高海拔型風電機組近況調研

　　摘 要：隨著風電整機市場發展漸趨成熟，通過利用優良風資源發電的風電機組和項目市場漸趨飽和，與之相反的是，諸如運用于海上、低風速、高海拔等細分風電市場的機組需求有所增加，其中，不少廠家推出了適應于高海拔地區的風電機組產品。
　　0 綜述
　　目前我國已開發的風電場項目中，90% 集中在非高海拔地區。但這并不能說明高海拔地區的風電開發價值不大。自2010 年以來，高海拔風電開發日益受到重視。2010 年至2011 年新開工項目數量和新安裝風電機組容量上都實現了翻番增長。2011 年我國高海拔風電新增容量為711.35MW，新開工項目達22 個。在國家能源局下發的第一批、第二批“十二五風電擬核準規劃”項目清單中，高海拔風電項目的比例有所提升。
　　1 高海拔機組的特性
　　高海拔地區主要指海拔2000 米及以上地區，隨著海拔增加，氣壓、空氣密度和環境溫度、紫外線強度等變化較大。據統計，海拔高度每升高1000m，相對大氣壓力降低約12%，空氣密度降低約10%，絕對濕度隨海拔高度升高而降低。在海拔高度小于15km 的區間內，紫外線強度隨海拔高度的增加而增加。
　　高海拔地區空氣稀薄，對器件的絕緣、容量、除濕等標準有較大提高；此外，高海拔地區干濕季節湍流變化大，對設備的性能要求要嚴格很多。
　　此類氣候對于風電電氣設備、發電機絕緣系統以及機組涂裝等多方面都提出較高要求，解決低密度空氣對于整機散熱性能的影響，并非應簡單地將機組降容，需重新研制的機型。因此，高海拔、低空氣密度的環境要求特殊設計的風電機組。
　　高海拔型風電機組一般應對變流器、發電機、變槳驅動系統、偏航驅動系統等核心電氣部件進行環境適應性設計，對整機控制策略進行適應高海拔環境的優化設計。另外由于高海拔地區具有高凝露特點，科研人員應通過校核對葉片進行特殊設計，在保證安全性的前提下最大限度提高發電量。為了防范過多的雷電和強紫外線，按照國際、國內標準對風電機組的防雷系統重新設計，對葉片、機艙罩、輪轂罩和塔筒均采用抗紫外線的涂料體系和設計方法，滿足抗紫外線能力。
　　空氣密度低會導致機艙散熱能力降低，因此必須在具有良好的通風散熱能力的基礎上設計全新的冷卻散熱系統。
　　2 高海拔機組選擇
　　在選型過程中，高海拔地區所特有的山區環境在很大程度上決定了選擇范圍。風電設備中最長的部件為葉片，機組容量越大，葉片越長對道路運輸的要求越高。因此，有專家建議在對高海拔型風電機組的選型過程中，應盡量選擇2.0MW 以下容量的風電機組。從目前該細分市場的情況看來，各廠商有裝機的機型，均處于750kW至2.0MW 之間。
　　事實上，高海拔型風電機組的選型是一項應充分考慮各方因素的工作。
　　例如拿1.5MW 同2.0MW 型風電機組相比，雖然1.5MW 的機組對山區道路彎道要求較低，但也無法避免進行道路改造。有資料顯示，1.5MW 比2.0MW 型機組的道路改造成本低8%左右，但由于選擇2.0MW 機型可以在滿足相等裝機量的前提下少裝25%的機組，使場內道路修建費有所降低。
　　再加上需要開挖的基礎、修建的安裝平臺、吊裝的機組都有所減少，工程成本將有一定程度的下降。另外，加大單機容量能有效減少機位點，方便機組布置，從而更好地利用風資源。
　　另外，山區地形對機組的可靠性和可維護性要求較高，因此對機組的選型不能僅看初期投資成本。應注意優先考慮市場上已經有裝機、且穩定運行的機型，優先選擇維護量小的機型，優先選擇不必動用大噸位吊裝設備的機型等。此外，由于高海拔風電場多數仍屬于低風速風電場，2m/s 至9m/s 低風速區段占大部分，因此可優先選擇低風速發電效率高的機型。