5米多風速也有好生意

遠景能源的智能雙模風電機組和智慧風場設計以及風電場協(xié)同控制技術(shù)，可以突破低風速區(qū)域風電開發(fā)的邊界，讓更低速的風資源利用成為一門好生意。

風電機組和風電場設計是低風速風電場生意中的兩大風險，前者可以決定這門生意的好與壞，后者可以決定這門生意更好或者更壞。

如果你是風電開發(fā)商，而恰好想繼續(xù)在低風速區(qū)域建風電場賺錢，只是對更低風速的下限有點拿不準；也可能你是投資者，正在為一項低風速風電場投資決策犯嘀咕，投還是不投都讓你猶豫不決。

無論處于哪種情形，不妨看看來自中國規(guī)模最大的低風速風電場——安徽來安項目的數(shù)據(jù)：一個5萬千瓦的低風速風電場項目，造價約4億元人民幣，在平均風速5.5米/秒風況下，年等效滿發(fā)小時數(shù)超過1800小時，按照國家發(fā)改委規(guī)定的標桿上網(wǎng)電價（每千瓦時0.61元），該項目年收入超過5490萬元人民幣，項目內(nèi)部收益率超過10%。顯然，這是賺錢的好生意。

但并非所有低風速風電場項目都有這么好的業(yè)績，比如與上述項目相鄰的某個低風速風電場項目，年等效滿發(fā)小時數(shù)剛超過1500 小時。這樣的業(yè)績,顯然是個壞生意。

低風速領(lǐng)域的好生意和壞生意，讓開發(fā)商處于兩難的境地，投資多大，擔憂就有多大，但不投資就意味著與戰(zhàn)略性業(yè)務擦肩而過，甚至連看得見的未來也失去了。其實，開發(fā)商也不必忐忑和糾結(jié)，只要看清低風速生意的風險，做好這門生意就不是問題。

低風速風電場項目是個技術(shù)致勝的生意，安徽來安低風速風電場的運行實踐證明，風電機組和風電場設計是低風速風電場生意中的兩大風險，前者可以決定這門生意的好與壞，后者可以決定這門生意更好或者更壞。

先來看風電機組。在安徽來安縣，由龍源電力投資的國內(nèi)首個低風速風電場項目一期2011年1月5日并網(wǎng)發(fā)電，開創(chuàng)了在低風速區(qū)域開發(fā)風電的先河。頗具商業(yè)價值的是，該項目裝機容量4.95萬千瓦，全部采用遠景能源1.5兆瓦、87米大葉輪低風速機組，整場發(fā)電量業(yè)績令人驚喜。

此后，龍源電力加大來安低風速風電場項目投資，二、三期仍采用遠景能源的低風速機組，但在項目四期采用了某廠商的低風速機組以后，一直以來的低風速生意出現(xiàn)了不好的苗頭，項目五期重又采用遠景能源的低風速機組。

數(shù)據(jù)最有說服力。龍源電力來安低風速風電場項目后評估報告顯示：2012年1月1日至2012年12月31日，在機艙平均風速5.5米/秒的風資源條件下，遠景能源的132臺低風速機組平均年等效滿發(fā)小時數(shù)1827小時。這表明來安低風速風電場項目一期、二期、三期、五期均是賺錢的生意。

而與遠景能源同型號的某廠商低風速機組，在機艙平均風速5.6米/秒的風資源條件下，33臺機組平均年等效滿發(fā)小時數(shù)僅為1569小時，比遠景能源的低風速機組發(fā)電性能低20%。顯然，這是不能賺錢的壞生意。

那么，遠景能源的低風速機組為何比業(yè)內(nèi)主流機型有超過20%的發(fā)電性能，這源于遠景能源業(yè)界領(lǐng)先的智能風電機組技術(shù)平臺。從理論上講，對于低風速機組而言，由于其額定風速低，若要達到與普通機組同樣的功率輸出，就必須加大葉片以便捕獲更多的風能，但低風速技術(shù)絕非簡單加長葉片這么簡單，一味執(zhí)著于“加大葉片”很可能讓低風速技術(shù)陷入誤區(qū)?！霸诘惋L速地區(qū)，并非增加葉輪的掃風面積就能提高風電場的投資回報率，必須使用特殊的低風速控制技術(shù)才能獲得好的經(jīng)濟效益，比如在風電場設計之初就要使用特殊低風速風場選址技術(shù)來設計風電機組的布局，并且需要提前模擬低風速風電場系統(tǒng)控制方案，這樣才能保證風電場盈利?！?遠景能源技術(shù)開發(fā)總監(jiān)朱博士強調(diào)，“這樣做的前提是，要有一個適宜在低風速風電場運行的好機組?！?/p>

