可以較好提升風(fēng)電場(chǎng)整場(chǎng)的發(fā)電效率，提高項(xiàng)目收益，但在實(shí)際改造過(guò)程中會(huì)面臨一些政策機(jī)制和標(biāo)準(zhǔn)體系問(wèn)題。

（1）風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)大部分風(fēng)電機(jī)組開(kāi)展技改工作，風(fēng)電項(xiàng)目會(huì)面臨項(xiàng)目新運(yùn)營(yíng)期需要重新界定的問(wèn)題，但目前相關(guān)政策尚未出臺(tái)，同時(shí)風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)過(guò)程中可能會(huì)涉及到土地手續(xù)變更、重新開(kāi)展環(huán)評(píng)工作以及電力業(yè)務(wù)許可證書變更問(wèn)題，全部重新辦理則與新建風(fēng)電項(xiàng)目差異不大，流程較為復(fù)雜。

（2）“以大換小”方式對(duì)風(fēng)電場(chǎng)效益提升最大，但改造后風(fēng)電場(chǎng)往往會(huì)超出原核準(zhǔn)裝機(jī)規(guī)模，對(duì)于技改后風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模高于原核準(zhǔn)規(guī)模的項(xiàng)目，電網(wǎng)有關(guān)政策尚未明確。

（3）對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)技改或“以大換小”的方式，尚未有明確評(píng)估機(jī)制和清晰的手續(xù)辦理流程指導(dǎo)開(kāi)發(fā)企業(yè)開(kāi)展工作。

（4）對(duì)于退役風(fēng)電機(jī)組的廢棄設(shè)備，尚無(wú)明確的處理方式或技術(shù)處理標(biāo)準(zhǔn)。

目前，國(guó)家能源局已委托水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院承擔(dān)風(fēng)電機(jī)組技改與退役管理辦法研究，從思路上支持與鼓勵(lì)風(fēng)電機(jī)組退役與技改，在補(bǔ)貼政策延續(xù)、土地手續(xù)辦理、電力業(yè)務(wù)許可證延期方面也將給予較大力度的支持。

2 福建省某風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行情況評(píng)估

2.1 項(xiàng)目概況

以福建省某風(fēng)電場(chǎng)為例，該場(chǎng)址屬于沿海丘陵地貌，裝機(jī)容量42 MW，安裝28 臺(tái)1.5 MW 風(fēng)電機(jī)組，配套建設(shè)1 座110 kV升壓站。該風(fēng)電場(chǎng)2011 年初并網(wǎng)發(fā)電，至今已運(yùn)行11 a，全場(chǎng)平均等效滿負(fù)荷小時(shí)數(shù)1 600 h，其中等效滿負(fù)荷小時(shí)數(shù)低于1 200 h 的有8 臺(tái)風(fēng)機(jī)。2018 年由于超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)影響，有2 個(gè)機(jī)位受損，已拆除不再運(yùn)行。

2.2 項(xiàng)目存在問(wèn)題及總體評(píng)估

由于風(fēng)場(chǎng)處于沿海地帶，海邊鹽霧侵蝕嚴(yán)重，多臺(tái)風(fēng)機(jī)壽命和可靠性嚴(yán)重降低，運(yùn)行維護(hù)難度大，同時(shí)機(jī)組設(shè)計(jì)較早，發(fā)電效率不高。

風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)部分機(jī)位風(fēng)能資源較好，大部分機(jī)位發(fā)電效益較差，具有較大的資源利用優(yōu)化空間。結(jié)合現(xiàn)有資源情況，考慮技術(shù)上的安全及可行性，擬對(duì)其進(jìn)行技改。設(shè)計(jì)多種技改方案來(lái)優(yōu)化資源空間，分部分技改和全場(chǎng)技改等方案進(jìn)行對(duì)比分析評(píng)估，選用發(fā)電效率更好，單機(jī)容量更大的機(jī)型進(jìn)行改造，提升整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的效益，供項(xiàng)目業(yè)主決策參考。

3 風(fēng)電場(chǎng)技改方案設(shè)想

為整體提升該風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量、解決機(jī)組安全隱患、改善項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)狀況，以項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性條件最優(yōu)并解決機(jī)組安全性為目的，對(duì)低效風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造。根據(jù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，推薦以下3 種技改方案。

