中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：——訪《低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型導(dǎo)則》參編單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、中車株洲所風(fēng)電總工高首聰
低風(fēng)速風(fēng)電成為“十三五”風(fēng)電開發(fā)的主要方向之一。日前發(fā)布的《低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型導(dǎo)則》將如何為低風(fēng)速開發(fā)保駕護(hù)航，促進(jìn)低風(fēng)速風(fēng)電規(guī)范有序科學(xué)理性推進(jìn)？記者采訪了該標(biāo)準(zhǔn)的主要編制單位之一——中車株洲所風(fēng)電的總工程師高首聰。
標(biāo)準(zhǔn)缺失隱患多
中國(guó)能源報(bào)：《低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型導(dǎo)則》將于8月1日起實(shí)施，之前我們?cè)诘惋L(fēng)速機(jī)組選型方面有沒有規(guī)范？出臺(tái)此標(biāo)準(zhǔn)有何必要性？
高首聰：在該《導(dǎo)則》制定之前，沒有適用于低風(fēng)速機(jī)組選型的專用規(guī)范，而是沿用國(guó)際的IEC61400-1、GL-2005和我國(guó)GB/T 18451.1來指導(dǎo)進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)。
我國(guó)對(duì)低風(fēng)速一直沒有明確的指導(dǎo)性的定義，行業(yè)內(nèi)對(duì)低風(fēng)速理解有差異，因此主機(jī)廠對(duì)于專為低風(fēng)速風(fēng)區(qū)所設(shè)計(jì)的風(fēng)電機(jī)組選取設(shè)計(jì)條件各異，由此進(jìn)行設(shè)計(jì)可能存在項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性匹配問題、機(jī)組安全性和可靠性問題、運(yùn)輸和維護(hù)問題等，造成設(shè)計(jì)制造成本高，不利于風(fēng)場(chǎng)度電成本降低等問題。
本《導(dǎo)則》的出臺(tái)，將指導(dǎo)、規(guī)范低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)和選型工作，確保風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)和運(yùn)行中的安全性，提高各部件及子系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，統(tǒng)一低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組等級(jí)分類和選型考慮因素，有利于促進(jìn)低風(fēng)速風(fēng)電科學(xué)健康發(fā)展。
中國(guó)能源報(bào)：整體而言，目前低風(fēng)速風(fēng)機(jī)選型方面存在哪些問題？對(duì)于低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)產(chǎn)生了什么影響？
高首聰：隨著風(fēng)電消納問題日益突出，近年來我國(guó)風(fēng)電開發(fā)熱點(diǎn)逐步轉(zhuǎn)向消納較好的低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)，開發(fā)利用此類風(fēng)能資源成為目前我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。但由于低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)大部分位于地形多樣、風(fēng)況復(fù)雜的山地丘陵地區(qū)，如何選擇適合此類地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電機(jī)組是一個(gè)值得深思的問題，由于目前國(guó)內(nèi)尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，機(jī)組選型存在以下問題：
第一，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性匹配問題。如何保障風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)整體經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)是風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)的關(guān)鍵，由于低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速和風(fēng)功率密度較低，提高風(fēng)能可利用率和降低開發(fā)成本是各開發(fā)商追逐的目標(biāo)。從機(jī)組選型方面，將會(huì)采用葉片更長(zhǎng)的機(jī)組獲取更多的發(fā)電量，勢(shì)必帶來相應(yīng)成本的增加。另外，由于地形復(fù)雜，運(yùn)輸成本、道路修建成本、吊裝成本也將相應(yīng)增加，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)成本大幅增加，如何保證項(xiàng)目盈利是目前低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)面臨的重大問題。
第二，機(jī)組安全性和可靠性問題。低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)況復(fù)雜多樣，尤其此類地區(qū)湍流強(qiáng)度、入流角、風(fēng)切變等風(fēng)況參數(shù)具有特殊性，對(duì)機(jī)組安全性和可靠性具有重要影響，目前國(guó)內(nèi)無相應(yīng)的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，會(huì)給項(xiàng)目機(jī)組選型帶來了一定的困擾。