過去4年的時間里，遠景能源一直在低風速風電領(lǐng)域推進技術(shù)創(chuàng)新。最初，這家公司在其“風機載荷控制軟件在環(huán)仿真平臺”上驗證了各種控制思路之后，找到了一種特有的“動態(tài)最優(yōu)發(fā)電量捕獲算法”和降載核心控制策略，終于在2009年12月成功研制出全球首款針對低風速地區(qū)的1.5兆瓦、87米大葉輪風電機組，創(chuàng)造了國內(nèi)低風速區(qū)域風電開發(fā)需求。

此后，遠景能源的低風速機組開發(fā)進入智能化階段，進而在業(yè)界首次提出了智能風電機組的概念，簡單說，就是通過配備一系列先進傳感技術(shù)和智能控制算法技術(shù)，讓遠景能源的低風速機組成為“能感知、會思考、可以判斷和決策的智能風電機組?！?/p>

從來安低風速風電場的實際運行看，遠景能源的智能風電機組比傳統(tǒng)機型能更快速、更全面地感知風速變化、湍流強度、空氣密度以及機組間的尾流效應，并且能迅速做出反饋，以便從風中捕獲到更多的能量。

遠景能源產(chǎn)品開發(fā)總監(jiān)Anders透露，遠景智能風電機組還具備適應環(huán)境的動態(tài)自學習能力，換句話說，它會通過一個學習模型，準確辨識各種工況，使自己始終處在最優(yōu)的工作點，充分發(fā)掘機組發(fā)電量的極致潛能。

有意味的是，遠景能源智能機組的出現(xiàn)可能會讓業(yè)界有關(guān)在低風速區(qū)域直驅(qū)技術(shù)是否更優(yōu)于雙饋技術(shù)的爭論變得寡淡無味。在Anders看來，不能籠統(tǒng)地談論這兩種技術(shù)路線的孰優(yōu)孰劣，這不是一個非黑即白的問題，否則這兩種技術(shù)也不會并存這么多年。

“談到技術(shù)先進性，大多數(shù)人認為直驅(qū)是新技術(shù)，雙饋是傳統(tǒng)技術(shù)，實際上這是一個誤解，直驅(qū)技術(shù)問世的時間還早于雙饋技術(shù)，只是雙饋技術(shù)在后來幾十年的發(fā)展中逐漸在世界范圍內(nèi)成為業(yè)界的主流?！盇nders說，“成為主流的原因也很簡單，因為雙饋機組在超過額定功率30%以上的工作模式下，其效率顯著高于直驅(qū)全功率機組，而在低于30%額定功率下，由于雙饋電機和齒輪箱效率的明顯下降而使其效率低于直驅(qū)全功率機組。但在比對兩種技術(shù)路線時，有一個事實是很容易被大多數(shù)人忽略的：以平均風速5.5米/秒風資源的來安風電場為例，機組工作在額定功率超過30%以上工況下的發(fā)電量占全年發(fā)電量的80%以上，這也就意味著，即使是在這樣低風速的風資源條件下，雙饋高效是整個風電場發(fā)電效能的決定性因素，這也就不難理解為什么這么多年發(fā)展下來，雙饋技術(shù)發(fā)展應用在世界范圍內(nèi)遠遠超過直驅(qū)技術(shù)的事實?！?/p>

“但是，遠景的智能機組并沒有簡單停留在直驅(qū)全功率vs雙饋的二選一上，” Anders進一步補充道：“遠景的智能機組突破了設計約束，實現(xiàn)了雙模智能切換運行模式，也就是說在高風速時段，雙饋的高效運行模式捕獲了全年超過80%的能量分布；在低風速時段30%額定功率工況以下，發(fā)電機則通過雙模變頻切換運行在全功率模式，從而使得雙模機組即使在能量占比非常少的低風速時段也取得了接近直驅(qū)全功率的運行效率。”