3.1 方案一：更換葉片

保留原26 臺(tái)風(fēng)機(jī)塔筒和基礎(chǔ)，僅加長(zhǎng)葉片，把原有風(fēng)機(jī)77 m 葉片拆除，重新安裝82 m 葉片，輪轂高度不變，涉及機(jī)位施工平臺(tái)以及場(chǎng)區(qū)部分運(yùn)輸?shù)缆犯脑焱貙?，改造后風(fēng)電場(chǎng)等效滿負(fù)荷小時(shí)數(shù)為1 856 h，提升百分比16.0%。

3.2 方案二：等容換新

風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量42 MW 不變，拆除原有13 臺(tái)1.5 MW 風(fēng)機(jī)、塔筒及箱變；13 臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)表層混凝土拆除、覆土綠化；新建12 臺(tái)3.2 MW 和1 臺(tái)3.6 MW 風(fēng)機(jī)、塔筒、箱變及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，涉及機(jī)位施工平臺(tái)以及場(chǎng)區(qū)部分運(yùn)輸?shù)缆犯脑焱貙?，新建集電線路，新增道路用地等；其余13 臺(tái)原機(jī)停運(yùn)；改造后風(fēng)電場(chǎng)等效滿負(fù)荷小時(shí)數(shù)為3 009 h，提升百分比88.1%。

3.3 方案三：擴(kuò)容換新

風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量擴(kuò)容至57.6 MW，拆除原有18 臺(tái)1.5 MW風(fēng)機(jī)、塔筒及箱變；18 臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)表層混凝土拆除、覆土綠化；新建18 臺(tái)3.2 MW 風(fēng)機(jī)、塔筒、箱變及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，涉及機(jī)位施工平臺(tái)以及場(chǎng)區(qū)部分運(yùn)輸?shù)缆犯脑焱貙?，新建集電線路，升壓站電氣設(shè)備擴(kuò)容，新增道路用地等；其余8 臺(tái)原機(jī)停運(yùn)；改造后風(fēng)電場(chǎng)等效滿負(fù)荷小時(shí)數(shù)為2 835 h，提升百分比77.2%。

4 技改方案投資估算

投資估算依據(jù)國(guó)家、部門現(xiàn)行的有關(guān)文件規(guī)定、費(fèi)用定額、費(fèi)率標(biāo)準(zhǔn)等編制，風(fēng)機(jī)、塔筒等設(shè)備價(jià)格依據(jù)供應(yīng)商報(bào)價(jià)，其他設(shè)備價(jià)格參考國(guó)內(nèi)現(xiàn)行市場(chǎng)價(jià)格水平計(jì)算。3 種技改方案投資估算見(jiàn)表1。

表1 技改方案投資估算匯總表

5 技改方案效益分析

在國(guó)家現(xiàn)行財(cái)稅制度和價(jià)格體系下，計(jì)算項(xiàng)目范圍內(nèi)的財(cái)務(wù)效益和費(fèi)用，分析項(xiàng)目的盈利能力和清償能力，評(píng)價(jià)項(xiàng)目在財(cái)務(wù)上的可行性。根據(jù)3 個(gè)技改方案，開(kāi)展各方案的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)工作，進(jìn)行項(xiàng)目財(cái)務(wù)指標(biāo)測(cè)算［1-2］。

5.1 技改方案壽命期及上網(wǎng)電價(jià)

根據(jù) 《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見(jiàn)有關(guān)事項(xiàng)的補(bǔ)充通知》（財(cái)建〔2019〕426 號(hào)），為確保存量項(xiàng)目合理收益，基于核定電價(jià)時(shí)全生命周期發(fā)電小時(shí)數(shù)等因素，風(fēng)電一類、二類、三類、四類資源區(qū)項(xiàng)目全生命周期合理利用小時(shí)數(shù)分別為48 000 h、44 000 h、40 000 h 和36 000 h。按照426 號(hào)文規(guī)定，該項(xiàng)目36 000 h 內(nèi)的上網(wǎng)電價(jià)按核準(zhǔn)電價(jià)0.61 元/kWh，后續(xù)上網(wǎng)電價(jià)按福建省燃煤發(fā)電上網(wǎng)基準(zhǔn)電價(jià)0.393 2 元/kWh，對(duì)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)算。項(xiàng)目核準(zhǔn)裝機(jī)規(guī)模為42 MW（28 臺(tái)1.5 MW），全壽命周期電價(jià)補(bǔ)貼電量為151 200 萬(wàn)kWh。