第三，運(yùn)輸和維護(hù)問題。低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)地形的復(fù)雜性、氣候環(huán)境的多樣性，對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)輸和維護(hù)提出了更多的要求，此前尚無指導(dǎo)規(guī)范，因此開發(fā)人員進(jìn)行機(jī)組選型存在諸多不確定性。
這些問題會(huì)導(dǎo)致低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)成本增高，投資回收期延長(zhǎng)，安全可靠性風(fēng)險(xiǎn)增加，運(yùn)維難度加大。
著力解決機(jī)組規(guī)范化
中國(guó)能源報(bào)：《低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型導(dǎo)則》對(duì)以往的選型理念有何重大突破？
高首聰：低風(fēng)速型風(fēng)電機(jī)組的特有技術(shù)并非僅僅是加長(zhǎng)葉片那么簡(jiǎn)單，還需要注意解決多方面問題，比如由于葉片加長(zhǎng)帶來的動(dòng)力學(xué)問題；由于低風(fēng)速所帶來的運(yùn)輸、輪轂高度、塔架高度等問題。如何對(duì)其進(jìn)行規(guī)定，以確保低風(fēng)速型風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展規(guī)范化是目前風(fēng)電行業(yè)尤為關(guān)注的問題。
另外，該《導(dǎo)則》在對(duì)低風(fēng)速型風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行規(guī)范化的同時(shí)，還重點(diǎn)關(guān)注對(duì)低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組定義的明確。為確保低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組具有開發(fā)經(jīng)濟(jì)意義，深入分析低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組性能，并規(guī)范化低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的性能要求。
中國(guó)能源報(bào)：請(qǐng)介紹一下《低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型導(dǎo)則》的主要亮點(diǎn)？其主要選型原則有哪些？
高首聰：第一，以風(fēng)功率密度大小為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了分類分級(jí)定義；第二，為確保低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)的開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益，從發(fā)電量角度，對(duì)低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電性能提出了具體要求；第三，針對(duì)低風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)的環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)機(jī)組載荷、結(jié)構(gòu)安全、控制方面增加了新的要求。
總體來看，這些技術(shù)項(xiàng)點(diǎn)均是從業(yè)主角度出發(fā)，對(duì)機(jī)組選型相關(guān)的重要參數(shù)如安全等級(jí)、結(jié)構(gòu)安全、發(fā)電性能、控制與安全、運(yùn)行與維護(hù)等進(jìn)行了技術(shù)指標(biāo)的定義與量化。
引導(dǎo)制造商技術(shù)發(fā)展方向
中國(guó)能源報(bào)：相比于“三北”地區(qū)傳統(tǒng)風(fēng)電開發(fā)，低風(fēng)速風(fēng)電開發(fā)對(duì)機(jī)組選型提出哪些特殊要求？有哪些禁忌？
高首聰：本《導(dǎo)則》明確了低風(fēng)速風(fēng)電開發(fā)過程中必須考慮的因素。例如，低風(fēng)速風(fēng)電開發(fā)過程中，務(wù)必關(guān)注機(jī)位布置這一重要因素，避免機(jī)位點(diǎn)的湍流強(qiáng)度過大，對(duì)發(fā)電量、機(jī)組安全性造成較大影響。再如，要考慮機(jī)組與附近居民的距離，避免風(fēng)電開發(fā)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆顜磔^大影響。
中國(guó)能源報(bào)：《低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型導(dǎo)則》主要是針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組選型，那么，對(duì)整機(jī)商設(shè)計(jì)和制造低風(fēng)速風(fēng)機(jī)是否也會(huì)有聯(lián)動(dòng)影響？
高首聰：一個(gè)成熟的行業(yè)應(yīng)該有它的通用標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)則。雖然風(fēng)電行業(yè)在中國(guó)已發(fā)展多年，但是針對(duì)低風(fēng)速市場(chǎng)，整機(jī)廠商應(yīng)該考慮哪些因素，一直以來并沒有通用的標(biāo)準(zhǔn)。這種情況對(duì)于整個(gè)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展來說，雖然看似百花齊放，但是可能埋下隱患。隨著該《導(dǎo)則》的出臺(tái)，國(guó)內(nèi)眾多廠商在低風(fēng)速機(jī)組的設(shè)計(jì)之初就有了明確的依據(jù)。《導(dǎo)則》明確了低風(fēng)速機(jī)組應(yīng)該考慮哪些項(xiàng)點(diǎn)，對(duì)國(guó)內(nèi)整機(jī)廠商的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)有明確的指導(dǎo)意義。
