十年前，當(dāng)高原風(fēng)電還是風(fēng)電開發(fā)禁區(qū)的時(shí)候，華能集團(tuán)成為“第一個(gè)吃螃蟹的人”，成功在云南開發(fā)了全國(guó)首個(gè)高海拔風(fēng)電場(chǎng)，打破了云貴川高原地區(qū)不適宜建風(fēng)電場(chǎng)的傳統(tǒng)觀念，也正式拉開了云南風(fēng)電開發(fā)的大幕。
如今，華能集團(tuán)在云南投運(yùn)了20多座風(fēng)電場(chǎng)。作為其中的代表項(xiàng)目，大理五子坡風(fēng)電場(chǎng)以高發(fā)電量成為滇西地區(qū)的標(biāo)桿風(fēng)場(chǎng)。
他們?cè)诟咴L(fēng)電開發(fā)和運(yùn)維上獲得了哪些經(jīng)驗(yàn)？如何做到風(fēng)機(jī)利用小時(shí)數(shù)遠(yuǎn)超可研設(shè)計(jì)的利用小時(shí)數(shù)？又是如何兼顧經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益？
發(fā)電表現(xiàn)遠(yuǎn)超預(yù)期
“風(fēng)、花、雪、月”并稱大理四絕為世人所知。蒼山洱海間的風(fēng)讓下關(guān)成為著名的“風(fēng)城”，也為大理風(fēng)電開發(fā)提供了基礎(chǔ)性條件。
位于大理州大理市、巍山縣、彌渡縣交界的山脊和臺(tái)地上的五子坡風(fēng)電場(chǎng)，海拔在2600米左右，投運(yùn)首年可利用小時(shí)數(shù)即超過(guò)3600小時(shí)，成為當(dāng)年的全國(guó)發(fā)電冠軍。2016年風(fēng)機(jī)利用小時(shí)數(shù)超過(guò)3700小時(shí)，在空氣相對(duì)稀薄、年平均風(fēng)速7米/秒左右的情況下發(fā)電超過(guò)5億千瓦時(shí)；2015年風(fēng)機(jī)利用小時(shí)數(shù)超過(guò)4000小時(shí)，發(fā)電超過(guò)6億千瓦時(shí)。
根據(jù)中國(guó)能建云南院此前的可研數(shù)據(jù)，五子坡風(fēng)電場(chǎng)的可研年平均風(fēng)速為8米左右，空氣密度約為0.853kg/m3，可研設(shè)計(jì)的年平均可利用小時(shí)數(shù)為2800小時(shí)。這意味著，五子坡風(fēng)電場(chǎng)的表現(xiàn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期。該項(xiàng)目憑借驕人的業(yè)績(jī)獲得國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)、中國(guó)電力優(yōu)質(zhì)工程等多項(xiàng)國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。
華能新能源云南分公司綜合部經(jīng)理夏彥喆介紹說(shuō)，五子坡風(fēng)場(chǎng)規(guī)劃了四期，已投運(yùn)三期，裝機(jī)總?cè)萘?4.85萬(wàn)千瓦，安裝了99臺(tái)中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司(簡(jiǎn)稱“中車株洲所”)提供的WT1500 1.5兆瓦風(fēng)電機(jī)組。工程概算總投資約15億元，實(shí)際總投資約12億元，工程單位千瓦造價(jià)約8300元/千瓦時(shí)，節(jié)省投資近3億元。
針對(duì)工程區(qū)地形地貌復(fù)雜，成風(fēng)機(jī)理差異大，氣候條件多變，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，交通運(yùn)輸條件差等惡劣條件，作為設(shè)計(jì)單位，中國(guó)能建云南院在微觀選址、場(chǎng)內(nèi)道路、吊裝平臺(tái)、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、升壓站及集電線路等多方面都提出了系統(tǒng)、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。
“在五子坡風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)過(guò)程中，我們并非單純的設(shè)備供應(yīng)商。在前期預(yù)可研階段，我們也與業(yè)主、設(shè)計(jì)院所密切溝通，不斷優(yōu)化解決方案。針對(duì)高原的雷暴、紫外線強(qiáng)等特殊條件，在機(jī)組的設(shè)計(jì)過(guò)程中融入了個(gè)性化的因素，相當(dāng)于提供了定制化服務(wù)。”中車株洲所技術(shù)中心主任王靛告訴記者。
華能新能源云南分公司規(guī)劃部經(jīng)理龐軍說(shuō)，正是在業(yè)主單位、設(shè)計(jì)院所、設(shè)備提供商的通力合作下，針對(duì)高海拔特點(diǎn)，前期做了很多諸如防雷、絕緣等適應(yīng)性設(shè)計(jì)，最終為風(fēng)電場(chǎng)的優(yōu)異表現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)、選型、運(yùn)維更具針對(duì)性