遠景能源的機組之所以能夠?qū)崿F(xiàn)如此智能的功能，其秘密在于它比傳統(tǒng)機型的控制系統(tǒng)中多出大量的控制代碼，正是這些代碼的作用使遠景低風速機組比業(yè)界主流機型高出至少20%的發(fā)電性能。來安低風速風電場項目后評估報告顯示，“與相鄰的國內(nèi)某主流同型號機組進行發(fā)電量比較，在風資源條件相似的情況下，遠景能源智能機組的發(fā)電量平均高出約24%?！?/p>

正如遠景能源風電場設計總監(jiān)Oliver所言，“如果說風電機組供貨商最終的產(chǎn)品是好的機組，那么風電投資商最終的產(chǎn)品就是一個好的風電場。打造一個好的風電場最關(guān)鍵的問題是要為風電場打造一個好的基因。” 做低風速風電場投資，選對了機組就有了好生意的開始，一旦選錯了機組，就選錯了風電場的“基因”，這就給風電場的盈利能力帶來巨大的風險。

決定風電場“基因”的另一個重要環(huán)節(jié)是風電場設計。也許，一項源自來安低風速風電場項目后評估報告中的數(shù)據(jù)會讓你“一身冷汗”：“低風速風電場發(fā)電量對風速有著很強的敏感性，在風電場設計過程中0.1米/秒的風速誤差對應4%的發(fā)電量誤差。”

其實，風電場實際運行年滿發(fā)小時數(shù)低于可研報告的預計值，一直是風電開發(fā)市場的痛點，只是這個痛點在低風速風電場開發(fā)中顯得更痛而已。項目后評估報告還顯示，“同一個風電場，相當一部分機位發(fā)電量實測值與可研預計值的誤差超過30%，發(fā)電能力最好的機組個體，其發(fā)電量超出最差的機組個體1倍以上；風電場的尾流實測誤差超過50%。”

顯然，這是低風速風電場微觀選址出了問題。2012年11月28日，大唐江蘇分公司派員到龍源電力來安低風速風電場考察，在其調(diào)研報告中稱，“在控制室內(nèi)，我們可以清晰地看到，同一時間段、同一型號風機的發(fā)電功率相差很大，年發(fā)電小時數(shù)1300小時至2400小時不等，這是風機微觀選址的問題，部分風機選址不合理，導致與可研發(fā)電量有較大差距?！眻蟾鎻娬{(diào)，“在低風速區(qū)域，微觀選址的好壞，有可能決定了單個風機甚至整個風電場的成敗?！?/p>

遠景能源的設計系統(tǒng)中已經(jīng)積累了大量低風速項目運行數(shù)據(jù)與后評估工作獲得的新知識和寶貴經(jīng)驗，可以應用到低風速風電場設計業(yè)務中來，這奠定了遠景能源低風速風電場設計技術(shù)的先發(fā)優(yōu)勢。

為何微觀選址問題在低風速風電場表現(xiàn)得更為突出，在Oliver看來，其中一個重要的直接原因在于缺少智慧的低風速風電場設計工具。Oliver解釋說，基于傳統(tǒng)流體模型軟件推算的風資源分布誤差較大，這是因為中國的低風速風電場往往建設在復雜地形區(qū)，對于場區(qū)內(nèi)形成的峽谷風、爬坡風、山谷風、海陸風、塘沽風等局部氣候，用傳統(tǒng)軟件推算機位風速可能會導致0.4米/秒以上的誤差，這會對機組發(fā)電量造成致命影響。

Oliver提醒，更容易被忽略的風險是，在低風速區(qū)域，傳統(tǒng)流體模型軟件推算的湍流、尾流誤差較大，換句話說，低風速風電場機組間的附加湍流、尾流明顯大于傳統(tǒng)風電場，可能導致5%至10%的發(fā)電量評估誤差。“正因?qū)鹘y(tǒng)設計工具的風險有深刻的認識，遠景能源才在挖掘低風速風電場數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)設計軟件的適用性進行技術(shù)優(yōu)化，使流體、湍流、尾流推算符合低風速風場的運動規(guī)律?！監(jiān)liver說。