首先，低風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)建設(shè)傾向于定制化風(fēng)機(jī)。低風(fēng)速區(qū)域環(huán)境千差萬別，風(fēng)資源分布相當(dāng)分散，不同區(qū)域?qū)︼L(fēng)電機(jī)組也會(huì)有特殊要求，《導(dǎo)則》規(guī)定：將低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級(jí)根據(jù)年平均風(fēng)速可分為D-I 、D-II、D-III、D-S四級(jí)，每個(gè)等級(jí)根據(jù)湍流強(qiáng)度可分為A、B、C三類。便于風(fēng)場(chǎng)建設(shè)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r定制化風(fēng)機(jī)參數(shù)，但風(fēng)機(jī)定制化無疑會(huì)增加風(fēng)場(chǎng)建設(shè)成本，所以需要整機(jī)廠商在做出更多的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，既要滿足風(fēng)場(chǎng)風(fēng)機(jī)定制化又要滿足產(chǎn)業(yè)化降本的需求。
其次，高塔架技術(shù)將倍受業(yè)內(nèi)關(guān)注?！秾?dǎo)則》指出，塔架高度應(yīng)根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)切變和地形條件，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。近年來風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)非常明顯，即大容量、長(zhǎng)葉片、高塔筒，隨著低風(fēng)速區(qū)域的持續(xù)開發(fā)，其配套的相關(guān)技術(shù)越發(fā)成熟，就目前來看，增加風(fēng)機(jī)的風(fēng)輪直徑的空間已經(jīng)不大，而增加風(fēng)機(jī)塔筒高度，是低風(fēng)速區(qū)提升發(fā)電量的一種直接且有效的手段。
最后，精細(xì)化風(fēng)資源評(píng)估的云計(jì)算平臺(tái)建設(shè)成為必須。南方風(fēng)場(chǎng)風(fēng)資源開發(fā)難度大，地形復(fù)雜，風(fēng)況多變，好資源難尋?！秾?dǎo)則》規(guī)定：切入風(fēng)速不宜高于3.0米/秒、額定風(fēng)速不宜高于10米/秒、切出風(fēng)速宜高于18米/秒。因此對(duì)于低風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)來說，發(fā)電量與風(fēng)資源好壞密切相關(guān)。由此可見，整機(jī)廠商不能僅僅專注于整機(jī)生產(chǎn)，還要能為客戶提供整體解決方案，如前期測(cè)風(fēng)、微觀選址、機(jī)位選擇等在保證風(fēng)電場(chǎng)后期收益中扮演的角色越來越重要。風(fēng)資源評(píng)估技術(shù)的好壞，將直接對(duì)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組選型、發(fā)電量計(jì)算、機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和維護(hù)帶來系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)，也將決定風(fēng)電場(chǎng)工程投資成功與否。
評(píng)論
風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)更需本土化
《低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型導(dǎo)則》、《海上風(fēng)電場(chǎng)工程規(guī)劃報(bào)告編制規(guī)程》兩項(xiàng)風(fēng)電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)日前獲得批準(zhǔn)，將于今年8月1日起實(shí)施。在“三北”地區(qū)棄風(fēng)限電暫時(shí)無法根治的狀況下，中東部和南方地區(qū)的低風(fēng)速風(fēng)電和海上風(fēng)電無疑將是“十三五”時(shí)期我國(guó)風(fēng)電開發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)。低風(fēng)速和海上風(fēng)電規(guī)模化開發(fā)爆發(fā)前夜，兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)可謂生逢其時(shí)。
標(biāo)準(zhǔn)是行業(yè)發(fā)展的助推器。行業(yè)要發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)須先行已是業(yè)內(nèi)共識(shí)?；厮蒿L(fēng)電的發(fā)展史，我們?cè)谶@方面走過彎路，吃過苦頭。在我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的早期，由于風(fēng)機(jī)制造的標(biāo)準(zhǔn)缺失，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)制造門檻低、風(fēng)機(jī)制造廠商雜、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，大大影響了中國(guó)風(fēng)電制造的整體美譽(yù)度和競(jìng)爭(zhēng)力。
不具備低電壓穿越能力導(dǎo)致風(fēng)機(jī)大規(guī)模脫網(wǎng)事故則是一個(gè)鮮活的例證。