維持現(xiàn)狀，截至2021 年底，項(xiàng)目累計(jì)運(yùn)行約11 a，結(jié)合陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)壽命，項(xiàng)目全生命運(yùn)行周期按20 a 考慮，即項(xiàng)目可再運(yùn)行9 a。根據(jù)國(guó)家財(cái)政部最新要求，陸上風(fēng)電每年補(bǔ)貼電量不超過(guò)1 800 h（36 000 h/20 a），因此維持現(xiàn)狀的剩余上網(wǎng)電量可全部執(zhí)行項(xiàng)目核準(zhǔn)時(shí)電價(jià)0.61 元/kWh。

方案一，計(jì)劃從2022 年1 月技改開(kāi)工，2022 年3 月完成技改并網(wǎng)發(fā)電，項(xiàng)目累計(jì)運(yùn)行約11 a，項(xiàng)目技改后全生命運(yùn)行周期按25 a 考慮，即技改后項(xiàng)目可再運(yùn)行14 a，剩余電價(jià)可以繼續(xù)補(bǔ)貼年限9 a，每年補(bǔ)貼電量按1 800 h，其余上網(wǎng)電量按煤電基準(zhǔn)價(jià)。

方案二，計(jì)劃從2022 年1 月技改開(kāi)工，2022 年12 月完成技改并網(wǎng)發(fā)電，項(xiàng)目累計(jì)運(yùn)行約12 a，項(xiàng)目技改后全生命運(yùn)行周期按30 a 考慮，即技改后項(xiàng)目可再運(yùn)行18 a，剩余電價(jià)可以繼續(xù)補(bǔ)貼年限8 a，每年補(bǔ)貼電量按1 800 h，其余上網(wǎng)電量按煤電基準(zhǔn)價(jià)。

方案三，計(jì)劃從2022 年1 月技改開(kāi)工，2022 年12 月完成技改并網(wǎng)發(fā)電，項(xiàng)目累計(jì)運(yùn)行約12 a，項(xiàng)目技改后全生命運(yùn)行周期按30 a 考慮，即技改后項(xiàng)目可再運(yùn)行18 a，因?yàn)榉桨溉b機(jī)容量比方案二大，剩余電價(jià)可以繼續(xù)補(bǔ)貼年限7.643 a，每年補(bǔ)貼電量按1 800 h，其余上網(wǎng)電量按煤電基準(zhǔn)價(jià)。

5.2 項(xiàng)目技改評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

3 種技改方案均涉及既有風(fēng)機(jī)未到退役年限的拆除，經(jīng)濟(jì)測(cè)算未考慮該部分拆除設(shè)備的資產(chǎn)處置，僅考慮技改后項(xiàng)目期末殘值，技改方案財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

5.3 財(cái)務(wù)指標(biāo)分析

截至2021 年底，該項(xiàng)目固定資產(chǎn)凈值約2.4 億元。根據(jù)技改方案發(fā)電小時(shí)數(shù)和技改后壽命周期，經(jīng)測(cè)算的維持現(xiàn)狀和3種技改方案財(cái)務(wù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 財(cái)務(wù)指標(biāo)匯總表

6 結(jié)語(yǔ)

本文以福建省某運(yùn)行超過(guò)10 a 的風(fēng)電場(chǎng)為例，給出3 種技改方案設(shè)想及經(jīng)濟(jì)性分析，經(jīng)測(cè)算，通過(guò)技改方案對(duì)比現(xiàn)狀都相應(yīng)提高了項(xiàng)目收益率指標(biāo)，給項(xiàng)目業(yè)主增加收益，因此技改方案在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上是可行的。國(guó)家層面也正在研究老舊風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)改造及退役的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和政策，鼓勵(lì)企業(yè)積極進(jìn)行技術(shù)改造，讓需要技術(shù)改造的老舊風(fēng)電場(chǎng)充分利用場(chǎng)址的風(fēng)能資源，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益及節(jié)能減排、增加綠色能源供給量的社會(huì)效益。