“風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量高，是多種因素共同作用的結(jié)果。”五子坡風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)長(zhǎng)王啟江告訴記者，“首先，風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)資源條件相對(duì)較好，風(fēng)速比較均勻、風(fēng)向比較固定。其次，與合理的前期設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)的微觀選址、科學(xué)的機(jī)組選型、精細(xì)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)維密切相關(guān)。再次，五子坡風(fēng)場(chǎng)是第一個(gè)接入云南省省調(diào)直調(diào)的風(fēng)場(chǎng)，外送通道條件非常好。”
五子坡風(fēng)場(chǎng)一期項(xiàng)目于2010年開始建設(shè)，1.5兆瓦風(fēng)機(jī)是當(dāng)時(shí)的主流機(jī)型。“那時(shí)，專門運(yùn)用于高海拔地區(qū)的1.5兆瓦風(fēng)機(jī)非常少，中車株洲所在軌道交通領(lǐng)域積累了豐富的高海拔運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，他們將這些經(jīng)驗(yàn)復(fù)制到風(fēng)機(jī)設(shè)備制造中。”夏彥喆說(shuō)，“風(fēng)機(jī)選型主要根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速情況及湍流強(qiáng)度等因素綜合考慮，優(yōu)化選用大葉片、變槳變速的機(jī)型保證風(fēng)機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)效益最大化。風(fēng)機(jī)的布置根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源條件、地形條件等因素綜合考慮，結(jié)合已經(jīng)運(yùn)行的高山風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)機(jī)布置采取沿山脊單排布置為主，部分風(fēng)能資源好的區(qū)域采用前后排左右錯(cuò)開的方式多排布機(jī)。”
據(jù)介紹，以五子坡風(fēng)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，高海拔風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維也有自己的難點(diǎn)和特點(diǎn)：高原山地區(qū)域，自然災(zāi)害如雷暴、雨雪、凝凍極端惡劣天氣對(duì)機(jī)組運(yùn)行影響較大；地處林區(qū)，線路巡視維護(hù)工作量大；道路蜿蜒曲折，占線長(zhǎng)，等待維修工作時(shí)間較長(zhǎng)。
王啟江告訴記者，為了提升精細(xì)化運(yùn)維水平，一是狠抓設(shè)備治理，提升機(jī)組運(yùn)行性能，著重關(guān)注機(jī)組的防雷性能，同時(shí)密切關(guān)注天氣變化情況，加強(qiáng)設(shè)備的巡視檢查與維護(hù)，在極端惡劣天氣情況下，主動(dòng)積極采取相應(yīng)措施，避免故障范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大；二是優(yōu)化線路設(shè)計(jì)，減少線路在迎風(fēng)坡的建設(shè)，并結(jié)合區(qū)域地段的自然環(huán)境，提升線路覆冰、雷擊的能力，降低輸電線路故障次數(shù)；三是強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維工作管理，轉(zhuǎn)變被動(dòng)檢修的思維模式，做到事前有計(jì)劃、有安排，工作有落實(shí)，減少人力、物力不必要的消耗或等待。
五子坡風(fēng)場(chǎng)一期2012年初投運(yùn)，二期2012年中投運(yùn)，三期2013年初投運(yùn)。除了日常的運(yùn)維外，伴隨風(fēng)機(jī)投運(yùn)年限的增長(zhǎng)，外部環(huán)境條件的改變，技改工作同樣必不可少。