2011年正是“三北”陸上風(fēng)電建設(shè)如火如荼之時(shí)，在這一年卻發(fā)生多起大規(guī)模風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故，原因在于風(fēng)電機(jī)組不具備低電壓穿越能力。當(dāng)時(shí)，對(duì)責(zé)任的歸屬曾引起廣泛爭(zhēng)議，處于輿論漩渦的風(fēng)電制造商、風(fēng)電開發(fā)商和電網(wǎng)公司“公有公有理、婆說婆有理”，爭(zhēng)執(zhí)不下。事后看來，把責(zé)任完全歸咎于任何一方都不公允。追本溯源，其根源在于行業(yè)缺失相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及部分標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不到位。
沒有規(guī)矩不成方圓。慘痛的教訓(xùn)再次警示行業(yè)，風(fēng)電的健康發(fā)展，離不開完善的標(biāo)準(zhǔn)體系以及嚴(yán)格的執(zhí)行力。
截至2016年底，我國(guó)風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量已達(dá)1.49億千瓦，占全部發(fā)電裝機(jī)容量的9%，中國(guó)已連續(xù)多年位居第一風(fēng)電大國(guó)。從“大”到“強(qiáng)”，從追求速度到兼顧速度與質(zhì)量，風(fēng)電發(fā)展的新思路逐漸清晰。在這一新思路引領(lǐng)下，風(fēng)電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善也處于加速度，中國(guó)的風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)體系逐漸建立起來。
但我們必須看到，和火電、水電等傳統(tǒng)能源行業(yè)相比，作為新興產(chǎn)業(yè)的風(fēng)電， 其標(biāo)準(zhǔn)的制定仍處于不斷完善的過程中，需要做好宏觀規(guī)劃的同時(shí)，進(jìn)一步的細(xì)化與擴(kuò)展。實(shí)踐永遠(yuǎn)比理論更豐富。標(biāo)準(zhǔn)的制定也不可能一勞永逸。這就需要針對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)、新特點(diǎn)，及時(shí)地對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂和補(bǔ)充。
標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善不僅關(guān)乎我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)也是成為風(fēng)電強(qiáng)國(guó)的應(yīng)有之義。所謂“強(qiáng)”，不僅體現(xiàn)在中國(guó)風(fēng)電企業(yè)和行業(yè)在制造能力、市場(chǎng)份額、增長(zhǎng)速度上居于前列，更體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)制定和執(zhí)行上領(lǐng)跑世界。
標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)實(shí)質(zhì)上是產(chǎn)業(yè)的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)之爭(zhēng)。風(fēng)電大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用起源于歐洲，長(zhǎng)期以來，國(guó)際通用的風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)大多是基于丹麥、 德國(guó)等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的風(fēng)資源條件和經(jīng)驗(yàn)建立起來，我國(guó)由于缺乏足夠的基礎(chǔ)研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，起步階段往往通過借鑒或轉(zhuǎn)化國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)而來，這直接導(dǎo)致某些標(biāo)準(zhǔn)并不適合中國(guó)的風(fēng)資源及地理?xiàng)l件。
伴隨近年來中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的壯大，中國(guó)風(fēng)電行業(yè)不僅有能力，而且有強(qiáng)烈的內(nèi)生需求，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的本土化。
低風(fēng)速是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的概念，低風(fēng)速風(fēng)電開發(fā)在國(guó)際上沒有先例可循。這一現(xiàn)狀決定了《低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型導(dǎo)則》從一“出生”，就具有強(qiáng)烈的本土化色彩，也為今后風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)的本土化提供了更多可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
當(dāng)然，我們強(qiáng)調(diào)風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)本土化的同時(shí)，也并非無視現(xiàn)有的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系。只有既立足中國(guó)資源和市場(chǎng)現(xiàn)狀，又與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系接軌，才能更好地引導(dǎo)技術(shù)進(jìn)步、提升產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、贏得國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。