客觀地看，低風速風電場設計環(huán)節(jié)的問題，也與風電場生命周期管理不能貫通有關(guān)。一個風電場項目從項目規(guī)劃與測風開始到項目運行，期間還要經(jīng)歷可行性研究、設計與招標、項目建設三個階段，但跨項目生命階段的管理和服務始終沒有貫通，多個環(huán)節(jié)接口的不順暢直接導致了風電場價值流的損失。

也正因此，遠景能源致力于“打通”全生命周期低風速風電場項目接口，讓價值流暢通并將后評估經(jīng)驗反饋到新的項目。出生決定一生，一個好的風電場設計可以很大程度上決定風電場是否能充分發(fā)揮出單一風電機組個體的發(fā)電性能?！澳壳霸谶\行的低風速風電場，如果不是在2010年尚處于低風速風電場起步階段的風場設計缺陷，遠景智能風機能夠為客戶創(chuàng)造更多發(fā)電效益?！?Oliver自信地說，“如果遠景在此項目早期更多參與低風速風電場設計，可以讓年等效滿發(fā)小時數(shù)達到1900小時，會對低風速風電場發(fā)電量產(chǎn)生積極影響。”

致力“打通”全生命周期風電場設計業(yè)務，遠景能源早在2011年底就組建了由跨不同專業(yè)、跨業(yè)務領(lǐng)域的專業(yè)人員組成的風電場設計團隊，現(xiàn)有團隊由頂尖的風電機組控制專家、氣象和風資源分析專家、運行評估分析專家以及IT架構(gòu)專家組成，并且負責在企業(yè)內(nèi)全生命期的風電場設計與評估優(yōu)化工作，從而在組織架構(gòu)上完成了全生命周期低風速風電場業(yè)務的貫通，從前期開發(fā)、中間設計到運行維護和資產(chǎn)管理與優(yōu)化，都可以在遠景智慧風場設計平臺上來實現(xiàn)。Oliver稱“遠景能源的低風速風電場設計是致力于實現(xiàn)風電場全生命周期的投資收益最優(yōu)化，并且實現(xiàn)已有低風速風電場的設計與運行經(jīng)驗無縫閉環(huán)到新的風電場規(guī)劃與設計環(huán)節(jié)。”

遠景能源的另一個重要舉措，是搭建能夠支持全生命周期風場設計管理的支撐系統(tǒng)。近兩年業(yè)內(nèi)圍繞微觀選址出現(xiàn)了很多方法，但有些看似很好的方法并沒有經(jīng)過一個閉環(huán)的優(yōu)化，其中的不確定性會給低風速風電場微觀選址帶來風險。相對于方法，低風速微觀選址更需要一個好的平臺，而遠景能源恰恰有一個“基于云中心的全生命周期智慧風場設計系統(tǒng)”。在Oliver看來，“這個平臺是基于高性能流體運算引擎，支持平臺上的各個業(yè)務模塊，從而實現(xiàn)無縫對接以及流暢運行的云服務解決方案?！?/p>

目前，遠景能源的設計系統(tǒng)中已經(jīng)積累了大量低風速項目運行數(shù)據(jù)與后評估工作獲得的新知識和寶貴經(jīng)驗，可以應用到低風速風電場設計業(yè)務中來，這奠定了遠景能源低風速風電場設計技術(shù)的先發(fā)優(yōu)勢。此外，遠景能源通過整合公共風資源數(shù)據(jù)和購買專業(yè)風資源數(shù)據(jù)，建立了低風速資源數(shù)據(jù)庫，這也讓低風速微觀選址更加符合低風速風場的運動特性。