據(jù)介紹，五子坡風(fēng)場(chǎng)投運(yùn)后，中車株洲所實(shí)施了防雷、主傳動(dòng)鏈、變頻器、潤(rùn)滑系統(tǒng)等多項(xiàng)技改。特別是防雷技改和功率曲線的優(yōu)化明顯提升了發(fā)電量。“按照可研數(shù)據(jù)，五子坡風(fēng)場(chǎng)的年均雷暴天數(shù)多達(dá)55天左右。雖然風(fēng)機(jī)本身都有避雷設(shè)計(jì)，但雷暴天氣對(duì)于線路的影響比較明顯。通過(guò)技改優(yōu)化，故障率大幅降低，風(fēng)機(jī)可利用率從2012年的96.35%提高到2016年的99.45%，技改后進(jìn)一步提升了機(jī)組的運(yùn)行性能及運(yùn)行穩(wěn)定性。”王啟江說(shuō)。未來(lái)，雙方還將繼續(xù)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能優(yōu)化提升、技術(shù)服務(wù)與交流、運(yùn)維服務(wù)、備件供應(yīng)等方面進(jìn)行合作。
為發(fā)揮區(qū)域規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)，利用先進(jìn)的信息技術(shù)采取集約化、專業(yè)化管理，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的集中監(jiān)控、綜合數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)一運(yùn)維管理，華能新能源云南分公司實(shí)施了集控中心建設(shè)項(xiàng)目，五子坡風(fēng)場(chǎng)成為南方電網(wǎng)第一個(gè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集控的風(fēng)電場(chǎng)。
據(jù)介紹，接入集控中心后，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員將工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移至機(jī)組維護(hù)和檢修，由集控中心承擔(dān)風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制的運(yùn)值工作。風(fēng)場(chǎng)運(yùn)維逐步實(shí)現(xiàn)了向無(wú)人值班、少人值守模式轉(zhuǎn)變。
追求的不僅僅是經(jīng)濟(jì)效益
高效益不僅僅是經(jīng)濟(jì)效益，五子坡風(fēng)電項(xiàng)目再次印證了風(fēng)電開發(fā)同樣可以兼顧良好的生態(tài)效益。
龐軍告訴記者，風(fēng)電作為清潔可再生能源項(xiàng)目，在節(jié)約標(biāo)煤、減排污染物方面具有明顯的環(huán)保效益，但同樣要避免風(fēng)電開發(fā)建設(shè)過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境可能造成的損害。為此，他們奉行“在保護(hù)中開發(fā)，在開發(fā)中保護(hù)”的原則，制定了完整的施工過(guò)程以及項(xiàng)目建成后的水土保持修復(fù)、植被恢復(fù)的方案，并且嚴(yán)格落到實(shí)處。
在大理這樣一個(gè)旅游勝地的邊上開發(fā)風(fēng)電，無(wú)疑對(duì)項(xiàng)目的生態(tài)和環(huán)境保護(hù)提出了更高要求。
“施工過(guò)程中，針對(duì)噪音污染，合理安排施工時(shí)間，科學(xué)縮短工期；針對(duì)固體垃圾、廢水的處理，施工過(guò)程中產(chǎn)生的建筑垃圾嚴(yán)格實(shí)行定點(diǎn)堆放，并及時(shí)清運(yùn)處理，避免二次污染；采用小型飛機(jī)放線，大大減少集電線路工程量，借助地理優(yōu)勢(shì)避免了線路通道的砍伐，施工過(guò)程中控制臨時(shí)施工便道的使用，盡量保護(hù)已有的植被與灌木，合理規(guī)劃施工便道。”王啟江說(shuō)。
據(jù)介紹，針對(duì)后期生態(tài)恢復(fù)，施工結(jié)束后，由于風(fēng)電場(chǎng)惡劣的天氣情況及施工機(jī)械可能會(huì)導(dǎo)致部分植被死亡，項(xiàng)目公司選擇適宜物種進(jìn)行定期補(bǔ)種，以保證整個(gè)場(chǎng)區(qū)的綠化效果，增加場(chǎng)地及周邊區(qū)域綠化覆蓋率；針對(duì)場(chǎng)內(nèi)珍稀植被的保護(hù)，加大宣傳力度，對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)主干道附近分布的紅豆杉、三尖杉國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)植物有效避讓，同時(shí)加大保護(hù)力度，砌筑保護(hù)圍欄，懸掛保護(hù)宣傳標(biāo)牌。
夏彥喆表示，當(dāng)前云南省新能源政策形勢(shì)嚴(yán)峻，建議整機(jī)廠商研究適應(yīng)復(fù)雜地形的大容量智能型風(fēng)機(jī)，在提高項(xiàng)目發(fā)電量的同時(shí)最大程度減少林地占用面積。
延伸閱讀：中車株洲所為高海拔風(fēng)場(chǎng)“量體裁衣”