而“基于云中心的全生命周期智慧風場設計系統(tǒng)”的另一個重要優(yōu)勢，在于讓遠景能源在低風速風電場設計階段就可以制定高技術(shù)難度的風場優(yōu)化控制策略。在提及這一技術(shù)時，Oliver并不情愿透露其中的核心技術(shù)，但記者可以明顯感到遠景能源的低風速風電場微觀選址其實就是一個定制個性化風電場的過程，每一臺機組都是基于地形和機組模型、特殊微觀尺度物理特以及多年風速矯正考量的個性化策略控制，而且機組之間可以做到信息共享，這也讓風電場級優(yōu)化控制成為可能。

提及風電場協(xié)同控制技術(shù)，Oliver用了人和海豚游泳的例子：人和海豚比游泳，海豚本身的游泳技術(shù)比人好，這類似單臺機組優(yōu)化的問題，而海豚還利用各自之間的水流特性去協(xié)調(diào)自己的行為，這就是協(xié)同能力。這一點，即使人人都有好的游泳技術(shù)也難以做到。

“當一個風電場的機位布置確定之后，風電機組在發(fā)電時，風流場因受到地形和尾流影響而變得非常復雜，單臺機組的發(fā)電最優(yōu)并不等于風電場整體發(fā)電最優(yōu)?！敝觳┦空f，“為使風電場整體發(fā)電最優(yōu)，遠景能源開發(fā)了風電場最優(yōu)協(xié)同控制技術(shù)?！?/p>

與可研發(fā)電量預計值相比，風電場超過25%的發(fā)電量折減比例已得到多數(shù)業(yè)內(nèi)人士的認同。Oliver信心滿滿地說，“源自低風速風電場的技術(shù)創(chuàng)新，可以讓持續(xù)降低發(fā)電量折減比例成為可能。我相信風電場協(xié)同控制技術(shù)所蘊藏的能量?！?/p>

從技術(shù)角度看，風電場協(xié)同控制技術(shù)是利用先進流體計算技術(shù)、風電機組優(yōu)化氣動控制技術(shù)、風場流信息共享技術(shù)，把風電場各種測量信息同化融合到云服務中，并利用云中心強大的計算能力計算出流場未來的演化情況，優(yōu)化求解出風電場每臺機組的優(yōu)化設定點，再將設定點發(fā)送到每臺風電機組，以控制風電機組的有功功率達到全場風電機組發(fā)電量最優(yōu)。

此外，這一技術(shù)還會根據(jù)實際發(fā)電量和計算模型的偏差，動態(tài)調(diào)整計算模型、修正模型不準確導致的控制誤差，達到風電場最優(yōu)出力。比如，在突發(fā)陣風情況下，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)有可能過速停機，其結(jié)果是風過之處風電機組處于保護停機狀態(tài)，從而造成電網(wǎng)的不穩(wěn)定。而風電場協(xié)同控技術(shù)則會通過風電場最優(yōu)捕獲算法，提前調(diào)節(jié)各個風電機組的狀態(tài)，將陣風中蘊含的能量最大化捕捉到，既能保證全場風電機組的最大化出力，又能保證每臺機組極限載荷不超出設計范圍。

到此，作為低風速風電場項目投資者，你會看到一臺好的風電機組加上一個好的風電場設計，就是做好低風速風電場項目這門好生意的邏輯。如果你還能想到低風速風電場投產(chǎn)后的資產(chǎn)優(yōu)化，那么，這門好生意的邏輯將會更加完美。

畢竟資產(chǎn)優(yōu)化的案例已經(jīng)出現(xiàn)：遠景能源與龍源電力通力合作，在來安低風速風電場運行階段實施9項風電場發(fā)電性能優(yōu)化技改措施，提升發(fā)電量5%，而這僅僅是個開始。最新數(shù)據(jù)預示,2013年全年，來安低風速風電場運行的遠景能源1.5兆瓦、87米葉輪機組年等效滿發(fā)小時數(shù)有望達到1900小時。

與此相呼應的是，遠景能源還陸續(xù)推出了1.5兆瓦、93米葉輪和1.7兆瓦、103米葉輪及1.8兆瓦、106米葉輪等幾款發(fā)電性能更高的低風速智能機組，這讓風電場協(xié)同控制技術(shù)有了更大應用空間，也使更低風速的風電場項目取得商業(yè)上的成功有了更多可能。

5米多風速也有好生意

本刊記者 薛辰