在云南所有風(fēng)電場(chǎng)中，華能大理五子坡風(fēng)電場(chǎng)也許不是最早建設(shè)的一個(gè)，也并非年平均風(fēng)速最低的一枝，但它卻是發(fā)電量、利用小時(shí)數(shù)、可利用率最高的一座。2014年~2016年，該風(fēng)電場(chǎng)年發(fā)電量分別為59444.07千瓦時(shí)、62314.14千瓦時(shí)、55532.4千瓦時(shí)，年平均利用小時(shí)達(dá)4000小時(shí)，年平均可利用率高達(dá)99.75%，其中一臺(tái)風(fēng)機(jī)在2016年的滿發(fā)小時(shí)數(shù)竟高達(dá)5200小時(shí)，數(shù)據(jù)令行業(yè)咋舌。
“華能大理五子坡風(fēng)電場(chǎng)海拔高度在2450米~2850米之間，屬于高海拔風(fēng)電場(chǎng)?？傄?guī)劃四期，目前已投運(yùn)了三期，裝機(jī)總?cè)萘?48.5兆瓦，共安裝99臺(tái)中車株洲所生產(chǎn)的WT1500/D82/H70機(jī)型。”華能大理五子坡風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)長(zhǎng)王啟江接受中國(guó)電力報(bào)記者采訪時(shí)說(shuō)，結(jié)合目前99臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整體運(yùn)行情況，中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司（簡(jiǎn)稱“中車株洲所”）機(jī)組運(yùn)行較為穩(wěn)定，在機(jī)組性能、機(jī)組可利用率方面均能達(dá)到合同約定的相關(guān)要求。結(jié)合中車機(jī)組自身特點(diǎn)及風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維實(shí)際情況，未來(lái)雙方將在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組性能優(yōu)化提升、技術(shù)服務(wù)與交流、運(yùn)維服務(wù)、備件供應(yīng)等方面進(jìn)行合作。
打造高海拔風(fēng)機(jī)“拳頭”產(chǎn)品
憑借著年利用小時(shí)數(shù)、綜合場(chǎng)用電率、棄風(fēng)率等指標(biāo)，華能五子坡風(fēng)電場(chǎng)贏得無(wú)數(shù)華 麗頭銜———2012年度全國(guó)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量排名第一；2013年度華能系統(tǒng)內(nèi)單位風(fēng)場(chǎng)發(fā)電量排名第一；2013年度全國(guó)風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)標(biāo)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)；2015年中國(guó)電力優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)；2014~2015年度國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)。這些成績(jī)單的背后，離不開中車株洲所先進(jìn)的高海拔風(fēng)電機(jī)組和解決方案。
彼時(shí)，作為中車株洲所高海拔風(fēng)機(jī)的“拳頭產(chǎn)品”，WT1500高海拔型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是中國(guó)中車結(jié)合軌道交通產(chǎn)品在高海拔特殊環(huán)境（青藏線）下成熟運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，考慮高原特殊因素打造的一款機(jī)型。該機(jī)型具有優(yōu)良的低電壓穿越性能和控制性能，電氣性能優(yōu)越，風(fēng)能利用率高，運(yùn)行范圍寬。
相對(duì)于常規(guī)的風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，該機(jī)型電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)完全滿足高海拔地區(qū)氣候特點(diǎn)要求，并具有更人性化的設(shè)計(jì)考慮。“針對(duì)五子坡風(fēng)電場(chǎng)特殊的氣候條件，中車株洲所對(duì)該機(jī)型在防雷系統(tǒng)、強(qiáng)紫外線、防潮、電氣絕緣等方面都做了大量的針對(duì)性、定制化設(shè)計(jì)和改進(jìn)，保證風(fēng)電場(chǎng)的利用小時(shí)和收益。”王啟江告訴中國(guó)電力報(bào)記者。
“當(dāng)前，云南省新能源政策形勢(shì)嚴(yán)峻，研究適應(yīng)復(fù)雜地形的大容量、智能型風(fēng)機(jī)勢(shì)在必行，在提高項(xiàng)目發(fā)電量的同時(shí)最大程度減少林地占用面積。”王啟江說(shuō)，高海拔風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維的難點(diǎn)一方面是地處高原山地，自然災(zāi) 害如雷暴、雨雪、凝凍極端惡劣天氣對(duì)機(jī)組運(yùn)行影響較大。另一方面是地處林區(qū)，線路巡視維護(hù)工作量大。加上道路蜿蜒曲折，占線長(zhǎng)，等待維修工作時(shí)間較長(zhǎng)。
華能大理五子坡風(fēng)電場(chǎng)遇到的問(wèn)題并非孤例。在南方許多高海拔、地形復(fù)雜區(qū)域，大容量、智能型風(fēng)機(jī)呼之欲出，一方面能夠切實(shí)提高發(fā)電量，另一方面降低運(yùn)行維護(hù)成本。
瞄準(zhǔn)“高海拔”和“低風(fēng)速”
十年來(lái)，中車株洲所利用其在軌道交通領(lǐng)域強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和深厚的技術(shù)沉淀，瞄準(zhǔn)“高海拔”和“低風(fēng)速”兩個(gè)方向主動(dòng)出擊，先后推出了1.5兆瓦、2.0兆瓦、2.5兆瓦不同系列化的平臺(tái)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品憑借其高可靠性、優(yōu)秀的性能，贏得了用戶好評(píng)。2017年6月29日，在“中國(guó)中東南部風(fēng)電開發(fā)研討會(huì)”召開之際，中車株洲所推出面向不同中低風(fēng)速風(fēng)區(qū)的系列化風(fēng)機(jī)產(chǎn)品2.x兆瓦和3.x兆瓦平臺(tái)化風(fēng)電機(jī)組，以及面向公眾開放的風(fēng)資源智能分析平臺(tái)。
中車株洲所風(fēng)電事業(yè)部總工程師高首聰介紹說(shuō)：“由WT2000D121、WT2200D130、WT2500D126、WT2500D130等機(jī)型為核心的2.x兆瓦平臺(tái)化風(fēng)電機(jī)組，涵蓋了不同風(fēng)輪直徑、不同塔架高度的多款系列化產(chǎn)品，平臺(tái)下各機(jī)型能夠?qū)Σ煌瑓^(qū)域、不同地形、不同風(fēng) 資源條件下形成有效的互補(bǔ)；平臺(tái)化產(chǎn)品物料復(fù)用率達(dá)到80%以上，極大降低產(chǎn)品線備品備件的儲(chǔ)量，提高了運(yùn)行維護(hù)一致性和響應(yīng)速度。中車株洲所2.x兆瓦機(jī)型通過(guò)最優(yōu)選擇和組合方案，滿足不同風(fēng)場(chǎng)規(guī)劃需求，實(shí)現(xiàn)最低度電成本，最大化的投資回報(bào)。”3.x兆瓦平臺(tái)產(chǎn)品可根據(jù)客戶需求及風(fēng)場(chǎng)條件，在3.0兆瓦～3.6兆瓦之間定制額定功率；風(fēng)輪直徑141、147米,具備中低風(fēng)速全適應(yīng)性、可利用率高等優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)年平均風(fēng)速?gòu)?.8米/秒至7.5米/秒風(fēng)場(chǎng)的有效開發(fā)。
中車株洲所風(fēng)資源智能分析平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)信息共享互聯(lián)，高效、便捷、精準(zhǔn)地完成查風(fēng)、找風(fēng)、圈風(fēng)，為風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址提供數(shù)據(jù)支持；并提供了風(fēng)電場(chǎng)氣候?yàn)?zāi)害（極端氣溫、沙塵、雷暴、冰凍等）20年的特殊查詢功能，為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組選型與風(fēng)電場(chǎng)氣候環(huán)境的協(xié)同匹配提供支撐。
此外，中車株洲所正在牽頭制定《高海拔型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)高海拔地區(qū)共性問(wèn)題，從高海拔風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性與經(jīng)濟(jì)性兩方面，對(duì)機(jī)組提出設(shè)計(jì)要求。中車株洲所將積極組織全國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，協(xié)同主編單位和參編單位，廣泛聽(tīng)取意見(jiàn)，保證標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量和水平，按時(shí)完成《高海拔型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制訂任務(wù)。
來(lái)源：中國(guó)能源網(wǎng)
延伸閱讀來(lái)源：中國(guó)電力報(bào)
